一、项目概况

项目名称：中石油某集气站光储一体化及储能EMS能量管理系统

项目地点：四川省遂宁市

项目类型：油气田集气站分布式光伏+储能微网示范项目

核心作用：针对场站供电可靠性不足、负荷冲击大、新能源消纳能力弱、应急保电手段欠缺等痛点，建设储能 EMS 能量管理平台，实现源-网-荷-储多源协同智能管控，保障集气站安全稳定生产。

二、场站用电现状与建设需求

1. 生产负荷等级高

本站承担天然气集输、增压、脱水、分离等核心工艺任务，站内关键设备包含增压压缩机组、DCS 控制系统、仪表自控系统、火气安防系统、站场照明等。一旦供电中断，极易造成工艺停机，带来安全生产风险。

2.外部供电稳定性不足

场站外接公网存在电压波动、瞬时停电等问题，电网扰动会直接威胁天然气连续生产。

3.负荷冲击特性突出

增压压缩机频繁启停，会产生大功率冲击负荷，造成变压器峰值需量偏高，推高场站用电成本。

4.新能源就地消纳需求

场站配套建设分布式光伏，光伏发电受光照影响出力波动剧烈，需要储能系统平抑功率波动，避免对站内配电系统造成冲击。

5.缺少一体化智能调度手段

电网、光伏、储能、站内生产负荷相互独立，缺少统一调度平台，无法同时兼顾经济运行与故障状态下的安全保电。

建设目标：部署储能EMS能量管理系统，实现并网经济运行、离网应急保电、光伏出力波动平抑、变压器需量管控、远程智能运维，全面提升场站供电可靠性，降低综合用电成本，助力油气田绿色低碳转型。

三、系统配置与架构

3.1 主要设备配置

v 分布式光伏：场站空地建设分布式光伏系统。

v 储能系统：集装箱式磷酸铁锂储能系统，配置规模500kW/2000kWh，配套 PCS 双向变流器、BMS 电池管理系统、温控及消防灭火系统。

v 储能EMS 系统：采用本地边缘控制器 + 油气田云端平台架构，完成实时监控、智能策略调度、故障保护、数据统计分析。

v 辅助配套设备：智能电表、数据采集模块、通讯网关、气象监测单元；完成与站内 DCS、SCADA、配电综保系统接口对接，实现电力系统与工艺系统数据互通。

3.2系统架构（云-边-端三层）

v 端设备层：光伏逆变器、储能 PCS/BMS、高低压配电设备、站内负荷采集仪表、DCS 工艺系统、火气消防系统。

v 边缘控制层（EMS 本地）：具备毫秒级实时控制能力，可独立完成充放电策略执行、并离网切换、安全联锁保护；断网条件下仍可稳定运行，不依赖云端平台。

v 平台应用层：接入油气田数字化运维平台，实现远程监视、策略下发、告警推送、能耗分析、报表输出。

四、储能 EMS 系统核心功能

4.1 全景监控与状态感知

实时采集光伏发电出力、储能电压/电流/SOC、电网运行状态、压缩机及各类关键负荷功率；可视化展示微网拓扑结构、系统运行模式、设备故障信息；完整记录事件与历史曲线，故障告警信息同步上传至油气田生产监控平台。

4.2 并网经济运行策略

· 光伏最大化自用：优先就地消纳光伏发电，富余电量存储至储能，抑制弃光现象，严格防止向电网逆流送电。

· 平抑光伏波动：EMS 快速调节储能充放电功率，平滑光伏输出波动，保护站内配电设备不受功率冲击。

· 削峰填谷/峰谷套利：电网电价低谷时段储能充电，电价高峰时段储能放电，降低场站购电电费。

· 需量控制：当压缩机启动产生负荷尖峰，储能快速放电实现削峰，压低变压器最大需量，减少基本电费支出。

4.3 离网应急保电（孤岛运行）

当外网发生停电故障，EMS 下发指令控制 PCS 快速切换至 VSG 虚拟同步发电机离网模式，自动隔离故障外网；储能优先保障 DCS、仪表、安防、关键控制回路等一级安全负荷不间断供电，保障工艺安全停机；待公网电压、相位恢复正常，EMS 完成同步校验，实现微网平滑并网。

4.4 安全联锁与保护

v EMS 与 BMS 联动保护：结合电池温度、单体电压、SOC 上下限，执行过充过放防护，异常工况下自动限制充放电功率，严重故障触发停机保护。

v 场站 DCS 工艺联锁：电力系统异常信号上传天然气工艺 DCS 系统，规避电力故障引发次生工艺安全风险。

v 防爆消防联动：完全满足油气防爆场站管理规范，故障处置优先保障场站整体安全。

4.5 数据统计与运维管理

自动生成发电量、充放电量、站用电量、效益核算；支持电池 SOH 健康状态评估、远程策略更新、历史数据回溯，降低现场运维工作量。

五、项目实施效果与效益

5.1 安全保电效益

面对外网停电、电压扰动，系统毫秒级响应，保障关键控制负荷不间断供电，有效降低生产停机及安全事故风险，减少备用柴油发电机的启动频次。

5.2 经济效益

提升光伏就地自用率，通过峰谷套利、变压器需量管控降低站场用电成本；同时减少柴油消耗、设备检修维护费用。

5.3 低碳环保效益

提升场站清洁能源占比，减少化石能源消耗与碳排放，契合中石油绿色油田、智能油田建设发展要求。

5.4 示范推广价值

为本磨溪区块及川中油气矿范围内同类集气站、增压站、脱水站，提供一套可复制、可规模化推广的 “光储 + EMS” 整体解决方案。

六、EMS 系统人机界面实例

本项目 EMS 上位机采用 QTouch组态软件，下面为各功能界面操作说明。

6.1 主页一次图界面

主页一次图为储能系统总览界面，直观展示一次拓扑、全站实时功率、交直流电量、设备运行状态、温度等关键参数。

界面按钮功能说明：

v 计划曲线：跳转至 96 点功率计划设置页面，配置时序充放电策略。

v 控制界面：进入设备控制模式页面，完成功率下发、模式切换、阈值参数配置。

v 实时告警：打开实时告警页面，查看当前系统故障报警信息。

v 1#PCS、2#PCS、1#BMS、2#BMS：点击对应设备图标，跳转至设备详细监控页面。

6.2 BMS 界面

BMS 界面实现电池管理系统全量运行数据监视。

v 左侧区域：BMS 遥测数据，展示系统总电压、总电流、SOC、SOH、最高 / 最低电芯电压、各测点温度等模拟量参数。

v 右侧区域：BMS 遥信告警信息，汇总电池一级、二级、三级告警，包含过压、欠压、过流、超温、SOC 异常、通讯故障等状态。通过顶部标签页，可切换查看 1#BMS、2#BMS 独立监测数据。

6.3 PCS 界面

PCS 界面完成储能变流器运行状态监视。

v 左侧区域：PCS 遥测实时数据，包含电池侧电压电流、三相交流电压、三相电流、有功功率、无功功率、转换效率、模块温度、日充 / 放电电量。

v 右侧区域：PCS 遥信告警状态，展示 PCS 启停状态、保护投退、故障告警、运行模式、联锁信号等开关量信息。通过顶部标签页，切换查看 1#PCS、2#PCS 设备数据。

6.4 PCS 控制界面

该界面为功率下发与模式配置操作页面，支持单台 PCS 独立功率下发、全站一键功率下发。

操作步骤：点击数字输入框，弹出虚拟键盘输入目标数值，回车确认后，点击对应功能按钮完成参数下发。

主要配置功能：

v 本地手动控制：对 1#PCS、2#PCS 分别执行开机、停机、关机、信号复归，下发充放电目标功率；功率正值代表放电，功率负值代表充电。

v 运行模式选择：支持本地自动、本地手动、网储协同三种模式切换。

v 门限阈值设定：配置充电启动、充电停止、放电启动、放电停止等功率阈值。

v 防逆流保护：防逆流保护功能投切（使能开 / 使能关）。

v SOC 保护：设置 SOC 上限、SOC 下限阈值，构建电池充放电边界保护，支持功能投切。

6.5 数据报表界面

用于查询 PCS、BMS 历史存储数据：

v 在界面上方勾选待查询设备（PCS、BMS）；

v 设置查询开始时间与结束时间

v 查询完成后列表展示时间段内采样数据，支持导出记录，用于数据分析与故障溯源。

6.6 实时与历史告警界面

6.6.1 实时告警子页面

实时告警页面展示系统当前正在发生的告警事件，包含告警时间、事件类型、告警描述，便于运维人员快速定位现场故障。

6.6.2 历史告警子页面

用于回溯已经复归的历史故障记录：

v 设置查询开始时间、结束时间；

v 点击【查询】加载对应时间段全部历史告警；

v 点击【导出】，保存告警记录，用于故障分析与运维存档。

6.7 电芯数据界面

电芯数据报表页面展示各电池簇每一串电芯电压、温度采样数据。运维人员可在此研判电芯一致性，及时发现电芯压差超标、温度异常等隐患；通过顶部标签切换，查看不同 BMS 簇电芯采样列表。

七、项目总结

u 本地优先控制架构：EMS 边缘端独立运行，不依赖外网，满足油气场站高可靠性生产要求。

u 工艺安全优先设计：电力系统与天然气工艺系统深度联锁，严格管控风险，避免电力侧故障衍生工艺安全事故。

u 适配冲击负荷算法：针对压缩机大功率频繁波动做算法专项优化，保障微网稳定运行。

u 安全与益兼顾：同时实现安全生产保障、用电成本下降、减碳多重目标，综合适用性强。

QTouch-EMS在中石油某集气站项目上的应用