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企業微電網能效系統建設正當時

 更新時間:2023-12-13 點擊量:91

安科瑞電氣股份有限公司 201801

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、鄉鎮、園區、城市等場景為核心,聚合分布式新能源、用戶側儲能、可調節負荷等資源,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、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 企業微電網能效系統建設正當時

2.1 企業微電網智能化是綜合智慧零碳電廠快速發展的基礎

綜合智慧零碳電廠實際上是眾多用電企業微電網的聚合體,包括企業分布式光伏、儲能系統、可調節負荷、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的負荷結構而定,比如上海市虛擬電廠是以商業樓宇、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、企業主體"的建設模式,進一步為虛擬電廠盈利兌現創造條件,未來綜合智慧零碳電廠快速發展必然離不開企業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,從用電企業的角度來看,如若不會合理使用、調度新能源和企業內部的負荷資源,企業的用電成本將可能不降反升,對于高能耗企業來說,這也會進一步壓縮企業的利潤空間。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。光伏組件價格歷史出現了每瓦低于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。這也導致優質用電企業都是綜合能源投資的香餑餑,本著誰投資誰受益的原則,對企業來說現階段也是投資建立自身企業微電網能效系統的*佳時機,這也將為企業在將來的能源變革中取得更大的話語權和靈活性。

3 安科瑞企業微電網能效系統解決方案

AcrelEMS企業微電網能效系統融合企業電力監控、能耗統計、電能質量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監控、充電樁運營管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能,用戶通過一個平臺可全局、整體的對企業微電網進行進行集中監控、統一調度、統一運維,幫助企業提高供電可靠性,就地消納新能源發電,提高用電效率,降低用電成本,功能見圖1 所示。



圖1 企業微電網能效系統功能示意圖

企業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。電量傳感器用于監測和控制企業的負荷設備和分布式發電設備,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企業微電網能效管理軟件或轉發第三方平臺,網關可以根據預設閾值或自動學習來執行邏輯計算,并AcrelEMS執行的指令。AcrelEMS可以看做是企業微電網的指揮部,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 企業微電網能效系統的網絡架構

3.1 企業微電網能效系統功能

  1. 電力監控

對企業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、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并進行治理,對故障及時處理并發出告警信息,提高企業供電可靠性。



圖3 電力監控功能

  1. 能耗分析

采集企業電、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,計算企業碳排放,為企業制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。



圖4 能耗分析功能

  1. 照明控制

智能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、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,為企業節約照明用電。



圖5 照明控制功能

  1. 分布式光伏監控

監測企業分布式光伏電站運行情況,包括逆變器運行數據、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 分布式光伏發電監測

  1. 儲能管理

監測儲能系統、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,降低企業用電成本。


圖7 儲能管理

  1. 充電樁運營管理

監測企業充電樁的運行狀態,提供充電樁收費管理和狀態監測功能,并根據企業負荷率變化和虛擬電廠的調度指令調節充電樁的充電功率,使企業微電網穩定安全運行。



圖9 充電樁管理

  1. 需求響應

根據企業負荷波動數據,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,并且可以根據企業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還具備電能質量監測和治理、電氣安全監測、電能預付費管理、設備臺賬、運維工單管理、3D建模等功能,幫助用電企業實現供配電網絡的數字化管理。

3.2 企業微電網能效系統硬件設備

安科瑞針對企業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測產品、電能質量在線監測裝置、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,可以為企業微電網能效系統建設提供一站式服務,部分設備見表1。

表1 企業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企業微電網能效系統將結合行業特點、服務企業“雙碳"目標,積極利用安科瑞“云-邊-端"的能效系統體系和企業微電網能效管理技術積累幫助企業改造傳統電網,推動企業微電網向更加智慧、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微電網能效系統的企業將更有話語權。

作者介紹:

安躍強,男,現任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為為智能電網供配電。

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