關(guān)于企業(yè)微電網(wǎng)能效系統建設的探討-安科瑞 蔣靜

2023年11月14日，由國家電投統籌，山東總公司（山東院）研究編制的《綜合智慧零碳電廠(chǎng)通則》在全國團體標準信息平臺正式發(fā)布，成為國內綜合智慧零碳電廠(chǎng)相關(guān)標準?！毒C合智慧零碳電廠(chǎng)通則》提出了綜合智慧零碳電廠(chǎng)構建術(shù)語(yǔ)和定義、總則、技術(shù)方案架構、主要干系方、技術(shù)指標、核心價(jià)值和效用評價(jià)等9部分內容，探索以農村、鄉鎮、園區、城市等場(chǎng)景為核心，聚合分布式新能源、用戶(hù)側儲能、可調節負荷等資源，構筑源網(wǎng)荷儲一體自平衡體的有效路徑，為綜合智慧零碳電廠(chǎng)項目開(kāi)發(fā)、設計、建設提供重要依據。

1 綜合智慧零碳電廠(chǎng)前景廣闊

2022年8月國家電投提出“雪炭N行動(dòng)"，打造綜合智慧零碳電廠(chǎng)，這是國家電投創(chuàng )新打造的一種能源保供新模式。利用電力網(wǎng)連接，通過(guò)協(xié)調控制、智能計量以及信息通信等關(guān)鍵技術(shù)，將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等元素通過(guò)智慧電廠(chǎng)管理系統進(jìn)行集成調控，構建對內協(xié)調平衡、對外與電網(wǎng)友好互助的“智慧調控+用戶(hù)側可控負荷/儲能/分布式電源"聚合體，在電力保供中發(fā)揮積極作用。2023年國電投已有36個(gè)“綜合智慧零碳電廠(chǎng)"項目開(kāi)工，其中風(fēng)電規模95MW、儲能588MW/1600MWh、用戶(hù)側聚合可調負荷304MW、峰值能力300MW、調峰能力1050MW。

不光是國家電投這樣的央企進(jìn)軍綜合智慧零碳電廠(chǎng)領(lǐng)域，各地相關(guān)部門(mén)也在紛紛出臺支持包括虛擬電廠(chǎng)在內的新能源發(fā)展政策。雖然當前虛擬電廠(chǎng)在新型電網(wǎng)中所占比重很小，但是相信在不久的將來(lái)，綜合智慧零碳電廠(chǎng)將為電力系統削峰填谷、保供降碳起到重大作用。

2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統建設正當時(shí)

2.1 企業(yè)微電網(wǎng)智能化是綜合智慧零碳電廠(chǎng)快速發(fā)展的基礎

綜合智慧零碳電廠(chǎng)實(shí)際上是眾多用電企業(yè)微電網(wǎng)的聚合體，包括企業(yè)分布式光伏、儲能系統、可調節負荷、汽車(chē)充電樁等，根據電網(wǎng)負荷波動(dòng)進(jìn)行需求響應來(lái)保障電網(wǎng)安全，降低企業(yè)供用電成本。

目前綜合智慧零碳電廠(chǎng)響應資源主要是根據當地用電企業(yè)的負荷結構而定，比如上海市虛擬電廠(chǎng)是以商業(yè)樓宇、充電樁、分布式光伏和儲能為主；嘉興市虛擬電廠(chǎng)管理平臺已接入涵蓋儲能、空調負荷、充電樁、光伏電站、5G基站等負荷資源4920MW。同時(shí)電網(wǎng)公司也加強力度組織調用虛擬電廠(chǎng)負荷資源進(jìn)行削峰填谷，立足“政府主導、電網(wǎng)主動(dòng)、企業(yè)主體"的建設模式，進(jìn)一步為虛擬電廠(chǎng)盈利兌現創(chuàng )造條件，未來(lái)綜合智慧零碳電廠(chǎng)快速發(fā)展必然離不開(kāi)企業(yè)微電網(wǎng)的智能化改造。

2.2 新能源建設成本大幅降低

隨著(zhù)電改走向深水區，從用電企業(yè)的角度來(lái)看，如若不會(huì )合理使用、調度新能源和企業(yè)內部的負荷資源，企業(yè)的用電成本將可能不降反升，對于高能耗企業(yè)來(lái)說(shuō)，這也會(huì )進(jìn)一步壓縮企業(yè)的利潤空間。2023年以來(lái)國內光伏、鋰電池產(chǎn)能過(guò)剩導致光伏組件、儲能系統價(jià)格大幅下跌。儲能鋰電池價(jià)格同樣大幅下降，儲能系統中標均價(jià)甚至低至0.9元/Wh，這和一年前2元/Wh左右的成本相比已經(jīng)下降50%以上，這也導致投資光伏、儲能系統建設的度電成本越來(lái)越低。這也導致好的用電企業(yè)都是綜合能源投資的香餑餑，本著(zhù)誰(shuí)投資誰(shuí)受益的原則，對企業(yè)來(lái)說(shuō)現階段也是投資建立自身企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的好時(shí)機，這也將為企業(yè)在將來(lái)的能源變革中取得更大的話(huà)語(yǔ)權和靈活性。

3 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)能效系統解決方案

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統融合企業(yè)電力監控、能耗統計、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監控、充電樁運營(yíng)管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能，用戶(hù)通過(guò)一個(gè)平臺可全局、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行集中監控、統一調度、統一運維，幫助企業(yè)提高供電可靠性，就地消納新能源發(fā)電，提高用電效率，降低用電成本，功能見(jiàn)圖1 所示。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統功能示意圖

企業(yè)微電網(wǎng)能效系統包含安裝于現場(chǎng)的電量傳感器、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理軟件。電量傳感器用于監測和控制企業(yè)的負荷設備和分布式發(fā)電設備，傳感器的數據接入邊緣計算網(wǎng)關(guān)，每個(gè)網(wǎng)關(guān)可以看做是一個(gè)區域指揮部，采集所接傳感器數據進(jìn)行協(xié)議轉換后上傳AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理軟件或轉發(fā)第三方平臺，網(wǎng)關(guān)可以根據預設閾值或自動(dòng)學(xué)習來(lái)執行邏輯計算，并AcrelEMS執行的指令。AcrelEMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部，根據網(wǎng)關(guān)上傳的數據生成各類(lèi)圖表、控制策略和分析結論，并響應虛擬電廠(chǎng)的調度指令，系統架構圖如圖2所示。

圖2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的網(wǎng)絡(luò )架構

3.1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統功能

1) 電力監控

對企業(yè)高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無(wú)功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數、運行狀態(tài)、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制，監測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時(shí)處理并發(fā)出告警信息，提高企業(yè)供電可靠性。

圖3 電力監控功能

2)  能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進(jìn)行分類(lèi)分項能耗統計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線(xiàn)提供數據支持。

圖4 能耗分析功能

3)  照明控制

智能照明控制功能可以根據企業(yè)情況實(shí)現定時(shí)控制、光照感應控制、場(chǎng)景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實(shí)現人來(lái)燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實(shí)現集中控制，為企業(yè)節約照明用電。

圖5 照明控制功能

4) 分布式光伏監控

監測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖6 分布式光伏發(fā)電監測

5) 儲能管理

監測儲能系統、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實(shí)現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖7 儲能管理

6) 充電樁運營(yíng)管理

監測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監測功能，并根據企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠(chǎng)的調度指令調節充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩定安全運行。

圖9 充電樁管理

7) 需求響應

根據企業(yè)負荷波動(dòng)數據，再結合虛擬電廠(chǎng)的調度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過(guò)給儲能系統下發(fā)控制策略，調整充發(fā)電時(shí)間。平臺在需求響應時(shí)間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據企業(yè)可控負荷數據制定需求響應控制策略，實(shí)現一鍵響應。

此外，AcrelEMS還具備電能質(zhì)量監測和治理、電氣安全監測、電能預付費管理、設備臺賬、運維工單管理、3D建模等功能，幫助用電企業(yè)實(shí)現供配電網(wǎng)絡(luò )的數字化管理。

3.2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統硬件設備

安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)能效系統除了軟件外，還具備現場(chǎng)傳感器、邊緣計算網(wǎng)關(guān)等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源互聯(lián)網(wǎng)體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)能效系統建設提供一站式服務(wù)，部分設備見(jiàn)表1。

表1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統建設部分硬件設備

4 未來(lái)展望

面向未來(lái)，AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統將結合行業(yè)特點(diǎn)、服務(wù)企業(yè)“雙碳"目標，積極利用安科瑞“云-邊-端"的能效系統體系和企業(yè)微電網(wǎng)能效管理技術(shù)積累幫助企業(yè)改造傳統電網(wǎng)，推動(dòng)企業(yè)微電網(wǎng)向更加智慧、更加安全、更加友好的智慧能源系統升級。未來(lái)新型電力系統中，眾多企業(yè)微電網(wǎng)將通過(guò)綜合智慧零碳電廠(chǎng)調度平臺和大電網(wǎng)的互動(dòng)也會(huì )越來(lái)越頻繁，而提前建立和適應了企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的企業(yè)將更有話(huà)語(yǔ)權。