据储能界了解到,最近越来越多的朋友开始关注EMS,也讨论了一些,这里简单总结一下:
什么是EMS
大家理解的EMS各有千秋。
最狭义的EMS,也是历史最悠久,学术概念最清晰的:
1、输电网调度专业的EMS系统;
2、以220kV及以上电压等级的网络节点为计算对象,网络较为复杂,对计算速度和计算精度都有较高要求;
3、侧重于电力系统的安全稳定运行,包括暂态和稳态分析,考虑各种复杂情况如N-1;
4、与调度自动化SCADA系统融合;
5、与电力市场化结合,在稳定计算的基础上,考虑经济调度需求;
6、除了少数电力大用户之外,关注电力用户的负荷侧需求较少;
较为广义的EMS
1、包括配电网EMS、微电网EMS、企业EMS等;
2、网络节点数量少,网络拓扑较为简单,计算量和收敛速度较快;
3、侧重于稳态分析,大多数微电网目前也更多关注随网场景(如源网荷储一体化微电网),孤岛运行的微电网较少;
4、电压等级越低,与自动化系统的结合程度也越低;
5、多目标的需求更为强烈,在稳态控制的基础上,考虑灵活负荷调度、绿电消纳最大化、现货电价的实时跟随、光伏-储能收益率的最优化、电池全寿命成本的优化等多个目标,对EMS的高级分析提出不同的需求;
6、部分场景更关注负荷侧的需求和管理;
最广义的EMS
1、考虑多种能源的协同,是能源网络管理,如能源微网;
2、“营配调”多业务的融合,比如设备资产管理、客户销售管理、电费电价管理、交易管理、能源优化调度只是其中一个模块;
3、电压等级较低,主要是10kV~0.4kV;
4、电力网络结构简单,偏重于稳态分析和多目标优化;
5、热网、暖通管网、气网、氢网的能量管理,以及电-热-气-氢网络间的最优调度,复杂度较高;
6、与终端用户、终端用能设备之间深入协同,甚至要考虑企业内部的低压回路的监测和管理;
EMS的层级
不同的EMS之间的关系,如下图所示:
1、电网系统级
包括面向输电网的调度EMS,与配电网EMS/DMS,历史最悠久,功能最全面,技术最成熟;
2、园区系统级
面向园区能源管理部门的C-EMS(Community-EMS),偏向于园区的微电网或者能源网络管理;
3、用户系统级
工厂F-EMS(Factory-EMS)、建筑EMS(Building-EMS)、家庭EMS(Home-EMS),以微电网为主要管理对象,结合源网荷储一体化的需求,并部分考虑热电(暖通-电气)耦合;
4、设备子系统级
比如光伏系统的能量监测(一般作为光伏管理系统的一部分),储能系统的能量管理EMS;
不同层级的EMS,虽然都是EMS,但是应用场景、使用对象,应用需求、技术实现路径都不太一样,不能混为一谈。
比如:用储能系统的EMS逻辑,套到用户微电网EMS系统,做出来的东西,功能就会走样。
EMS的定位
EMS是电力系统的头脑(电力系统包从特高压输电网,一直到0.4kV的微电网、纳电网),头脑包括小脑和大脑。
EMS的小脑功能,即负责电力系统运行协调,也就是输出控制指令,指挥自动化系统和各类控制终端,使得系统稳定在某一运行状态,或者进行状态之间的动态切换。
EMS的大脑功能,即进行管理、分析、预测(仿真),确定运行的策略。
EMS的趋势
以前的电力系统,以集中式电源+输电网系统运行稳定为主,所以输电网EMS最早发展起来,配网的智能化和自动化水平较低,可以说是“一个集中式头脑”的阶段。
随着新型电力系统的出现,大量分布式电源、分布式储能和可调节负荷在负荷侧并网,一个大脑的模式很难适应,慢慢地变成类似章鱼的一个集中头脑+多个分布式头脑+多个运动中枢的协作模式。
输电网的EMS智能化、配电网的EMS、微电网的EMS,甚至需要另一个EMS去协调配电网和微电网群之间的能量平衡和交换过程。
出现了“分层-分区-分群”的趋势,和“局部自治-动态自愈-自下而上”的智能化趋势。
传统的EMS+SCADA的技术模式也很难适应上述的趋势,于是需要新一代的多目标、多价格、多代理、多场景、多角色的能源互联网数字化架构。
哪怕在传统的EMS应用中,基于复杂电力网络的负荷预测、状态估计、潮流分析,也出现了基于机器学习识别和预测的应用。
在同样是非线性复杂系统的数值气象预报领域,机器学习算法的预测准确度相较经典预测算法有了一定的提高。
如果再结合固态开关、电力电子变压器(变流器)、电力电子型负荷(如变频器),这些可快速切换和调整的电力元器件的逐步普及,
一个算力定义电力,算力-电力深度融合的时代,正在到来。
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