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《綜合智慧零碳電廠通則》在全國團體標準信息平臺正式發(fā)布，成為綜合智慧零碳電廠相關標準?！毒C合智慧零碳電廠通則》提出了綜合智慧零碳電廠構建術語和定義、總則、技術方案架構、主要干系方、技術指標、核心價值和效用評價等9部分內容，探索以農村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、園區(qū)、城市等場景為核心，聚合分布式新能源、用戶側儲能、可調節(jié)負荷等資源，構筑源網荷儲一體自平衡體的有效路徑，為綜合智慧零碳電廠項目開發(fā)、設計、建設提供重要依據。
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"，重點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。利用電力網連接，通過協調控制、智能計量以及信息通信等關鍵技術，將相對分散的源、網、荷、儲等元素通過智慧電廠管理系統進行集成調控，構建對內協調平衡、對外與電網友好互助的“智慧調控+用戶側可控負荷/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“綜合智慧零碳電廠"項目開工，其中風電規(guī)模95MW、儲能588MW/1600MWh、用戶側聚合可調負荷304MW、能力300MW、調峰能力1050MW。
不光是國家電投這樣的央企進軍綜合智慧零碳電廠領域，各地相關部門也在紛紛出臺支持包括虛擬電廠在內的新能源發(fā)展政策。雖然當前虛擬電廠在新型電網中所占比重很小，但是相信在不久的將來，綜合智慧零碳電廠將為電力系統削峰填谷、保供降碳起到重大作用。
2 企業(yè)微電網能效系統建設正當時
2.1 企業(yè)微電網智能化是綜合智慧零碳電廠快速發(fā)展的基礎
綜合智慧零碳電廠實際上是眾多用電企業(yè)微電網的聚合體，包括企業(yè)分布式光伏、儲能系統、可調節(jié)負荷、汽車充電樁等，根據電網負荷波動進行需求響應來保障電網安全，降低企業(yè)供用電成本。
目前綜合智慧零碳電廠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。同時電網公司也加強力度組織調用虛擬電廠負荷資源進行削峰填谷，立足“政府主導、電網主動、企業(yè)主體"的建設模式，進一步為虛擬電廠盈利兌現創(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)微電網的智能化改造。
2.2 新能源建設成本大幅降低
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)來說，這也會進一步壓縮企業(yè)的利潤空間。2023年以來國內光伏、鋰電池產能過剩導致光伏組件、儲能系統價格大幅下跌。光伏組件價格歷出現了每瓦低于1元的價格，這個價格只有去年同期50%左右。儲能鋰電池價格同樣大幅下降，儲能系統中標均價甚至低至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越低，投資回報率越來越高。這也導致優(yōu)質用電企業(yè)都是綜合能源投資的香餑餑，本著誰投資誰受益的原則，對企業(yè)來說現階段也是投資建立自身企業(yè)微電網能效系統的*佳時機，這也將為企業(yè)在將來的能源變革中取得更大的話語權和靈活性。
3 安科瑞企業(yè)微電網能效系統解決方案
AcrelEMS企業(yè)微電網能效系統融合企業(yè)電力監(jiān)控、能耗統計、電能質量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監(jiān)控、充電樁運營管理、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能，用戶通過一個平臺可全局、整體的對企業(yè)微電網進行進行集中監(jiān)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，功能見圖1 所示。
圖1 企業(yè)微電網能效系統功能示意圖
企業(yè)微電網能效系統包含安裝于現場的電量傳感器、邊緣計算網關和能效管理軟件。電量傳感器用于監(jiān)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關，每個網關可以看做是一個區(qū)域指揮部，采集所接傳感器數據進行協議轉換后上傳AcrelEMS企業(yè)微電網能效管理軟件或轉發(fā)第三方平臺，網關可以根據預設閾值或自動學習來執(zhí)行邏輯計算，并AcrelEMS執(zhí)行的指令。AcrelEMS可以看做是企業(yè)微電網的指揮部，根據網關上傳的數據生成各類圖表、控制策略和分析結論，并響應虛擬電廠的調度指令，系統架構圖如圖2所示。
圖2 企業(yè)微電網能效系統的網絡架構
3.1 企業(yè)微電網能效系統功能
電力監(jiān)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、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發(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數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。
圖4 能耗分析功能
照明控制
智能照明控制功能可以根據企業(yè)情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現人來燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實現集中控制，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(jiān)測
儲能管理
監(jiān)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)峰谷特點和電價波動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，實現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。
圖7 儲能管理
充電樁運營管理
監(jiān)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(jiān)測功能，并根據企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠的調度指令調節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網穩(wěn)定安全運行。
圖9 充電樁管理
需求響應
根據企業(yè)負荷波動數據，再結合虛擬電廠的調度指令，決定以何種方式參與電網需求響應，平臺可通過給儲能系統下發(fā)控制策略，調整充發(fā)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，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，實現一鍵響應。
此外，AcrelEMS還具備電能質量監(jiān)測和治理、電氣安全監(jiān)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)實現供配電網絡的數字化管理。
3.2 企業(yè)微電網能效系統硬件設備
安科瑞針對企業(yè)微電網能效系統除了軟件外，還具備現場傳感器、邊緣計算網關等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源互聯網體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產品、電能質量在線監(jiān)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(yè)微電網能效系統建設提供一站式服務，部分設備見表1。
名稱
圖片
型號
功能
應用
中高壓微機保護裝置
AM6
實現110kV至10kV回路的保護、測量和自動控制功能
110kV及以下電壓等級
電能質量在線監(jiān)測裝置
APView500
實時監(jiān)測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波等電能質量，記錄各類電能質量事件，記錄事件發(fā)生前后的波形，輔助用戶分析電能質量發(fā)生的原因,定位擾動源。
高低壓進線回路
動態(tài)諧波無功補償系統
AnCos*/*-G Ⅰ型
同時具備諧波治理、無功功率線性補償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能,響應時間快，精度高、運行穩(wěn)定，能根據系統的無功特性自動調整輸出，動態(tài)補償功率因數；
0.4kV電能質量治理
網絡電力儀表
APM500
具有全電量測量，諧波畸變率、電壓合格率統計、電能統計，開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出。
主要用于高低壓電能監(jiān)測和電能管理
電能表
DTSD1352
具有全電量測量，電能統計，80A內可直接接入，導軌安裝。
低壓配電箱
物聯網儀表
ADW300W
主要用于計量中低壓配電的三相電氣參數，采集狀態(tài)量并控制斷路器，可靈活安裝于配電箱內，自帶開口式互感器，可實現不停電安裝，具備RS485、4G、LoRaWan無線通信功能，適用于配電系統數字化改造。
微電網數字化改造
物聯網儀表
ARCM300
三相交流電能計量、漏電電流測量、諧波分析、4路溫度采集功能，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監(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。
微電網電氣消防和數字化改造
多回路監(jiān)測儀表
DTSD1352-4S
12路單相或4路三相交流電氣數據采集，包括電流、電壓、功率、電能等，自帶開口式電流互感器，2DI/2DO，RS485通訊接口。
交流多回路計量
智慧微斷
ASCB1-63
產品由智能微斷與智能網關兩部分組成，可用于對用電線路的關鍵電氣因素，如電壓、電流、功率、溫度、漏電、能耗等進行實時監(jiān)測，具有遠程操控、預警保護、短路保護、電能計量統計、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
可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。
直流計量
馬達保護
ARD3M
電動機保護控制器，適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，強大的邏輯可編程功能可以滿足各種控制要求，多種可選配的通訊方式適應現場不同的總線通訊需求。
電機保護控制
遙信遙控單元
ARTU-KJ8
8路狀態(tài)量采集，8路控制輸出，導軌式安裝，485通訊，可實現斷路器或接觸器的遠程控制和狀態(tài)量采集。
狀態(tài)量采集和控制輸出
照明控制器
ASL220Z-Sx/16
通過集中控制、感應控制、定時控制、經緯度、調光控制等控制方式避免長明燈，節(jié)約照明能源，延長燈具壽命。
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。具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。
充電樁運營和充電控制
邊緣計算
網關
ANet-2E4SM
邊緣計算網關，嵌入式linux系統，網絡通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認證等安全需求，支持斷點續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協議
電量、環(huán)境等數據采集、轉換和邏輯判斷
表1 企業(yè)微電網能效系統建設部分硬件設備
4 未來展望
面向未來，AcrelEMS企業(yè)微電網能效系統將結合行業(yè)特點、服務企業(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)微電網能效管理技術積累幫助企業(yè)改造傳統電網，推動企業(yè)微電網向更加智慧、更加安全、更加友好的智慧能源系統升級。未來新型電力系統中，眾多企業(yè)微電網將通過綜合智慧零碳電廠調度平臺和大電網的互動也會越來越頻繁，而提前建立和適應了企業(yè)微電網能效系統的企業(yè)將更有話語權。
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