2023年11月14日，由國(guó)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(guó)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(yǔ)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(hù)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(kāi)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(guó)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(guó)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(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(guò)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(hù)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(guó)電投已有36個(gè)“綜合智慧零碳電廠"項(xiàng)目開(kāi)工，其中風(fēng)電規(guī)模95MW、儲(chǔ)能588MW/1600MWh、用戶(hù)側(cè)聚合可調(diào)負(fù)荷304MW、調(diào)峰能力1050MW。
不光是國(guó)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(mén)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(lái)，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(chē)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(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(lái)綜合智慧零碳電廠快速發(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(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(lái)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(lái)說(shuō)，這也會(huì)進(jìn)一步壓縮企業(yè)的利潤(rùn)空間。2023年以來(lái)國(guó)內(nèi)光伏、鋰電池產(chǎn)能過(guò)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(lái)越低，投資回報(bào)率越來(lái)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(shuí)投資誰(shuí)受益的原則，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)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(lái)的能源變革中取得更大的話(huà)語(yǔ)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(yíng)管理、分布式光伏監(jiān)控、儲(chǔ)能管理等功能，用戶(hù)通過(guò)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(jiàn)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(lái)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(lèi)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
. 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(wú)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
. 能耗分析
采集企業(yè)電、水、燃?xì)獾饶茉聪?，進(jìn)行分類(lèi)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
. 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(lái)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
. 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)
. 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
. 充電樁運(yùn)營(yíng)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
. 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(guò)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(lèi)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(jiàn)表1。
名稱(chēng) | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
中高壓微機(jī)保護(hù)裝置 |
| AM6 | 實(shí)現(xiàn)110kV至10kV回路的保護(hù)、測(cè)量和自動(dòng)控制功能 | 110kV及以下電壓等級(jí) |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件，記錄事件發(fā)生前后的波形，輔助用戶(hù)分析電能質(zhì)量發(fā)生的原因,定位擾動(dòng)源。 | 高低壓進(jìn)線回路 |
動(dòng)態(tài)諧波無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng) |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無(wú)功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能,響應(yīng)時(shí)間快，精度高、運(yùn)行穩(wěn)定，能根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功特性自動(dòng)調(diào)整輸出，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)； | 0.4kV電能質(zhì)量治理 |
網(wǎng)絡(luò)電力儀表 |
| APM500 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、電能統(tǒng)計(jì)，開(kāi)關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監(jiān)測(cè)和電能管理 |
電能表 |
| DTSD1352 | 具有全電量測(cè)量，電能統(tǒng)計(jì)，80A內(nèi)可直接接入，導(dǎo)軌安裝。 | 低壓配電箱 |
物聯(lián)網(wǎng)儀表 |
| ADW300W | 主要用于計(jì)量中低壓配電的三相電氣參數(shù)，采集狀態(tài)量并控制斷路器，可靈活安裝于配電箱內(nèi)，自帶開(kāi)口式互感器，可實(shí)現(xiàn)不停電安裝，具備RS485、4G、LoRaWan無(wú)線通信功能，適用于配電系統(tǒng)數(shù)字化改造。 | 微電網(wǎng)數(shù)字化改造 |
物聯(lián)網(wǎng)儀表 |
| ARCM300 | 三相交流電能計(jì)量、漏電電流測(cè)量、諧波分析、4路溫度采集功能，通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，可采集狀態(tài)量或控制斷路器，具備RS485通訊或4G通訊功能。 | 微電網(wǎng)電氣消防和數(shù)字化改造 |
多回路監(jiān)測(cè)儀表 |
| DTSD1352-4S | 12路單相或4路三相交流電氣數(shù)據(jù)采集，包括電流、電壓、功率、電能等，自帶開(kāi)口式電流互感器，2DI/2DO，RS485通訊接口。 | 交流多回路計(jì)量 |
智慧微斷 |
| ASCB1-63 | 產(chǎn)品由智能微斷與智能網(wǎng)關(guān)兩部分組成，可用于對(duì)用電線路的關(guān)鍵電氣因素，如電壓、電流、功率、溫度、漏電、能耗等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具有遠(yuǎn)程操控、預(yù)警保護(hù)、短路保護(hù)、電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)、故障定位等功能，分為1P/2P/3P/4P單/三相多種電流規(guī)格，*大63A，RS485通訊接口。 | 三相交流回路 |
直流電能表 |
| DJSF1352-RN | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計(jì)量 |
馬達(dá)保護(hù) |
| ARD3M | 電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制器，適用于額定電壓至 660V 的低壓電動(dòng)機(jī)回路，集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行，強(qiáng)大的邏輯可編程功能可以滿(mǎn)足各種控制要求，多種可選配的通訊方式適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)不同的總線通訊需求。 | 電機(jī)保護(hù)控制 |
遙信遙控單元 |
| ARTU-KJ8 | 8路狀態(tài)量采集，8路控制輸出，導(dǎo)軌式安裝，485通訊，可實(shí)現(xiàn)斷路器或接觸器的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)量采集。 | 狀態(tài)量采集和控制輸出 |
照明控制器 |
| ASL220Z-Sx/16 | 通過(guò)集中控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、經(jīng)緯度、調(diào)光控制等控制方式避免長(zhǎng)明燈，節(jié)約照明能源，延長(zhǎng)燈具壽命。 | 照明控制 |
充電樁 |
| AEV200-DC160S | 7kW交流充電樁和30/60/120/160kW直流充電樁。具備測(cè)量、控制與保護(hù)的功能，如運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電計(jì)量與計(jì)費(fèi)以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。 | 充電樁運(yùn)營(yíng)和充電控制 |
邊緣計(jì)算 網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 電量、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
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(lái)展望
面向未來(lái)，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(lái)新型電力系統(tǒng)中，眾多企業(yè)微電網(wǎng)將通過(guò)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(lái)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(huà)語(yǔ)權(quán)。
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