高能耗時代，安科瑞能量管理系統(tǒng)如何化解微電網(wǎng)能量管理難題？

背景：隨著全球能源危機(jī)、用能增加以及新能源技術(shù)的增加，新能源發(fā)電越來越廣，并逐步形成新型能源與電力市場，但新能源的能量密度普遍偏低，進(jìn)行大功率發(fā)電還需要挑選適合的位置場地，因此屬于間歇式電源。而微電網(wǎng)技術(shù)的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術(shù)方向。

一、高能耗時代，微電網(wǎng)能量管理面臨哪些挑戰(zhàn)？

在當(dāng)今高能耗時代，微電網(wǎng)能量管理正面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)猶如一道道難題，阻礙著微電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，亟待我們?nèi)ソ鉀Q。

電價上漲與成本壓力：隨著能源市場的波動以及能源供應(yīng)成本的增加，工商業(yè)電價持續(xù)攀升 ，這讓企業(yè)的用電成本大幅提高。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，部分地區(qū)的工業(yè)電價漲幅甚至突破了 30% 。同時，尖峰電價機(jī)制的實(shí)施，使得企業(yè)在用電高峰時段需要支付更高的費(fèi)用。為了降低容量電費(fèi)與度電成本，企業(yè)迫切需要通過柔性負(fù)荷調(diào)節(jié)等方式來優(yōu)化用電，但這并非易事，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電力系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的負(fù)荷控制。

新能源發(fā)電不穩(wěn)定：分布式光伏裝機(jī)量在近年來激增，成為了微電網(wǎng)中的重要能源來源。然而，光伏發(fā)電受天氣、時間等因素影響巨大，具有很強(qiáng)的波動性。一旦天氣突變，如云層遮擋陽光，光伏發(fā)電功率就會急劇下降，導(dǎo)致供需失衡。而傳統(tǒng)配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力有限，無法快速有效地應(yīng)對這種新能源發(fā)電的不穩(wěn)定，使得微電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性受到嚴(yán)重威脅。

政策合規(guī)壓力：在 “雙碳” 目標(biāo)的大背景下，碳排放雙控、綠電消納比例考核等政策相繼出臺。這些政策要求企業(yè)必須建立可追溯的能源管理閉環(huán)，準(zhǔn)確監(jiān)測和管理能源的使用和碳排放情況 。對于企業(yè)而言，要滿足這些政策要求，就需要投入大量的人力、物力和財力來建立和完善能源管理體系，這無疑增加了企業(yè)的運(yùn)營成本和管理難度。

技術(shù)壁壘與設(shè)備協(xié)同問題：微電網(wǎng)涉及多種設(shè)備，如光伏逆變器、配電柜、生產(chǎn)線、電池簇、充電樁等，不同設(shè)備往往來自不同廠家，其通信協(xié)議和接口各不相同，導(dǎo)致多設(shè)備協(xié)議不互通 。一旦出現(xiàn)故障，80% 的情況需要跨系統(tǒng)排查，人工巡檢耗時超 4 小時 / 次，這大大增加了運(yùn)維的難度和成本，也影響了微電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性。

安全風(fēng)險：電池過充是一個常見的安全隱患，如果電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障或控制不當(dāng)，就可能導(dǎo)致電池過充，引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸等嚴(yán)重事故 。網(wǎng)絡(luò)攻擊也日益成為微電網(wǎng)安全的一大威脅，黑客可能會入侵微電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，篡改數(shù)據(jù)、干擾正常運(yùn)行，這些安全風(fēng)險導(dǎo)致運(yùn)維成本增加 30% 。

二、Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（采購/詢價：安科瑞曹經(jīng)理137/7441/3253）

1.平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

2.平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

三、充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

1.實(shí)時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時支持定制化需求。

圖16策略配置界面

1.8運(yùn)行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運(yùn)行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運(yùn)行報表

1.9實(shí)時報警

應(yīng)具有實(shí)時報警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時告警

1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖19歷史事件查詢

四、硬件清單列表

五、實(shí)際案例介紹

江陰某光儲充微電網(wǎng)項(xiàng)目：江陰風(fēng)光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)采用0.4kV并網(wǎng)，光伏配合儲能系統(tǒng)滿足內(nèi)部需求的情況下，實(shí)現(xiàn)峰谷套利、備用電源等運(yùn)行模式。 1.光伏系統(tǒng)：車棚光伏裝機(jī)容量118kW，通過9臺逆變器接入系統(tǒng) 2.風(fēng)電系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)安裝在餐廳樓后，裝機(jī)容量10kW，通過2臺逆變器接入系統(tǒng) 3.儲能系統(tǒng)：集裝箱內(nèi)安放儲能系統(tǒng)，裝機(jī)容量50kW/100kWh 4.充電樁系統(tǒng) ：7kW交流樁20臺; 60kW直流樁2臺； 120kW直流樁1臺。 5.負(fù)荷系統(tǒng) ：主要為餐廳、展廳進(jìn)行供電，負(fù)荷功率約70kW。

拓?fù)鋱D

現(xiàn)場安裝圖片

儲能集裝箱 車棚光伏 充電樁

六、未來展望

展望未來，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)有望朝著更加智能化、高效化和綠色化的方向邁進(jìn)。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展和融合應(yīng)用，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測、更加優(yōu)化的能源調(diào)度以及更加智能的安全防護(hù) 。同時，隨著新能源技術(shù)的不斷突破和成本的降低，微電網(wǎng)中新能源的占比將進(jìn)一步提高，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)也將在促進(jìn)新能源消納、推動能源轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮更加重要的作用 。

審核編輯 黃宇