張敏，彭鵬

（1. 廣州調(diào)峰調(diào)頻科技發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000；2. 南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司，廣東 廣州 510000）

1 概述

隨著能源政策的不斷完善、電改的逐步深入，儲能在推動能源變革和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的多元化作用將全面體現(xiàn)。尤其是在電力現(xiàn)貨市場逐步建立和完善的前提下，用戶側(cè)工/商/居民儲能、電動汽車移動儲能等用戶側(cè)分布式儲能資源的多重化價值將顯現(xiàn)，使收益空間進一步擴大。以“互聯(lián)網(wǎng)+”為手段，以智能化為基礎(chǔ)，通過提升分布式儲能設(shè)施的信息化管控水平，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運營管理，將促進分布式儲能資源開放共享和高效利用[1-9]。

2 充放電運營管理

聚合調(diào)度云主要實現(xiàn)能量優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，面向規(guī)?；植际絻δ芟到y(tǒng)的市場參與，從儲能系統(tǒng)的多元化應(yīng)用服務(wù)價值出發(fā)。提出監(jiān)測與協(xié)同控制技術(shù)，面向大規(guī)模的碎片化分布式儲能系統(tǒng)（集裝箱儲能、電動汽車等）的廣泛接入，開發(fā)同時滿足本地實時監(jiān)測和區(qū)域協(xié)同高效控制的監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 實時監(jiān)控

實時監(jiān)控所轄充電站充電設(shè)備的充電狀態(tài)，獲取充電設(shè)備和動力電池各階段實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測充電數(shù)據(jù)，設(shè)置設(shè)備參數(shù)和控制設(shè)備啟停機。具有充放電控制功能，能夠控制充電設(shè)備的啟停機，支持用戶識別和密碼認證，另外可以根據(jù)電網(wǎng)的需求更改充放電策略，控制功率輸出，并可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程升級智能模塊。

2.2 運營統(tǒng)計

統(tǒng)計充電站數(shù)量、當日充放電量、當日注冊和充電用戶數(shù)、累計充電次數(shù)、累計充電時長、累計充電電量。統(tǒng)計最近 7 d 內(nèi)每日充電次數(shù)、時長和電量，每日用戶注冊、充電數(shù)量，每日充電電費收入、累計充電電量、放電電量、累計收益金額、累計節(jié)能減排折合碳排放量。具備報告導(dǎo)出功能。

統(tǒng)計充電站目前接入 V2G 車輛具備的電力供應(yīng)能力，與調(diào)度需求能力進行統(tǒng)籌分析，得出具體的分配供電指令，統(tǒng)計用戶供應(yīng)電量，結(jié)算費用。提供用戶充電、放電策略，供用戶選擇。提供用戶充電費用與放電收費結(jié)算賬單，并統(tǒng)計匯總，方便用戶查看，調(diào)整自己的用車習(xí)慣，達到最大的收益率。

2.3 數(shù)據(jù)存儲

能夠?qū)崿F(xiàn)充放電過程的全數(shù)據(jù)記錄，可以保證數(shù)據(jù)不丟失，并可滿足一定時間的數(shù)據(jù)量存儲需求，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)云端處理、本地存儲。

2.4 計量消費

根據(jù)市場交易規(guī)則固化收取、結(jié)算機制。

2.5 告警功能

能夠?qū)崟r記錄系統(tǒng)發(fā)生變化的時間信息、時間節(jié)點，并針對非正常事件發(fā)出告警。

3 儲能監(jiān)控管理

基于電池儲能的監(jiān)控系統(tǒng)是電池儲能技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，提出了一種電池儲能的監(jiān)控系統(tǒng)。通過可視化人機界面實時監(jiān)控電池的電壓和溫度，支持權(quán)限管理、電池接入和接出等保護控制動作。IEC 61850 后臺監(jiān)控與儲能變流器進行電力轉(zhuǎn)換，定期分析和匯總電池性能指標。在多地掛網(wǎng)實驗的實踐證明，系統(tǒng)明顯提高了電池儲能的管控效率，提高了人機友好性和降低了人力成本。

3.1 地圖分布

設(shè)備故障狀態(tài)統(tǒng)計：統(tǒng)計正常、故障、離線設(shè)備數(shù)量。

地圖顯示站點位置及信息：構(gòu)建可縮放地圖，顯示接入儲能電站的位置及信息，可通過站點查詢關(guān)鍵運行指標。

3.2 電站實時監(jiān)控

控制模式設(shè)定：設(shè)置削峰填谷、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、手動等控制邏輯。

實時監(jiān)控：針對具體電站搭建電站主接線及站內(nèi)儲能系統(tǒng)監(jiān)控界面，實時監(jiān)測線路及系統(tǒng)的電壓、電流、功率等和儲能系統(tǒng)設(shè)備（含 PCS、BMS、電池）信息，顯示當前控制權(quán)歸屬（云平臺/現(xiàn)地），具備儲能系統(tǒng)啟?？刂啤⒊浞烹姽β士刂?、控制模式選擇等功能。

3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

歷史曲線查詢：實時存儲數(shù)據(jù)，可保存一定時間的歷史數(shù)據(jù)，支持查詢電壓、電流、功率及儲能系統(tǒng)關(guān)鍵信息的分鐘、小時、日、月、年的歷史曲線。

數(shù)據(jù)分析：統(tǒng)計儲能系統(tǒng)正常狀態(tài)時長、運行工作時長、充電時長、放電時長、故障時長及電量等信息，分析儲能系統(tǒng)可靠性、充放電量、效率、經(jīng)濟效益，可生成并導(dǎo)出日報、周報、月報、年報。

3.4 告警

告警參數(shù)設(shè)置：可設(shè)置告警規(guī)則、告警閾值等。

告警記錄：每產(chǎn)生一次告警，應(yīng)生成一條告警記錄，應(yīng)包含時間、設(shè)備、設(shè)備編號、所屬站點、故障類型、故障編碼、故障描述等。

3.5 運行日志

包含操作日志和告警日志，可記錄并導(dǎo)出儲能系統(tǒng)運行過程中狀態(tài)發(fā)生變化的事件。

3.6 通信狀態(tài)監(jiān)測

搭建通信狀態(tài)界面，管理網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（交換機、路由器、防護墻、智能本地控制狀態(tài)），實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通狀態(tài)。

3.7 電站管理

電站接入管理：支持電站添加、刪除、修改和查詢，需接入審批。

儲能系統(tǒng)接入管理：支持儲能系統(tǒng)添加、刪除、修改和查詢，明確填寫規(guī)則及規(guī)范錄入信息，可遠程配置參數(shù)，需接入審批。

智能本地控制終端接入管理：支持智能本地控制終端的添加、刪除、修改和查詢，明確填寫規(guī)則及規(guī)范錄入信息，可遠程配置參數(shù)，需接入審批。

4 動力電池監(jiān)測

根據(jù)電動汽車遠程管理與故障診斷的需求，采集車輛及動力電池實際工況數(shù)據(jù)，建立動力電池全生命周期監(jiān)控系統(tǒng)，搭建電動汽車電池系統(tǒng)故障、電機系統(tǒng)故障、充電系統(tǒng)故障以及整車故障的模擬測試平臺，開展電動汽車動力電池故障的模擬與特性數(shù)據(jù)采集工作。

以動力電池工況數(shù)據(jù)、動力電池故障數(shù)據(jù)和車輛運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行新能源汽車應(yīng)用故障樹的關(guān)聯(lián)性分析，并按照車型不同、電池類型不同進行在線診斷技術(shù)的研究，并分析故障測試與模擬數(shù)據(jù)、車輛遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)以及車輛運行反饋數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，建立實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)縱橫對比的在線診斷模型，形成故障診斷與處理機制[10-12]。

4.1 電池實時監(jiān)控

實時監(jiān)控動力電池 pack、模組和電池單體的電壓、電流、溫度、SOC 等參數(shù)，并計算最高最低溫度，最高最低單體電壓值。按最近 3 h、6 h、12 h和 24 h 內(nèi)，查看所有電池單體各項參數(shù)的變化曲線。按照指定起止時間，查詢所有電池單體各項參數(shù)的變化曲線。在所有電池單體各項參數(shù)的變化曲線上，自動標注最高和最低點，方便識別異常數(shù)據(jù)點。對所有電池單體各項參數(shù)的變化曲線，支持多Y 軸顯示，支持聯(lián)動分析。

4.2 電池能耗分析

按月顯示每日，按年顯示每月的充電充電電量、放電電量、行駛里程等。實時顯示總平均電耗（百公里耗電量），本月平均電耗，最低月平均電耗。按月顯示每日百公里耗電量，按年顯示每月百公里耗電量，并用柱狀圖顯示。

4.3 電池續(xù)駛里程分析

實時顯示車輛剩余續(xù)駛里程，并用電池容量圖顯示效果。按月顯示每日，按年顯示每月的車輛行駛里程，并用柱狀圖顯示。

4.4 電池健康狀態(tài)預(yù)測

按月顯示每日電池 SOH 值，可以按年顯示每月電池 SOH 值，并用柱狀圖顯示。顯示動力電池Pack、模組和電芯的 SOH，并用柱狀圖顯示。

4.5 電池故障預(yù)警預(yù)測

按月顯示每天，按年顯示每月的車輛故障分類統(tǒng)計、并用餅狀圖顯示。實時預(yù)測動力電池發(fā)生故障的概率，并提前至少 30 min 預(yù)警，通過 web、app 或者短信等方式，通知指定人員。按照故障等級，車輛類型、運營區(qū)域?qū)收线M行統(tǒng)計排名，用曲線圖或柱狀圖顯示，并能將顯示結(jié)果作為報告導(dǎo)出。

4.6 電池控制策略分析

實時顯示車輛動力電池控制策略，并通過web、app 或者短信方式，通知指定人員。按車輛查詢指定時間段的控制策略，并結(jié)合車輛實際工況，判斷控制策略執(zhí)行效果。按控制策略進行專項分析，識別控制策略的執(zhí)行條件是否合理，執(zhí)行成功率和時延，是否滿足整車協(xié)議要求的技術(shù)指標。

5 新能源監(jiān)控

儲能系統(tǒng)的監(jiān)測需求也將同步要求。儲能系統(tǒng)監(jiān)測方案（EMS）是儲能/微電網(wǎng)系統(tǒng)智能運行的核心，也是系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵技術(shù)。EMS 在滿足用戶能源需求的前提下，協(xié)同儲能/微電網(wǎng)與電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運行，并可根據(jù)不同控制目標實現(xiàn)削峰填谷、需量控制、平滑波動、需求響應(yīng)、負荷管理、并/離網(wǎng)切換與運行控制等策略。

5.1 地圖分布

設(shè)備故障狀態(tài)統(tǒng)計：統(tǒng)計正常、故障、離線設(shè)備數(shù)量。

地圖顯示站點位置及信息：構(gòu)建可縮放地圖，顯示接入光伏、風(fēng)電的位置及信息，可通過站點查詢關(guān)鍵運行指標。

5.2 系統(tǒng)實時監(jiān)控

控制模式設(shè)定：設(shè)置控制邏輯。

實時監(jiān)控：針對具體光伏、風(fēng)電系統(tǒng)搭建監(jiān)控界面，實時監(jiān)控光伏、風(fēng)電系統(tǒng)的電壓、電流、功率等和設(shè)備信息，顯示當前控制權(quán)歸屬（云平臺/現(xiàn)地），具備光伏、風(fēng)電系統(tǒng)的啟停控制、充放電功率控制、控制模式選擇等功能。

5.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

歷史曲線查詢：實時存儲數(shù)據(jù)，可保存不少于1 a 的歷史數(shù)據(jù)，支持查詢電壓、電流、功率及光伏、風(fēng)電系統(tǒng)關(guān)鍵信息的分鐘、小時、日、月、年的歷史曲線。

數(shù)據(jù)分析：統(tǒng)計光伏、風(fēng)電系統(tǒng)正常狀態(tài)時長、運行工作時長、充電時長、放電時長、故障時長及電量等信息，分析儲能系統(tǒng)可靠性、充放電量、效率、經(jīng)濟效益，可生成并導(dǎo)出日報、周報、月報、年報。

5.4 告警

告警參數(shù)設(shè)置：可設(shè)置告警規(guī)則、告警閾值等。

告警記錄：每產(chǎn)生一次告警，應(yīng)生成一條告警記錄，應(yīng)包含時間、設(shè)備、設(shè)備編號、所屬站點、故障類型、故障編碼、故障描述等。

5.5 運行日志

包含操作日志和告警日志，可記錄并導(dǎo)出光伏、風(fēng)電系統(tǒng)運行過程中狀態(tài)發(fā)生變化的事件。

5.6 通信狀態(tài)監(jiān)測

搭建通信狀態(tài)界面，管理網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（交換機、路由器、防護墻、智能本地控制狀態(tài)），實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。

5.7 系統(tǒng)管理

光伏、風(fēng)電系統(tǒng)接入管理：支持光伏、風(fēng)電系統(tǒng)添加、刪除、修改和查詢，明確填寫規(guī)則及規(guī)范錄入信息，可遠程配置參數(shù)，需接入審批。

5.8 安全登錄

支持單點登錄功能，支持綁定操作者電腦MAC 地址，支持設(shè)置操作者電腦 IP 白名單等功能，避免賬號泄漏風(fēng)險。

6 智能分析

基于大數(shù)據(jù)采用機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，對車輛的能耗、習(xí)慣、工況等方面進行研究。通過分析駕駛習(xí)慣、工況對于車輛能耗的影響，一方面可以了解如何更好的發(fā)揮電動車的能源優(yōu)勢，也可以避免對電動車造成不可逆的危害的行為。同時，目前電動車行業(yè)的迅速發(fā)展和電動車數(shù)量的快速增多，對電動車上的動力電池的評估變得尤為重要，目前電池壽命評估的一系列方法都局限于實驗室的測試和計算研究，根據(jù)車輛上傳的大量歷史數(shù)據(jù)直接進行評估目前還沒有達到很好的效果，這是一項極為重要的研究[13-15]。

● 關(guān)于智能分析，主要有以下幾方面：

● 電力市場運營數(shù)據(jù)分析：針對運行電站開展經(jīng)營數(shù)據(jù)分析，研究參與不同電力市場下的綜合收益。

● 電池運維大數(shù)據(jù)分析：開展電池數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，在線篩選短板電池及故障電池

● 實現(xiàn)基于車輛數(shù)據(jù)和道路信息等數(shù)據(jù)計算車輛的能耗，算法要實現(xiàn)固定時間段內(nèi)的車輛在不同工況下的平均能耗，考慮實現(xiàn)實時計算，數(shù)據(jù)實時更新。

● 分析不同駕駛習(xí)慣對于車輛能耗、壽命等的影響，完成定性和定量分析。

● 基于大數(shù)據(jù)設(shè)計 SOH 預(yù)測算法，使遠程SOH 預(yù)測精度達到 ± 5 % 以內(nèi)，SOH 的計算結(jié)果可以實時更新和展示。

7 總結(jié)

電池儲能管理云平臺主要實現(xiàn)能量優(yōu)化調(diào)度管理，面向規(guī)?；植际絻δ芟到y(tǒng)的市場參與，從儲能系統(tǒng)的多元化應(yīng)用服務(wù)價值出發(fā)，結(jié)合監(jiān)測與協(xié)同控制技術(shù)，為大規(guī)模的碎片化分布式儲能系統(tǒng)（集裝箱儲能、電動汽車等）的廣泛接入提供了滿足本地實時監(jiān)測和區(qū)域協(xié)同高效控制的監(jiān)控系統(tǒng)。