引言

在全球能源结构加速转型、对清洁能源利用需求日益增长的当下，储能技术已成为平衡能源供需、提升能源利用效率的要素。储能集装箱作为一种高度集成化的储能解决方案，融合了先进的电池技术、的变流设备以及智能的能量管理系统，正逐渐崭露头角，在分布式能源系统、电网调峰调频以及应急电源等众多场景中担当起关键角色。深入探究储能集装箱内部构造及能量管理系统集成，不仅有助于我们洞悉这一前沿技术的精妙之处，更能为其进一步优化升级、拓展应用边界提供坚实的理论支撑与实践指引。

一、储能集装箱内部构造

1.电池系统：这是储能集装箱的部分，通常由多个电池模组组成，常见的电池类型有锂离子电池、铅酸电池等。电池模组通过串并联的方式连接，以满足不同的电压和容量需求。为了确保电池的安全和性能，电池系统还配备有电池管理系统（BMS），用于监测电池的电压、电流、温度等参数，进行充放电控制和均衡管理等。

2.变流器系统：主要包括双向变流器（PCS），其作用是实现直流电能与交流电能的相互转换。在充电时，将电网或其他电源的交流电转换为直流电为电池充电；在放电时，将电池的直流电转换为交流电供给负载或并入电网。变流器还具有功率调节、电能质量优化等功能，以确保输出电能的稳定性和可靠性。

3.电气设备：包括配电柜、变压器、熔断器、接触器等。配电柜用于对电能进行分配和控制，实现对各个设备的供电和保护。变压器用于调整电压等级，以适应不同设备的电压需求。熔断器和接触器等则用于电路的过载、短路?；ず屯ǘ峡刂啤?/span>

4.热管理系统：由于电池在充放电过程中会产生热量，为了保证电池的性能和寿命，热管理系统至关重要。它通常包括空调、散热风扇、冷却管道等设备，通过制冷或散热的方式将电池和其他设备产生的热量散发出去，维持集装箱内部的温度在合适的范围内。

5.监控系统：用于实时监测储能集装箱内各个设备的运行状态，包括电池的状态、变流器的运行参数、电气设备的工作情况等。监控系统可以通过传感器采集数据，并将数据传输到上位机进行分析和处理，以便操作人员及时了解储能集装箱的运行状况，发现问题并及时采取措施。

二、能量管理系统集成

1.能量控制策略：能量管理系统（EMS）根据电池的荷电状态（SOC）、电网的需求、负载的情况等因素，制定合理的能量控制策略。例如，当电网负荷较低时，EMS 控制储能系统进行充电，将多余的电能储存起来；当电网负荷较高或出现停电等情况时，EMS 控制储能系统放电，为电网或负载提供电能，实现削峰填谷、应急供电等功能。

2.多设备协同控制：EMS 需要实现对电池系统、变流器系统、热管理系统等多个设备的协同控制。例如，在电池充电过程中，EMS 根据电池的温度情况，控制热管理系统启动冷却设备，确保电池在适宜的温度下充电，同时根据电网的电压和频率等参数，调整变流器的输出，保证充电过程的安全和。

3.通信与数据交互：EMS 通过通信网络与储能集装箱内的各个设备进行数据交互，同时也与外部的电网调度、用户等进行通信。它将采集到的设备运行数据上传到电网调度，以便电网进行统一的调度和管理，同时接收电网调度的指令，根据指令调整储能系统的运行状态。此外，EMS 还可以与用户的能量管理系统进行通信，实现用户侧的能量优化管理。

4.系统优化与故障诊断：EMS 通过对大量运行数据的分析，对储能系统的性能进行评估和优化，例如优化电池的充放电策略，提高储能系统的效率和寿命。同时，EMS 还具备故障诊断功能，能够及时发现储能系统中的故障，并进行报警和定位，帮助维护人员快速排除故障，提高系统的可靠性和稳定性。

三、应用场景

1.光伏发电系统：集装箱可用于光伏发电系统的储能环节，实现光伏发电与负载需求之间的平衡，提高光伏发电系统的经济效益。

2.风力发电系统：储能集装箱可用于风力发电系统的储能环节，降低风速波动对电网的影响，提高风电系统的稳定性。

3.电网辅助服务：储能集装箱可作为电网的辅助服务设备，参与调频、调峰等任务，提高电网运行效率。

四、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统

1系统概述

安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

2系统结构

Acrel-2000ES，可通过直采或者通过通讯管理或串口服务器将储能柜或者储能集装箱内部的设备接入系统。系统结构如下：

3系统功能

3.1实时监测

系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。

3.2设备监控

系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。

PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。

BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。

空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。

UPS监控：满足UPS的运行状态及相关电参量监测。

3.3曲线报表

系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。

3.4策略配置

满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。

3.5实时报警

储能能量管理系统具有实时告警功能，系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。

3.6事件查询统计

储能能量管理系统能够对遥信变位，温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

3.7?？夭僮?/span>

可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制，但是当设备未通信上时，控制按钮会显示无效状态。

3.8用户权限管理

储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如?？氐牟僮?，数据库修改等）?？梢远ㄒ宀煌侗鹩没У牡锹济?、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

3.9安科瑞配套产品

五、结束语

储能集装箱内部构造复杂且各部分相互关联，能量管理系统通过有效的集成和控制，实现了储能系统的、安全运行，在智能电网、分布式能源等领域发挥着重要作用。

参考文献

.       企业微电网设计与应用手册2022.05版.