企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)建設(shè)正當(dāng)時(shí)

安科瑞 陳聰

2023年11月14日，由國家電投統(tǒng)籌，山東總公司（山東院）研究編制的《綜合智慧零碳電廠通則》在全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)正式發(fā)布，成為綜合智慧零碳電廠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?！毒C合智慧零碳電廠通則》提出了綜合智慧零碳電廠構(gòu)建術(shù)語和定義、總則、技術(shù)方案架構(gòu)、主要干系方、技術(shù)指標(biāo)、核心價(jià)值和效用評(píng)價(jià)等9部分內(nèi)容，探索以農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、園區(qū)、城市等場(chǎng)景為核心，聚合分布式新能源、用戶側(cè)儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，構(gòu)筑源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體自平衡體的有效路徑，為綜合智慧零碳電廠項(xiàng)目開發(fā)、設(shè)計(jì)、建設(shè)提供重要依據(jù)。

1 綜合智慧零碳電廠前景廣闊

2022年8月國家電投提出“雪炭N行動(dòng)”，重點(diǎn)是打造綜合智慧零碳電廠，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，通過協(xié)調(diào)控制、智能計(jì)量以及信息通信等關(guān)鍵技術(shù)，將相對(duì)分散的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等元素通過智慧電廠管理系統(tǒng)進(jìn)行集成調(diào)控，構(gòu)建對(duì)內(nèi)協(xié)調(diào)平衡、對(duì)外與電網(wǎng)友好互助的“智慧調(diào)控+用戶側(cè)可控負(fù)荷/儲(chǔ)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”項(xiàng)目開工，其中風(fēng)電規(guī)模95MW、儲(chǔ)能588MW/1600MWh、用戶側(cè)聚合可調(diào)負(fù)荷304MW、能力300MW、調(diào)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領(lǐng)域，各地相關(guān)部門也在紛紛出臺(tái)支持包括虛擬電廠在內(nèi)的新能源發(fā)展政策。雖然當(dāng)前虛擬電廠在新型電網(wǎng)中所占比重很小，但是相信在不久的將來，綜合智慧零碳電廠將為電力系統(tǒng)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(tǒng)建設(shè)正當(dāng)時(shí)

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

綜合智慧零碳電廠實(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(chǔ)能系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、汽車充電樁等，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行需求響應(yīng)來保障電網(wǎng)安全，降低企業(yè)供用電成本。

目前綜合智慧零碳電廠響應(yīng)資源主要是根據(jù)當(dāng)?shù)赜秒娖髽I(yè)的負(fù)荷結(jié)構(gòu)而定，比如上海市虛擬電廠是以商業(yè)樓宇、充電樁、分布式光伏和儲(chǔ)能為主；嘉興市虛擬電廠管理平臺(tái)已接入涵蓋儲(chǔ)能、空調(diào)負(fù)荷、充電樁、光伏電站、5G基站等負(fù)荷資源4920MW。同時(shí)電網(wǎng)公司也加強(qiáng)力度組織調(diào)用虛擬電廠負(fù)荷資源進(jìn)行削峰填谷，立足“政府主導(dǎo)、電網(wǎng)主動(dòng)、企業(yè)主體”的建設(shè)模式，進(jìn)一步為虛擬電廠盈利兌現(xiàn)創(chuàng)造條件，未來綜合智慧零碳電廠快速發(fā)展必然離不開企業(yè)微電網(wǎng)的智能化改造。

2.2 新能源建設(shè)成本大幅降低

隨著電改走向深水區(qū)，從用電企業(yè)的角度來看，如若不會(huì)合理使用、調(diào)度新能源和企業(yè)內(nèi)部的負(fù)荷資源，企業(yè)的用電成本將可能不降反升，對(duì)于高能耗企業(yè)來說，這也會(huì)進(jìn)一步壓縮企業(yè)的利潤空間。2023年以來國內(nèi)光伏、鋰電池產(chǎn)能過剩導(dǎo)致光伏組件、儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格大幅下跌。光伏組件價(jià)格出現(xiàn)了每瓦低于1元的價(jià)格，這個(gè)價(jià)格只有去年同期50%左右。儲(chǔ)能鋰電池價(jià)格同樣大幅下降，儲(chǔ)能系統(tǒng)中標(biāo)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(dǎo)致投資光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)的度電成本越來越低，投資回報(bào)率越來越高。這也導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)用電企業(yè)都是綜合能源投資的香餑餑，本著誰投資誰受益的原則，對(duì)企業(yè)來說現(xiàn)階段也是投資建立自身企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)的*佳時(shí)機(jī)，這也將為企業(yè)在將來的能源變革中取得更大的話語權(quán)和靈活性。

3 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)解決方案

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)融合企業(yè)電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì)量分析及治理、智能照明控制、主要用能設(shè)備監(jiān)控、充電樁運(yùn)營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲(chǔ)能管理等功能，用戶通過一個(gè)平臺(tái)可全局、整體的對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運(yùn)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，功能見圖1 所示。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)功能示意圖

企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)包含安裝于現(xiàn)場(chǎng)的電量傳感器、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和能效管理軟件。電量傳感器用于監(jiān)測(cè)和控制企業(yè)的負(fù)荷設(shè)備和分布式發(fā)電設(shè)備，傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，每個(gè)網(wǎng)關(guān)可以看做是一個(gè)區(qū)域指揮部，采集所接傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后上傳AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理軟件或轉(zhuǎn)發(fā)第三方平臺(tái)，網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾值或自動(dòng)學(xué)習(xí)來執(zhí)行邏輯計(jì)算，并AcrelEMS執(zhí)行的指令。AcrelEMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部，根據(jù)網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)生成各類圖表、控制策略和分析結(jié)論，并響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

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

3.1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)功能

1. 電力監(jiān)控

對(duì)企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補(bǔ)償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，監(jiān)測(cè)企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對(duì)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(jiān)控功能

1. 能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃?xì)獾饶茉聪?，進(jìn)行分類分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)，計(jì)算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢(shì)，對(duì)標(biāo)主要用能設(shè)備能效進(jìn)行能效診斷，計(jì)算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達(dá)峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖4 能耗分析功能

1. 照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、光照感應(yīng)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等，并結(jié)合紅外傳感器、超聲波傳感器，實(shí)現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實(shí)現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖5 照明控制功能

1. 分布式光伏監(jiān)控

監(jiān)測(cè)企業(yè)分布式光伏電站運(yùn)行情況，包括逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計(jì)以及光伏發(fā)電功率控制。

圖6 分布式光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)

1. 儲(chǔ)能管理

監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲(chǔ)能變流器(PCS)運(yùn)行，包括運(yùn)行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲(chǔ)能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)以及上級(jí)平臺(tái)指令設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖7 儲(chǔ)能管理

1. 充電樁運(yùn)營管理 

監(jiān)測(cè)企業(yè)充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，提供充電樁收費(fèi)管理和狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化和虛擬電廠的調(diào)度指令調(diào)節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

圖9 充電樁管理

1. 需求響應(yīng)

根據(jù)企業(yè)負(fù)荷波動(dòng)數(shù)據(jù)，再結(jié)合虛擬電廠的調(diào)度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應(yīng)，平臺(tái)可通過給儲(chǔ)能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調(diào)整充發(fā)電時(shí)間。平臺(tái)在需求響應(yīng)時(shí)間段調(diào)整可控負(fù)荷功率，停止給可中斷負(fù)荷供電，并且可以根據(jù)企業(yè)可控負(fù)荷數(shù)據(jù)制定需求響應(yīng)控制策略，實(shí)現(xiàn)一鍵響應(yīng)。

此外，AcrelEMS還具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和治理、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能預(yù)付費(fèi)管理、設(shè)備臺(tái)賬、運(yùn)維工單管理、3D建模等功能，幫助用電企業(yè)實(shí)現(xiàn)供配電網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化管理。

3.2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)硬件設(shè)備

安科瑞針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)除了軟件外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)等設(shè)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(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)建設(shè)提供一站式服務(wù)，部分設(shè)備見表1。

表1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)建設(shè)部分硬件設(shè)備

4 未來展望

面向未來，AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)將結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)、服務(wù)企業(yè)“雙碳”目標(biāo)，積極利用安科瑞“云-邊-端”的能效系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)升級(jí)。未來新型電力系統(tǒng)中，眾多企業(yè)微電網(wǎng)將通過綜合智慧零碳電廠調(diào)度平臺(tái)和大電網(wǎng)的互動(dòng)也會(huì)越來越頻繁，而提前建立和適應(yīng)了企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)的企業(yè)將更有話語權(quán)。