储能EMS项目案例

前言

在全球能源结构转型和电力市场化进程加速的背景下，工商业储能系统作为实现可再生能源消纳、平抑电网波动、参与辅助服务的重要手段，正成为能源管理的新风口。本案例将详细介绍我们自主研发的储能柜EMS（Energy Management System）系统，该系统具备良好的硬件兼容性、灵活的软件架构和丰富的策略库，为用户提供一站式的智能化能源管理解决方案，助力企业在降低用电成本、提升能效和保障运行安全方面取得良好成效。

一、系统概述

储能柜EMS是一款专为工商业储能电站量身打造的边缘智能网关与管理平台。系统内置多种工业通信驱动，可同时对接PCS（功率转换系统）、BMS（电池管理系统）、液冷机组、消防设备、能耗电表、水浸传感器、高压配电箱等关键组件；通过Master/Slave架构，单台Master可联控多达8台储能柜，轻松构建百千千瓦级乃至兆瓦级储能集群。其核心功能在于对储能系统进行精细化管理、优化运行策略、提升系统效率并确保运行安全。

 

二、核心优势

我们的储能EMS系统凭借其独特的设计理念和强大的功能，展现出较为显著的核心优势，这些优势共同构成了系统在复杂能源管理环境中的性能和可靠性。

2.1 丰富的通信协议支持

系统具备广泛的通信兼容性，支持以太网（Ethernet）、RS485、CAN等主流总线接口。这种多协议支持能力确保了EMS能够无缝集成不同品牌、不同协议的储能设备和辅助设备，包括PCS、BMS、液冷机组、消防系统、能耗电表、水浸传感器以及高压配电箱等。这种灵活性较大程度地简化了系统部署和设备接入的复杂性，为用户提供了开放和可扩展的解决方案。

2.2 内嵌轻量化数据库

EMS系统内嵌基于SQLite的轻量级数据库引擎，能够在产品全生命周期内高效存储TB级的运行数据。这意味着系统能够记录并保存海量的历史数据，包括充放电量、实时功率、SOC（荷电状态）、设备运行参数、告警事件等。通过对这些数据的深度挖掘和分析，系统能够支持按日、周、月等多维度统计分析，并自动生成可视化报表，为用户提供全面的运行洞察和决策支持。

2.3 强大拓展性与开放接口

为了满足未来业务发展和与其他系统集成的需求，EMS系统提供了强大的扩展能力和开放接口。它原生支持MQTT、Socket、WebSocket、Modbus TCP等多种上位机对接方式，确保了与各种监控平台、调度系统或第三方应用的便捷通信。此外，系统还提供RESTful API接口，极大地便利了二次开发和与SCADA、EMS、ERP、MES等企业级系统的深度集成，构建了一个互联互通的能源管理生态系统。

2.4 多级安全防护

数据安全和系统稳定是储能系统运行的基石。我们的EMS系统采用多级安全防护机制，包括分层权限管理、SSL/TLS加密传输以及多重身份认证。这些措施共同构建了一道坚固的安全屏障，有效防止未经授权的访问和数据泄露，确保了数据传输的保密性、完整性和操作的可靠性。

2.5 高可用与容错设计

为保障关键场景下系统的持续稳定运行，EMS系统在设计上充分考虑了高可用性和容错能力。它支持主备冗余配置，当主系统发生故障时，备用系统能够迅速接管，实现无缝切换。同时，系统还支持设备热插拔、自动重连和断点续传等机制，最大限度地减少因设备故障或网络中断造成的服务中断，确保储能电站的连续、高效运行。

三、软硬件架构

储能EMS系统采用先进的软硬件架构设计，旨在提供一个高效、灵活且可扩展的能源管理平台，以适应工商业储能领域的需求。

3.1 模块化软件设计

系统软件采用高度模块化的设计理念，将复杂的功能拆分为独立的、可配置的模块，例如充放电管理、策略引擎、告警与事件处理、数据采集与存储、可视化呈现以及系统管理等。这种设计使得系统能够灵活应对客户端多样化的需求，用户只需通过简单的参数配置即可启用或禁用相应功能，极大地降低了现场调试和后期维护的成本。模块化设计也为未来的功能扩展和升级提供了便利，确保系统能够持续演进以满足新的业务需求。

3.2 软网关能力

EMS系统具备良好的软网关能力，使其在数据通信和转发方面表现良好。它既可以作为Server端，接收来自上位系统的指令和数据，也可以作为Client端，主动将数据推送至指定的平台。这种双向通信能力，结合其对多路协议桥接和数据转发的支持，为应用层提供了更加灵活的部署选项。例如，通过MQTT协议，EMS能够将本地数据高效、安全地传输至云平台，实现边缘侧与云端的无缝协同。

3.3 边缘计算与云协同

系统构建了一个本地边缘计算与云端协同的混合架构。在本地边缘侧，EMS作为智能网关，负责实时的数据采集、策略执行和本地优化，确保了对储能系统运行的即时响应和控制。这种边缘计算能力减少了对云端通信的依赖，提升了系统的响应速度和可靠性。同时，通过与云平台的紧密协同，云端平台能够提供全局监控、历史大数据分析和跨站点资源调度等高级功能，从而实现更宏观的能源管理和优化。这种架构充分利用了边缘计算的实时性和云端计算的丰富的分析能力，为用户提供了全面的能源管理解决方案。

四、功能模块详解

储能EMS系统集成了多项核心功能模块，旨在为用户提供全面、精细化的储能系统管理能力，从实时监控到策略优化，再到数据分析和安全管理，覆盖了储能电站运行的各个方面。

4.1 系统概况

系统概况模块是EMS的主页面，为用户提供储能系统运行状态的宏观视图。该模块实时展示关键运行指标，包括储能总放电量、储能总充电量、光伏发电量、光伏功率、以及储能单元的SOC（荷电状态）、SOH（健康状态）和SOE（能量状态）。通过直观的图表和数据呈现，用户可以一目了然地掌握系统的整体运行情况和关键性能参数。此外，该模块还提供月度储能收益和月度光伏收益等统计信息，帮助用户快速评估系统的经济效益。

4.2 设备监控

设备监控模块允许用户按设备类型查看和管理储能电站内的各类设备，包括PCS、BMS、液冷空调、电表、智能断路器、消防主机以及各类传感器等。该模块实时显示设备的运行数据，例如液冷系统的出水温度、回水温度、供水压力和回水压力等关键参数。用户不仅可以远程监测设备的实时状态，还支持对设备进行远程调控，如启停操作、参数调整和固件升级，提升了运维效率和便捷性。

4.3 运行收益

运行收益模块是业主最为关注的功能之一，它直观地展示了储能系统所产生的经济效益。该模块能够自动计算储能在峰谷套利、自发自用、调频调峰等不同运行模式下的收益与成本。通过提供收益对比分析和ROI（投资回报率）评估报告，系统帮助业主科学决策，最大化投资回报。结合系统概况中展示的月度收益数据，用户可以清晰地看到储能系统带来的实际经济价值。

4.4 故障告警

故障告警模块集中汇总了储能电站内各类设备的故障和告警信息。用户可以根据时间、状态、等级等多种维度进行查询和筛选，快速定位问题。系统支持多种告警推送方式，包括短信、邮件和App推送，确保运维人员能够在较短时间内接收到告警信息并及时响应，从而减少故障对系统运行的影响，保障电站的安全稳定。

4.5 统计分析

统计分析模块提供了灵活的历史数据查询功能，支持将数据以图表形式展示，并可导出为Excel或CSV格式，方便用户进行深度分析。系统内置多种常用报表模板，同时允许用户自定义报表字段和布局，以满足个性化的数据分析需求。通过对历史运行数据的统计分析，用户可以发现运行规律、优化运行策略，并为未来的系统规划提供数据支持。

4.6 能量管理

能量管理是EMS的核心功能，它负责配置和执行储能系统的运行策略。系统内置了丰富的策略库，包括但不限于峰谷套利、AGC/AVC控制、功率因数治理、波动平抑、计划曲线跟踪、削峰填谷以及自发自用优先等。这些策略能够根据实际需求灵活组合和调整，以实现电网侧、用户侧和电源侧的多种应用场景。系统支持手动和自动模式切换，满足调试、检修、日常运行和保养等不同场景下的操作需求。在配置截图中，我们可以看到详细的储能运行策略配置，包括谷价模式、平价模式和峰价模式的时间段和价格设置，以及关口电表调控值和PCS调度阈值的配置，这些都体现了系统在能量管理方面的精细化控制能力。

4.7 系统管理

系统管理模块提供了对EMS系统本身进行配置和维护的功能。这包括电站基本信息和设备档案的管理、电价时段的灵活配置、策略参数模板的设置、操作日志的审计、多级账号权限和角色分配，以及多语言界面切换（支持中/英/其他语言扩展）。这些功能确保了系统的可管理性、可维护性和安全性，使得不同权限的用户能够安全、高效地操作和管理储能系统。在配置截图中，我们可以看到Mqtt配置、通信配置等系统级设置，以及电价时段的详细配置，这些都为系统的稳定运行和灵活管理提供了基础。

五、云端与边缘网关

我们的储能EMS系统不仅具备本地管理能力，更通过创新的云端与边缘网关协同架构，实现了储能资产的远程监控、集中管理和高效运维。这一架构的核心在于，每台具备Master属性的储能柜EMS都可作为多功能边缘网关，将本地数据安全、高效地推送至云平台。

5.1 边缘网关功能

作为边缘网关，储能柜EMS负责实时采集柜体内PCS、BMS、液冷、高压箱、消防、环控、水浸等各类组件的运行数据。通过内置的丰富通信驱动和协议支持（如以太网、RS485、CAN），EMS能够与不同设备进行高效交互，确保数据的准确性和实时性。在本地，EMS执行预设的能量管理策略，实现快速响应和本地优化，减少对云端通信的依赖，提升系统运行的稳定性和可靠性。

5.2 云平台协同

边缘网关通过MQTT协议（或其他如HTTPS）将采集到的数据安全地推送至云平台。云平台作为中央管理枢纽，具备较好的数据处理、存储和分析能力。它支持多租户管理，这意味着集成商、终端客户、设备厂家等不同角色可以独立登录，管理和运维各自的储能资产，实现了资产的精细化管理和权限隔离。云平台提供全局监控视图，用户可以远程查看所有连接储能柜的运行状态、历史数据和告警信息。此外，云平台还提供历史大数据分析功能，通过对海量数据的挖掘，为用户提供更深层次的运行洞察和优化建议。开放的API接口进一步增强了云平台的互操作性，方便与第三方平台进行深度联动，构建更广阔的能源管理生态系统。

5.3 资产监控与运维

通过云端与边缘网关的协同，用户能够实现对储能资产的全面监控和高效运维。无论身处何地，只要有网络连接，即可实时掌握储能系统的运行状况。云平台提供的告警推送、远程诊断和远程控制功能，极大地提升了运维效率，降低了运维成本。例如，当系统发生故障时，云平台会立即推送告警信息，运维人员可以远程查看详细数据，进行初步诊断，甚至远程执行操作指令，从而快速解决问题，保障储能系统的连续稳定运行。这种架构为用户提供了从单柜到多站点的全生命周期资产管理能力，确保储能投资的价值最大化。

六、应用场景

储能EMS系统凭借其灵活的策略配置和强大的控制能力，能够广泛应用于多种工商业储能场景，为用户带来显著的经济效益和运营优势。

6.1 工商业电价套利

这是储能系统最直接的应用场景之一。通过EMS系统，用户可以根据当地的峰谷电价政策，智能地控制储能系统在电价低谷时段（如夜间）充电，在电价高峰时段（如白天）放电。EMS的能量管理模块能够精确预测电价走势和负荷需求，自动优化充放电策略，最大化利用峰谷价差，从而显著降低企业的用电成本。系统概况和运行收益模块提供的实时数据和收益报告，能够直观地展示电价套利带来的经济效益。

6.2 微电网与综合能源

在构建微电网或综合能源系统中，储能EMS扮演着核心角色。它能够与光伏、风电、柴油发电机等多种分布式电源协同工作，实现能源的优化配置和高效利用。EMS通过自发自用策略控制，优先使用本地清洁能源，减少对市电的依赖，提升能源自给自足的比例。在电网故障时，EMS能够快速切换至孤岛模式，保障关键负荷的连续供电，提高供电可靠性和韧性。

6.3 辅助服务市场

随着电力市场化改革的深入，储能系统参与电网辅助服务成为新的盈利增长点。EMS系统支持参与调频、调峰、电压支撑等多种辅助服务。例如，通过精确的功率控制和快速响应能力，EMS可以帮助电网维持频率稳定，或在用电高峰期提供调峰服务，在低谷期进行填谷。这些服务不仅为储能系统带来额外的收入，也提升了电网的运行稳定性和效率。能量管理模块中丰富的策略库，为参与各类辅助服务提供了技术支撑。

6.4 应急备用电源

对于对供电连续性要求较高的工商业用户，储能系统可作为可靠的应急备用电源。当市电中断时，EMS能够迅速检测到电网状态变化，并指令储能系统切换至离网运行模式，为重要负荷提供不间断的电力供应。这种快速响应能力和高可靠性，确保了生产运营的连续性，避免了因停电造成的经济损失。系统的高可用与容错设计，进一步保障了备用电源的可靠性。

6.5 电力质量优化

EMS系统还具备优化电力质量的能力。通过实时监测电网电压、电流和谐波等参数，EMS可以指令PCS进行无功补偿，抑制谐波，平抑电网波动，从而改善电网的电压质量和稳定性。这对于对电能质量有严格要求的工业生产和精密设备运行至关重要，能够有效保护设备，延长其使用寿命，并提高整体用电效率。

七、技术规格

储能EMS系统在设计和实现上遵循技术标准，确保其性能、可靠性和兼容性。以下是系统的主要技术规格：

• 支持接口：系统支持多种主流通信接口，包括以太网（Ethernet）、RS485和CAN，确保与各类储能设备和辅助设备的广泛连接能力。
• 最大联控储能柜数：单台具备Master属性的EMS可联控多达8台储能柜，支持构建从百千瓦级到兆瓦级的大型储能集群。
• 数据存储：系统内嵌SQLite轻量级数据库，具备强大的数据存储能力，支持TB级的历史数据存储，可记录产品全生命周期内的运行数据。
• 策略响应时间：EMS系统具备快速的策略响应能力，响应时间≤100ms，确保对电网变化和策略指令的实时响应和精确控制。
• 支持协议：系统支持多种通信协议，包括Modbus TCP、MQTT、WebSocket、Socket和RESTful API，为数据交互和系统集成提供了极大的灵活性。
• 操作系统：系统基于嵌入式Windows/Linux操作系统，提供了稳定、高效的运行环境。
• 硬件要求：推荐硬件配置为ARM/Cortex-A系列处理器，主频≥1GHz，RAM≥1GB，以保证系统的流畅运行和数据处理能力。
• 安全机制：系统内置多重安全机制，包括SSL/TLS加密传输、多重身份认证和角色权限管理，确保数据传输和操作的安全性。

八、运维与服务

我们了解储能系统的长期稳定运行需要专业、高效的运维服务。为此，我们提供全方位的运维与服务支持，助力客户的储能EMS系统保持良好的运行状态。

• 7×24小时远程技术支持：我们提供全天候的远程技术支持服务，无论何时何地，只要客户遇到系统运行问题，我们的专业技术团队都将迅速响应，提供远程诊断和解决方案，最大限度地减少系统停机时间。
• 定期系统巡检：为了防患于未然，我们将定期对客户的EMS系统进行巡检，包括系统健康状态检查、数据一致性校验、性能评估等，及时发现并解决潜在问题，确保系统持续稳定运行。
• 软件升级服务：随着技术的不断发展和新功能的推出，我们将定期提供软件升级服务，确保客户的EMS系统始终保持最新版本，享受最新的功能和性能优化。
• 本地化培训：我们可根据客户需求，提供定制化的本地化培训服务，帮助客户的运维团队全面掌握EMS系统的操作、维护和故障排除技能，提升其自主运维能力。
• 运维SLA定制：针对不同客户的业务需求和对系统可用性的要求，我们提供灵活的运维服务等级协议（SLA）定制，确保服务响应时间、故障恢复时间等关键指标满足客户的期望。
• 增值功能开发：我们拥有强大的研发团队，可根据客户的特定需求，提供增值功能开发服务，为客户量身定制更符合其业务场景的解决方案，助力客户实现更大的商业价值。

总结

凭借通信兼容性、模块化架构设计、丰富的策略库与丰富的数据分析能力，储能柜EMS为工商业储能电站提供了全方位的智能化能源管理解决方案。无论是峰谷套利、自发自用，还是辅助服务与电力质量优化，均可灵活应对，帮助客户实现降本增效、保障安全可靠运行。我们致力于为客户提供完整的产品和专业的服务，携手迈向智慧储能新时代！欢迎联系我们，了解更多定制化方案与成功案例。