一、案例介紹

隨著新型電力系統(tǒng)進程加快，新能源裝機占比逐步提高，發(fā)電側波動性、隨機性導致可靠容量降低。加之jiduan天氣帶動負荷快速增長，造成電力供需緊張、電網(wǎng)尖峰負荷屢創(chuàng)新高，對現(xiàn)有能源供應帶來巨大挑戰(zhàn)。

國家電投五凌電力有限公司（簡稱“五凌電力"）根據(jù)長沙電網(wǎng)結構，分析區(qū)域用能特點，結合保供需求，建設以分布式電源、儲能、充電、供冷供熱、可調負荷等多能一體的綜合智慧零碳電廠，緩解區(qū)域能源供需嚴峻形勢，助力新型電力系統(tǒng)建設。

綜合智慧零碳電廠架構圖

二、技術方案

綜合智慧零碳電廠是指利用電力網(wǎng)連接，通過協(xié)調控制、智能計量以及信息通信等關鍵技術，實現(xiàn)“通信"和“聚合"，將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等元素通過天樞智慧系統(tǒng)進行集成調控，構建對內協(xié)調平衡、對外與電網(wǎng)友好互助的“智慧調控+可控負荷/儲能/分布式電源"聚合體。實現(xiàn)綠能就近取材、就地消納利用，提高能源自給率，緩解能源供需矛盾。通過綠電直供、儲能、節(jié)能改造等技術的應用，引導用戶分時用能，促使用戶用電更加合理、穩(wěn)定、高效、節(jié)能，切實降低用戶的用能成本。充分挖掘和利用靈活性資源，平抑負荷波動，幫助用戶科學、高效地參與需求側響應，獲得額外收益。最終通過天樞智慧系統(tǒng)對可調節(jié)資源進行調控和優(yōu)化，實現(xiàn)削峰填谷、促進電力供需平衡和適應新能源電力運行，解決傳統(tǒng)電網(wǎng)的備用容量及滯后性、靈活性不足和風光等新能源的隨機性和波動性造成對電網(wǎng)負荷特性沖擊的問題，提升電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性，支撐新型電力系統(tǒng)建設。

長沙綜合智慧零碳電廠從分布式電源、儲能、充電樁、清潔供冷供熱、售電大客戶合作、可調負荷聚合、綠證交易等場景入手，按照“自建+聚合"方式分期建設、分步推進，規(guī)劃總投資約18億元，建設/聚合分布式電源裝機239.34MW，接入各類工商業(yè)負荷1191.84MW，以及用戶側儲能83.7MW /178.6MWh，最終形成difeng能力716.4MW，調峰能力644.64MW，調頻容量178.6MW。預計2025年底前全部建成投產(chǎn)。

三、客戶收益

綜合智慧零碳電廠是典型的多方共贏商業(yè)創(chuàng)新模式。

（1）對于地方政府，可以提升地方能源供應能力，保障用能安全，推動能源相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域綠色低碳發(fā)展，保障社會民生，助力實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。

（2）對于電網(wǎng)企業(yè)，可以增強電網(wǎng)的靈活性和調節(jié)能力，平抑負荷波動，補充尖峰缺口，保障區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

（3）對于工商業(yè)用戶，可以降低用能成本，增加收入，提高用電安全性，并提高用能綠電比例，緩解減碳需求，同時實現(xiàn)用能的智慧化管控。

（4）對于個體用戶，可以增加居民收入，降低用能成本，并提升生物質等資源化利用水平，改善炊事、采暖用能條件，實現(xiàn)智慧低碳生活，提升個體用戶幸福感。

四、企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)建設正當時

4.1 虛擬電廠加快落地

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各地智慧電廠、虛擬電廠建設也不斷從調研進入實施階段，并且取得較大進展。除了上面案例中的長沙智慧電廠外，比如嘉興市虛擬電廠管理平臺已接入涵蓋儲能設施、空調、充電樁、光伏電站等負荷資源4920MW，其中可調負荷資源達821.4MW，預計削峰能力為246.1MW、填谷能力為228.2MW。虛擬電廠的建設快速進展的同時，電網(wǎng)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(wǎng)主動、企業(yè)主體"的建設模式，進一步為虛擬電廠盈利兌現(xiàn)創(chuàng)造條件。

4.2 新能源建設成本大幅降低

從用電企業(yè)的角度來看，隨著電改走向深水區(qū)，如果不會合理使用、調度新能源，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(chǎn)能過剩導致光伏組件、儲能系統(tǒng)價格大幅下跌，光伏組件價格大幅下降，歷shi上d一次出現(xiàn)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(tǒng)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(jīng)下降50%以上，這也導致投資光伏、儲能系統(tǒng)建設的度電成本越來越低，投資回報率越來越高。所以現(xiàn)階段優(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(xiàn)階段也是投資建立自身企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)的最佳時機，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。

五、安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)解決方案

智慧電廠或虛擬電廠實際上就是眾多用電企業(yè)微電網(wǎng)的聚合體，包括分布式光伏、儲能系統(tǒng)、可調節(jié)負荷、汽車充電樁等，根據(jù)電網(wǎng)負荷波動進行需求響應來保障電網(wǎng)安全，降低供用電成本。所以一個虛擬電廠實際上是數(shù)量眾多的企業(yè)微電網(wǎng)組成的聚合體。

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、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(wǎng)進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度、統(tǒng)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(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)場的電量傳感器、邊緣計算網(wǎng)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(shù)據(jù)接入邊緣計算網(wǎng)關，每個網(wǎng)關可以看做是一個區(qū)域指揮部，采集所接傳感器數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉換后上傳AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理軟件或轉發(fā)第三方平臺，網(wǎng)關可以根據(jù)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(wǎng)的指揮部，根據(jù)網(wǎng)關上傳的數(shù)據(jù)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(tǒng)架構圖如圖2所示。

圖2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構

5.1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)功能

5.1.1 電力監(jiān)控

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數(shù)、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(wǎng)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

5.5.2 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(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)支持。

圖4 能耗分析功能

5.5.3 照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)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(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明用電。

圖5 照明控制功能

5.5.4 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(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)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

5.5 儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(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(jù)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(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖7 儲能管理

5.6 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(jù)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(wǎng)穩(wěn)定安全運行。

圖9 充電樁管理

5.7 需求響應

根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù)，再結合虛擬電廠的調度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應，平臺可通過給儲能系統(tǒng)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(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應控制策略，實現(xiàn)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(xiàn)供配電網(wǎng)絡的數(shù)字化管理。

5.2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)硬件設備

安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)除了軟件外，還具備現(xiàn)場傳感器、邊緣計算網(wǎng)關等設備，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和監(jiān)測產(chǎn)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(wǎng)能效系統(tǒng)建設提供一站式服務，部分設備見表1。

六、未來展望

面向未來，AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)將結合行業(yè)特點、服務“雙碳"目標，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)能效管理技術積累幫助企業(yè)改造傳統(tǒng)電網(wǎng)，推動企業(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。未來新型電力系統(tǒng)中，企業(yè)微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的互動也會越來越頻繁，這也需要企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)來對企業(yè)的“源-網(wǎng)-荷-儲-充"及運維進行統(tǒng)一監(jiān)測和管理，這樣才能保障企業(yè)微電網(wǎng)高效運行，從而促進新型電力系統(tǒng)邁向穩(wěn)定、可靠、低碳的良性循環(huán)。