安科瑞EMS企業微電網綜合能效管理平臺在虛擬電廠建設中的應用

安科瑞EMS企業微電網綜合能效管理平臺在虛擬電廠建設中的應用

安科瑞 仲曉棟18795656237

1、概述

       虛擬電廠本質上是運用能源網際網路技術，把數以千計的企業微電網分散的可控負荷、充電樁、分散式光伏、分散式儲能等整合起來，變成具有一定規模、可調節的負荷資源和發電容量，透過這個看不見的“電廠”來配合大電網的需求響應，解決電網峰谷差大、區域性電力供應緊張等問題的同時從中獲利，這對電網和用電企業是雙贏的。今年以來，虛擬電廠頻獲政策支援，在行業內掀起發展熱潮，主要原因在於我國電力峰谷差矛盾日益突出，未來在緩解供需矛盾，提高電網穩定性和靈活性上，虛擬電廠可以發揮出關鍵作用。

       虛擬電廠在國外已經有比較成熟的執行機制，但是現階段國內虛擬電廠真正落地的專案很少，且大多為試點專案，如俞慶先生所說一方面是虛擬電廠目前無法持續盈利;另一方面虛擬電廠的基礎設施，也就是數量眾多的企業微電網數字化程度太低，前期需要投入較多的資源先實現企業微電網的數字化。企業微電網側低水平的數字化，已經成為虛擬電廠發展的最大制約之一。

2、系統簡介

       企業微電網的數字化系統(EMS)包含安裝於現場的感測器、智慧閘道器和微電網數字化軟體。感測器用於監測和控制企業內部的負荷裝置和分散式發電裝置(系統)，現場感測器的資料接入邊緣計算智慧閘道器，每個智慧閘道器可以看做是一個區域指揮部，採集所接感測器資料進行協議轉換後上傳EMS和轉發第三方系統，閘道器可以根據預設閾值或自動學習來執行邏輯計算，並執行EMS的指令。EMS可以看做是企業微電網的指揮部，根據智慧閘道器上傳的資料生成各類圖表、控制策略和分析結論，並按照設定的許可權響應虛擬電廠的排程指令，這樣數量眾多的EMS就構成了虛擬電廠的基礎，系統架構圖如圖1所示。

圖1 企業微電網數字化系統(EMS)網路架構

       AcrelEMS企業微電網數字化系統融合企業負荷側的電力監控、能耗統計、電能質量分析及治理、智慧照明控制、主要用能裝置監控、充電樁運營管理、分散式光伏監控、儲能管理等功能，使用者透過一個平臺即可全域性、整體的對企業微電網進行進行集中監控、統一排程、統一運維，同時滿足企業用電可靠、安全、節約、高效、有序用電要求。

3、微電網數字化系統功能

3.1 電力監控

       對企業35kV變電站至0.4kV配電涉及的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償櫃及電纜等配電相關裝置的電氣引數、執行狀態、接點溫度進行實時監測和控制，監測企業微電網主要回路的電能質量並進行治理，對故障及時處理併發出告警資訊，提高企業供電可靠性。

圖2 企業微電網數字化系統(EMS)電力監控

3.2 能耗分析

       採集企業電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統計，計算單位面積或單位產品的能耗資料以及趨勢，對標主要用能裝置能效進行能效診斷，計算企業碳排放，為企業制定碳達峰、碳中和路線提供資料支援。

圖3 企業微電網數字化系統(EMS)能耗分析

3.3 照明控制

       智慧照明控制功能可以根據企業情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、集中控制、調光控制等，並結合紅外感測器、超聲波感測器，實現人來燈亮、人走燈滅，為企業節約照明用電。

圖4 企業微電網數字化系統(EMS)照明控制

3.4 儲能管理

       監測儲能系統、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)執行，包括執行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值資訊、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業峰谷特點和電價波動設定儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電模式，實現削峰填谷，降低企業用電成本，見圖5。

圖5 儲能管理

3.5 分散式光伏監測

      監測企業分散式光伏電站執行情況，包括逆變器執行資料、光伏發電效率分析、發電量及收益統計以及光伏發電功率控制。

圖6   企業微電網數字化系統 (EMS)光伏發電監測

3.6 充電樁運營管理  

       監測企業微電網充電樁的執行狀態，提供充電樁收費管理和狀態監測功能，並根據企業負荷率變化和虛擬電廠的排程指令調節充電樁的充電功率，使企業微電網穩定安全執行。

圖 7 充電樁管理

3.7 需求響應

       根據企業負荷波動資料，再結合虛擬電廠的排程指令，決定以何種方式參與電網需求響應，平臺可透過給儲能系統下發控制策略，調整充發電時間。平臺在需求響應時間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電。並且可以根據企業可控負荷資料制定需求響應控制策略，實現一鍵響應。

圖 8 企業微電網數字化系統需求響應示意圖

4 微電網數字化系統硬體裝置

       安科瑞針對企業微電網數字化系統除了軟體外，還具備現場感測器、智慧閘道器等裝置，還包括了高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量線上監測裝置、電能質量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業微電網數字化提供一站式服務能力。

5、結束語

       如文章所說“負荷側數字化，本質是管理意識提升”，企業微電網數字化建設是大勢所趨，是虛擬電廠發展的必要條件，也是企業自身提高能源管理水平的必要手段。隨著雙碳政策和電改政策的推進，要提高能源利用效率，解決電網峰谷差大的問題，必然會有越來越多的政策工具走上臺面，包括加大電價浮動、拉大峰谷電價差、能耗雙控等等，在這種情況下僅依賴人工的管理是無法適應政策和電價變化的。而提前建立和適應了能源數字化管理的企業將會更快獲得用電成本的優勢，切實享受電改政策紅利。