什么是EMS储能系统？

时间：2023-07-05

什么是EMS（Energy Management System）？

说到储能，大众首先想到的就是电池，其好坏关系到能量转换效率、系统寿命和安全等重要方面，但储能要想作为一个系统发挥价值，其中作为“大脑”的核心构件---EMS（能量管理系统）作用同等重要。

EMS一方面直接负责储能系统的控制策略，而控制策略则影响系统内电池的衰减速率和循环寿命，从而决定储能的经济性；另一方面还监控系统运行中的故障异常，起到及时快速保护设备、**安全性的重要作用。如果说将储能系统比做人体，那么EMS则是人的大脑心智。大脑心智决定一个人从事什么工作，也决定人体合理的劳作休息，和发生意外时的自我保护。

源网侧储能与工商业储能对EMS的不同诉求

由于储能行业初兴起是从大储开始，即电源侧与电网侧，因此储能EMS一开始就是在源网侧场景下设计实现的。考虑到源网侧的数据封闭性，以及电力系统SA的产品设计惯性，储能EMS被设计为：单机版、本地化。由于数据默认无法外传，所以需要电站本地配置运维班底，有人值守。加上源网侧相关的监控规范，EMS还需要配置相关硬件，包括不限于：工作站、打印机、故障录波器、远动机等。我们可以把这类储能EMS称为传统储能EMS。

那么传统EMS可以直接用在工商业储能吗？答案是：不能。因为场景不同，成本要求也不同。

工商业储能站点容量小、数量多、分散广、运维成本要求高，无法支持本地有人值守，势必要求远程运维监控。即安排区域级别的运维班组，借助数字化运维平台，对多个储能站进行系统性整体运维。数字化运维平台要求工商业储能电站的数据实时上云，且通过云边互动提升运维效率。传统EMS的本地化/单机版设计在这个场景下**不匹配，因此工商业储能EMS需要新的产品设计。

工商业储能EMS的设计原则

根据上述的场景差异，工商业储能EMS需要如下设计原则：

01 全量接入

工商业储能虽然容量较小，但麻雀虽小，五脏俱全，EMS需要对接的设备依然众多：PCS、BMS、空调、电表、智能断路器、消防主机、各类传感器，指示灯等等，因此EMS首先需要兼容支持各种协议，将设备及其数据全量接入进来。尤其是设备告警信息的接入，需要做到实时。此处考验的是EMS的采集性能，为了实现相关保护，EMS需做到1秒一次的采集。

02 云边一体

为了实现储能站端和云平台的数据双向流动，EMS在系统层实现云边一体的效果，即**站端数据无损实时的上报到云平台，云平台的指令能安全实时地传递给站端。

云边一体的技术路线有很多种选择，但以实际运行效果为依归。考虑到很多工商业储能通过4G方式上网（不具备有线网络架设的条件），在通信中断时有发生的工况下，如何**云边两侧的数据一致性，断点数据如何续传，中断信道如何快速自愈，云到边遥控如何**安全性等课题，都是需要着重考虑的。

常见的技术路线是以当前主流的物联网协议（MQTT）链接云和边，但区别于光伏，楼宇能源等场景，储能由于电池巨量的数据采集传输，云到边的实时安全的遥控需求，若使用此类技术路线，易捉襟见肘，无论和成本还是风险都非常高，需要谨慎选择。

因此新的技术路线开始出现，例如轻舟能科研发的Nova物联平台，包括分布式时序数据库，加密网络隧道等核心技术，用以解决数据全量秒级同步和数据压缩问题；云边通信金融级安全问题。旨在降低网络通信成本，服务器存储成本和电站安全运维风险。

03 拓展灵活

工商业储能容量从100kWh到几十MWh依据实际项目而定，并且在当前储能标准柜产品逐渐成为主流的趋势下，柜子如积木般拼接，实现不同能量诉求，则要求EMS需要有灵活的拓展能力，可以快速兼容不同数量的储能柜，实现不同数量级的设备对接，尤其是对PCS的对接和，从而能让项目快速建设交付，尽快投运。

04 策略智能

工商业储能以削峰填谷为主要应用场景，配合需量控制策略，防逆流保护等实现诸如扩容，离网备电等目的。其中由于实地变压器数量，容量的差异，EMS在需量控制，防逆流保护上出现多样的需求，例如多个并网点下，对某些变压器做需量保护，对总变压器做防逆流，需要再EMS里可以灵活配置，实现保护目的。

同时伴随近年来工商业光伏的火热，储能和光伏的配合在工商业端也逐渐增多，对储能的策略也提出了新的要求，例如储能需要根据光伏发电的情况，合理安排电池充放，以达成清洁能源使用，同时又要做到相关保护策略。由于光伏发电的不确定性，负载的波动性，静态的储能策略很难满足此类场景，需要更动态的智能策略。

智能策略结合分时电价，光伏预测，负载波动，保护目标等，实时动态地制定充放策略，才能有效地达成全局的经济性，通过合理地使用电池，减少电池的过度衰减，**储能自身的经济性。

最后EMS在储能系统安全上也需要相应的策略保护，不仅针对设备告警及时的协调不同设备，有效地完成本地保护，还需要基于相关算法预知风险，提前发出安全预警。

EMS主体功能

工商业储能EMS功能方面和传统储能EMS有相似的地方，也有差异，一般包括：

1、系统概况：展示当前储能系统的运行概况，包括：储能充放电量、实时功率、SOC、收益，能量图，多功率运行图等，作为监测的主页面。

2、设备监控：按设备查看各类设备，包括不限于PCS、BMS、空调、电表、智能断路器、消防主机、各类传感器等实时运行数据，并支持设备调控。

3、运行收益：展示储能的收益和电量信息，是业主关心的功能。

4、故障告警：汇总各类设备的故障告警，按时间，状态，等级等进行查询。

5、统计分析：查询设备的历史运行数据和相关报表，同时支持数据导出。

6、能量管理：EMS的核心功能，配置储能的策略，包括手动和自动等模式，满足调试，检修，日常运行，保养等场景需求。

7、系统管理：包括电站基本信息，设备管理，电价时段管理，操作日志，账号管理，语言切换等功能。

EMS评价金字塔

如上所述，EMS是储能的大脑，当我们选购储能时除了关注电池参数，还应该关注EMS功能和参数。我们该如何选购和评判EMS的优劣呢？一个EMS评价金字塔模型供参考：

图3：工商业储能EMS评价金字塔

下：稳

金字塔的底座是根基：EMS是软硬一体的产品，没有稳定的硬件和软件，则其他都是空谈。

硬件方面我们关注质量，包括高低温运行，电磁兼容性，MTBF（无故障运行时间）等。

软件方面关注在云边通信的稳定和自愈性，软件的MTBF等。

建议选购经过多个项目验证的硬件以及大厂的供应，以获得稳定的产品和售后服务。

金字塔中层是连接：在调试和交付阶段，EMS需要提供南向接入功能，支持快速的设备管理和对接，展示页面定义配置，调试查错。在日常运维阶段，EMS需要提供安全实时的远程遥控功能，以支撑日常的策略调整，设备启停，问题排查纠正，减少高成本的到场维保。同时EMS也能非常便利的接入地调等北向设备，实现储能的本地托管模式，融入到更多样的应用场景。

金字塔上层是效用：智能的策略是能量管理的核心，AI和算法是EMS的核心竞争力。除了当前覆盖全面的工商业储能场景的策略，EMS更应该关注智能策略的实现，从而将风、光、储、充、柴等资产更好地在用电端打通，从而迎接绿电时代的到来。

智能的策略还应该具备自我迭代和升级的功能，随着储能的多年运行，根据较新电池参数，用能需求，算法可以不断进化，并给出分析，辅助电站运维决策。

更进一步的，智能还体现在储能风险的预警方面，结合云平台的强大算力，实现电池早期故障，设备隐患等进行识别和报警。从而提升电站寿命，**电站安全。

结语

如同信息在网络中双向高速流动，成就了今天的互联网。

由于储能的双向特性，储能节点的存在让电能的双向高速流动和存储成为可能，我们才能从当前的中心化的电力系统走向未来的能源互联网。

源网荷储一体化、零碳园区、分布式微网、虚拟电厂等都将在能源互联网的的大网中成为一个个应用，造福社会和人民。

而工商业储能作为靠近用电端的储能节点，其重要性不言而喻。

工商业储能EMS就像这些节点的神经系统，是根植于节点内的信息元系统，一出生就注定是要开放互联的。

我们期待新能源汽车的L3L4级别的自动驾驶，我们也可以期待储能更高级别的自动运行。

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