一 案例介紹

隨著新型電力系統(tǒng)進(jìn)程加快，新能源裝機(jī)占比逐步提高，發(fā)電側(cè)波動性、隨機(jī)性導(dǎo)致可靠容量降低。加之惡劣天氣帶動負(fù)荷快速增長，造成電力供需緊張、電網(wǎng)尖峰負(fù)荷屢創(chuàng)新高，對現(xiàn)有能源供應(yīng)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(jié)構(gòu)，分析區(qū)域用能特點(diǎn)，結(jié)合保供需求，建設(shè)以分布式電源、儲能、充電、供冷供熱、可調(diào)負(fù)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(yán)峻形勢，助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)。

二 技術(shù)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(diào)控制、智能計(jì)量以及信息通信等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)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(jìn)行集成調(diào)控，構(gòu)建對內(nèi)協(xié)調(diào)平衡、對外與電網(wǎng)友好互助的“智慧調(diào)控+可控負(fù)荷/儲能/分布式電源”聚合體。實(shí)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(shù)的應(yīng)用，引導(dǎo)用戶分時用能，促使用戶用電更加合理、穩(wěn)定、節(jié)能，切實(shí)降低用戶的用能成本。充分挖掘和利用靈活性資源，平抑負(fù)荷波動，幫助用戶科學(xué)、參與需求側(cè)響應(yīng)，獲得額外收益。最終通過天樞智慧系統(tǒng)對可調(diào)節(jié)資源進(jìn)行調(diào)控和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、促進(jìn)電力供需平衡和適應(yīng)新能源電力運(yùn)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(fēng)光等新能源的隨機(jī)性和波動性造成對電網(wǎng)負(fù)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(shè)。

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(diào)負(fù)荷聚合、綠證交易等場景入手，按照“自建+聚合”方式分期建設(shè)、分步推進(jìn)，規(guī)劃總投資約18億元，建設(shè)/聚合分布式電源裝機(jī)239.34MW，接入各類工商業(yè)負(fù)荷1191.84MW，以及用戶側(cè)儲能83.7MW /178.6MWh，最終形成峰值能力716.4MW，調(diào)峰能力644.64MW，調(diào)頻容量178.6MW。預(yù)計(jì)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(yīng)能力，保障用能安全，推動能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域綠色低碳發(fā)展，保障社會民生，助力實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。

（2）對于電網(wǎng)企業(yè)，可以增強(qiáng)電網(wǎng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力，平抑負(fù)荷波動，補(bǔ)充尖峰缺口，保障區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(shí)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(zhì)等資源化利用水平，改善炊事、采暖用能條件，實(shí)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(shè)正當(dāng)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(shè)也不斷從調(diào)研進(jìn)入實(shí)施階段，并且取得較大進(jìn)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(shè)施、空調(diào)、充電樁、光伏電站等負(fù)荷資源4920MW，其中可調(diào)負(fù)荷資源達(dá)821.4MW，預(yù)計(jì)削峰能力為246.1MW、填谷能力為228.2MW。虛擬電廠的建設(shè)快速進(jìn)展的同時，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、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。

4.2 新能源建設(shè)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(diào)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(jìn)一步壓縮企業(yè)的利潤空間。2023年以來國內(nèi)光伏、鋰電池產(chǎn)能過剩導(dǎo)致光伏組件、儲能系統(tǒng)價(jià)格大幅下跌，光伏組件價(jià)格大幅下降，歷史上第一次出現(xiàn)了每瓦低于1元的價(jià)格，這個價(jià)格只有去年同期50%左右。儲能鋰電池價(jià)格同樣大幅下降，儲能系統(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、儲能系統(tǒng)建設(shè)的度電成本越來越低，回報(bào)率越來越高。所以現(xiàn)階段用電企業(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)的時機(jī)，這也將為企業(yè)在將來的能源變革中取得更大的話語權(quán)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(shí)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(diào)節(jié)負(fù)荷、汽車充電樁等，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷波動進(jìn)行需求響應(yīng)來保障電網(wǎng)安全，降低供用電成本。所以一個虛擬電廠實(shí)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(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(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(jì)算網(wǎng)關(guān)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(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)，每個網(wǎng)關(guān)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(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，網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾值或自動學(xué)習(xí)來執(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)

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(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)時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)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?xì)獾饶茉聪?，進(jìn)行分類分項(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，對標(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

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(shí)現(xiàn)定時控制、光照感應(yīng)控制、場景控制、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

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(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

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(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)波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖7 儲能管理

5.6 充電樁運(yùn)營管理

監(jiān)測企業(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

5.7 需求響應(yīng)

根據(jù)企業(yè)負(fù)荷波動數(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)，平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調(diào)整充發(fā)電時間。平臺在需求響應(yīng)時間段調(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)測和治理、電氣安全監(jiān)測、電能預(yù)付費(fèi)管理、設(shè)備臺賬、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。

5.2企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)硬件設(shè)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(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)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)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(shè)提供一站式服務(wù)。

六未來展望

面向未來，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)“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(yùn)維進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測和管理，這樣才能保障企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行，從而促進(jìn)新型電力系統(tǒng)邁向穩(wěn)定、可靠、低碳的良性循環(huán)。

審核編輯 黃宇