一种适用于工商业储能的智慧运维管理系统及方法与流程

本发明涉及工商业储能，更具体地说涉及一种适用于工商业储能的智慧运维管理系统及方法。

背景技术：

1、工商业储能是指在工业或商业终端使用的储能系统。根据应用场景的不同，电化学储能可分为电源侧、电网侧和用户侧。用户侧可细分为工商业和户用两个场景。工商业储能系统为模块化设计，电压容量灵活配置。工商业储能系统主要包括电池和电池管理系统(bms)、变流器(pcs)、能量管理系统(ems)及其他电气化部件。用户通过配置工商业储能可以满足自身内部用电需求，利用峰谷电价差套利降低运营成本，储能也可作为备用电源以应对突发停电事故；若配置光伏，还可实现光伏发电最大化自发自用，有效提升清洁能源的消纳率。

2、2023年是工商业储能元年，储能设备厂商纷纷推出各自工商业储能一体机产品，其中大部分产品运维管理系统仍沿用大规模储能系统的架构和技术。然而工商业储能应用场景对系统的集成度、智能化都提出了很高的要求。同时，储能系统在工商业园区的分布式布置特点对无人/少人值守的运维管理方式具有迫切需求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种适用于工商业储能的智慧运维管理系统及方法，具有集成度、智能化、运行稳定性程度高，可实现无人/少人值守运维管理的优点。本发明系统通过电池管理单元（电池模组管理单元bmu、电池簇管理单元bcu）、储能逆变器、消防、空调、监控等设备采集上传相关数据信息，中央处理模块经过通讯收到设备数据信息后对数据进行处理，结合能量管理和电网调度的需求输出控制与决策方案到相关执行设备，用户或运维人员通过显示模块、智慧运维终端完成储能系统运行概况查看、设备管理、收益统计分析等一系列运维管理工作，该系统集成度高，实现了bms总控单元与本地化local ems硬件与功能的融合，降低了数据传输的丢包率和时延，提高了系统运行稳定性，实现工商业储能应用场景下本地/远程、无人/少人的智慧运维管理。

2、为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种适用于工商业储能的智慧运维管理系统，包括电池管理单元、储能逆变器、中央处理模块、智慧运维终端、本地通讯模块、无线通讯模块和显示模块；

4、所述电池管理单元，通过所述本地通讯模块与所述中央处理模块通讯连接，用于对电池储能系统进行管理，并采集电池数据，将采集的电池数据传输至中央处理模块，并执行中央处理模块下发的控制指令；

5、所述储能逆变器，通过所述本地通讯模块与所述中央处理模块通讯连接，并与电池管理单元管理的电池储能系统连接，用于对电池储能系统储存的电能进行转化并将转化后的电能传输至用户，同时采集储能逆变数据，将采集的储能逆变数据传输至中央处理模块，并执行中央处理模块下发的控制指令；

6、所述中央处理模块，分别与所述电池管理单元、储能逆变器、智慧运维终端、显示模块通讯连接，接收电池管理单元、储能逆变器传输的数据后，对数据进行处理，并结合能量管理和电网调度的需求输出控制指令到电池管理单元、储能逆变器；

7、所述智慧运维终端，通过所述无线通讯模块与所述中央处理模块通讯连接，用于进行电池储能系统运行概况查看、设备管理、收益统计分析运维管理工作；

8、所述显示模块，通过所述本地通讯模块与所述中央处理模块通讯连接，用于显示中央处理模块处理后的信息。

9、优选的，所述电池管理单元包括电池簇管理单元bcu以及与所述电池簇管理单元bcu连接的若干电池模组管理单元bmu，所述电池簇管理单元bcu通过所述本地通讯模块与所述中央处理模块连接。

10、优选的，所述电池簇管理单元bcu设置在电池簇高压箱内部，通过can/rs485方式与电池模组管理单元bmu进行通讯，汇总同一电池簇下各电池模组管理单元bmu上报的采集信息，同时负责电池簇总压、电流、绝缘电阻、继电器反馈信息采集、高压箱内继电器的开闭控制以及故障诊断、报警和保护。

11、优选的，所述电池模组管理单元bmu设置在电池模组壳体上，配置电压采样、温度采样探头，负责对电池模组内各单体电池的电压、温度采集，同时对模组内电池进行均衡管理，并通过can/rs485方式与电池簇管理单元bcu进行通讯。

12、优选的，所述智慧运维管理系统还包括监控单元、空调单元、消防单元；

13、所述监控单元、空调单元、消防单元均通过所述本地通讯模块与所述中央处理模块连接，分别采集监控、空调、消防数据，并将采集的数据传输至中央处理模块，并执行中央处理模块下发的控制指令。

14、本发明中，监控单元用于对储能系统内、外部环境进行监控、录像；空调单元用于给储能系统箱体进行热管理，维持系统工作温度稳定；消防单元用于探测储能系统内部烟雾、易燃易爆气体等，在系统发生故障可能出现起火、爆炸等危及设备以及人生财产安全等情况时开启灭火装置及时灭火排爆。

15、优选的，所述储能逆变器连接变压器，所述变压器连接电网，所述电网连接用户用电设备。

16、优选的，所述智慧运维终端与云服务器连接，所述云服务器通过所述无线通讯模块、本地通讯模块与所述中央处理模块连接。

17、优选的，所述中央处理模块集成电池管理系统和能量管理系统。

18、本发明中，对于智慧运维管理系统，以中央处理模块为核心，本地通讯模块为桥梁，电池管理单元、储能逆变器、监控单元、空调单元、消防单元作为数据采集和控制指令执行终端，显示模块作为人机交互界面，无线通讯模块及智慧运维app实现远程运维管理的一个适用于工商业储能运维管理的集成度高、智慧化、无人化的一个综合管理系统。中央处理模块集成了bms总控单元和local ems，两者合二为一节省了储能柜体空间和器件成本，减少了数据传输的丢包率和时延，集数据处理、电池管理、热管理、能量管理、设备控制、故障报警及保护、收益分析于一身，是保证工商业储能系统安全可靠运行的大脑。

19、第二方面，本发明提供了一种适用于工商业储能的智慧运维管理方法，包括以下步骤：

20、一、数据采集

21、s1、利用电池管理单元、储能逆变器、监控单元、空调单元、消防单元采集电池储能系统运行数据信息，并将采集的运行数据信息传输至中央处理模块；同时将工商业园区、电网的功率、能量调度需求数据信息传输至中央处理模块；

22、二、数据处理、展示

23、s2、中央处理模块接收运行数据信息以及功率、能量调度需求数据信息，并对数据集中处理，输出系统及各设备运行情况至显示模块和智慧运维终端进行展示，用户、运维人员通过显示模块、智慧运维终端进行储能系统运行概况查看；

24、优选的，所述s2步骤包括：中央处理模块将电池管理单元、储能逆变器、监控单元、空调单元、消防单元采集的信息通过本地通讯模块汇总到一起，按照对应的通讯协议将通讯报文解码，输入到处理芯片中按照软件程序计算，按照电池单体、电池模组、电池簇以及不同设备将电压、电压差、电流、温度、温差、功率、soc、soh、容量、收益进行分门别类，通过显示模块分版块以图表的形式进行展示，通过无线通讯模块将数据信息传输到云端，智慧运维终端调用云端信息进行查看。

25、本发明中，soc是指电池荷电状态；soh是指电池健康状态。

26、三、智慧运维管理

27、s3、中央处理模块根据上传的数据，对无人/少人的工商业储能系统智能运维管理，包括电池管理、能量管理、收益统计分析、设备控制、故障报警及保护。

28、优选的，所述s3步骤包括：

29、电池管理：通过采集、处理后的电池信息，监测电池运行状态，根据设定的电压差、soc差值作为电池均衡开启条件，保持电池的一致性良好；根据设定的温度上下限、温差作为电池温度管理开启的条件，使电池在最佳工作温度运行，避免热失控。

30、能量管理：基于项目历史运行数据，通过监测、分析和预测能源的供需情况，合理调度和管理能量的产生、转换和消耗，实现能源的平衡和稳定供应，提高能源利用效率；合理调度和管理负荷的消耗和分配，使得能源的利用更加高效和经济；根据电网的负荷需求和能源价格等因素，进行优化调度，提高能源的利用效率和降低能源成本。

31、收益统计分析：中央处理模块根据当前工业园区或商场的用电需求和当地峰谷电价政策制定合理且收益高的充放电策略，峰时控制储能系统放电用于工厂生产运营、商场营业，谷时控制储能系统从电网充电；以一天24小时计算，设实际峰时放电电量q放，实际谷时充电电量q充，峰时电价p峰、谷时电价p谷，日收益为a日，按照公式，计算当天峰谷套利收益。

32、设备控制：通过采集的各设备单元信息，快速准确地发出相应的动作指令，包括消防单元检测到烟雾或可燃气体，中央处理模块快速判断，下达指令，消防单元执行相应消防措施。

33、故障报警及保护：根据采集处理的信息，判断系统是否出现故障以及故障等级，发出相应动作指令，对系统进行保护，此后持续对故障系统进行自动复检，确保故障排除后可自动复位，避免因误测误报影响系统运行。

34、除了以上功能，本发明的智慧运维管理方法还可通过显示模块以及智慧运维app实现人机交互。用户/运维人员在显示模块和智慧运维app的可视化界面点击相应功能按钮，可将自动控制切换为人工控制，进入以上功能相应的设备管理和运维。

35、本发明中，首先利用电池管理单元（电池模组管理单元bmu、电池簇管理单元bcu）、储能逆变器、消防、空调、监控等设备采集上传相关数据信息，结合工商业园区、电网的功率、能量调度需求。中央处理模块对以上信息统一接收，集中处理，然后对储能系统的一众设备输出管理、控制指令，设备执行相应动作；对电网、工商业园区功率、能量调度需求完成毫秒级响应；将处理后需要展示呈现的信息，通过显示模块进行展示，通过无线传输模块将信息上传到云端，智慧运维终端可实时同步查看相关信息。最后用户或运维人员通过显示模块、智慧运维终端完成储能系统运行概况查看、设备管理、收益统计分析等一系列运维管理工作，本地可实现无人/少人值守。

36、本发明的有益效果：

37、1、本发明提供的适用于工商业储能的智慧运维管理系统，创新地将bms总控/显控单元bsu与本地化的local ems的融合，形成以中央处理模块为核心的智慧运维管理系统，该系统将整个储能系统的数据处理以及决策功能集成到一处，解决了原本bms与ems间数据传输丢包、时延的问题，加快了决策的准确性和快速性，适用于工商业储能高集成度、高运行可靠度的需求。同时，通过本地人机交互界面和远程智慧运维终端实现了少人/无人值守的智慧运维管理，降低了储能系统全生命周期运维成本。

38、2、本发明提供的适用于工商业储能的智慧运维管理方法，以中央处理模块为核心，将电池管理单元、储能逆变器、监控单元、空调单元、消防单元采集的信息在中央处理模块汇总并处理，集电池管理、能量管理、设备控制、收益分析、故障报警与保护等工商业储能系统智能运维管理功能于一身，并且可以切换自动控制和人工控制模式，适用于日常运行与运维人员检修等场景。