企业微电网能效系统建设正当时

 安科瑞 耿敏花

　　2023年11月14日，由国家电投统筹，山东总公司（山东院）研究编制的《综合智慧零碳电厂通则》在全国团体标准信息平台正式发布，成为国内综合智慧零碳电厂相关标准。《综合智慧零碳电厂通则》提出了综合智慧零碳电厂构建术语和定义、总则、技术方案架构、主要干系方、技术指标、核心价值和效用评价等9部分内容，探索以农村、乡镇、园区、城市等场景为核心，聚合分布式新能源、用户侧储能、可调节负荷等资源，构筑源网荷储一体自平衡体的有效路径，为综合智慧零碳电厂项目开发、设计、建设提供重要依据。

　　1 综合智慧零碳电厂前景广阔

　　2022年8月国家电投提出“雪炭N行动”，打造综合智慧零碳电厂，这是国家电投创新打造的一种能源保供新模式。利用电力网连接，通过协调控制、智能计量以及信息通信等关键技术，将相对分散的源、网、荷、储等元素通过智慧电厂管理系统进行集成调控，构建对内协调平衡、对外与电网友好互助的“智慧调控+用户侧可控负荷/储能/分布式电源”聚合体，在电力保供中发挥积极作用。2023年国电投已有36个“综合智慧零碳电厂”项目开工，其中风电规模95MW、储能588MW/1600MWh、用户侧聚合可调负荷304MW、峰值能力300MW、调峰能力1050MW。

　　不光是国家电投这样的央企进军综合智慧零碳电厂领域，各地相关部门也在纷纷出台支持包括虚拟电厂在内的新能源发展政策。虽然当前虚拟电厂在新型电网中所占比重很小，但是相信在不久的将来，综合智慧零碳电厂将为电力系统削峰填谷、保供降碳起到重大作用。

　　2 企业微电网能效系统建设正当时

　　2.1 企业微电网智能化是综合智慧零碳电厂快速发展的基础

　　综合智慧零碳电厂实际上是众多用电企业微电网的聚合体，包括企业分布式光伏、储能系统、可调节负荷、汽车充电桩等，根据电网负荷波动进行需求响应来保障电网安全，降低企业供用电成本。

　　目前综合智慧零碳电厂响应资源主要是根据当地用电企业的负荷结构而定，比如上海市虚拟电厂是以商业楼宇、充电桩、分布式光伏和储能为主；嘉兴市虚拟电厂管理平台已接入涵盖储能、空调负荷、充电桩、光伏电站、5G基站等负荷资源4920MW。同时电网公司也加强力度组织调用虚拟电厂负荷资源进行削峰填谷，立足“政府主导、电网主动、企业主体”的建设模式，进一步为虚拟电厂盈利兑现创造条件，未来综合智慧零碳电厂快速发展必然离不开企业微电网的智能化改造。

　　2.2 新能源建设成本大幅降低

　　随着电改走向深水区，从用电企业的角度来看，如若不会合理使用、调度新能源和企业内部的负荷资源，企业的用电成本将可能不降反升，对于高能耗企业来说，这也会进一步压缩企业的利润空间。2023年以来国内光伏、锂电池产能过剩导致光伏组件、储能系统价格大幅下跌。光伏组件价格历史上出现了每瓦低于1元的价格，这个价格只有去年同期50%左右。储能锂电池价格同样大幅下降，储能系统中标均价甚至低至0.9元/Wh，这和一年前2元/Wh左右的成本相比已经下降50%以上，这也导致投资光伏、储能系统建设的度电成本越来越低。这也导致好的用电企业都是综合能源投资的香饽饽，本着谁投资谁受益的原则，对企业来说现阶段也是投资建立自身企业微电网能效系统的好时机，这也将为企业在将来的能源变革中取得更大的话语权和灵活性。

　　3 安科瑞企业微电网能效系统解决方案

　　AcrelEMS企业微电网能效系统融合企业电力监控、能耗统计、电能质量分析及治理、智能照明控制、主要用能设备监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能管理等功能，用户通过一个平台可全局、整体的对企业微电网进行进行集中监控、统一调度、统一运维，帮助企业提高供电可靠性，就地消纳新能源发电，提高用电效率，降低用电成本，功能见图1 所示。

图1 企业微电网能效系统功能示意图

　　企业微电网能效系统包含安装于现场的电量传感器、边缘计算网关和能效管理软件。电量传感器用于监测和控制企业的负荷设备和分布式发电设备，传感器的数据接入边缘计算网关，每个网关可以看做是一个区域指挥部，采集所接传感器数据进行协议转换后上传AcrelEMS企业微电网能效管理软件或转发第三方平台，网关可以根据预设阈值或自动学习来执行逻辑计算，并AcrelEMS执行的指令。AcrelEMS可以看做是企业微电网的指挥部，根据网关上传的数据生成各类图表、控制策略和分析结论，并响应虚拟电厂的调度指令，系统架构图如图2所示。

图2 企业微电网能效系统的网络架构

　　3.1 企业微电网能效系统功能

　　1)电力监控

　　对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制，监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高企业供电可靠性。

图3 电力监控功能

　　2) 能耗分析

　　采集企业电、水、燃气等能源消耗，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图4 能耗分析功能

　　3) 照明控制

　　智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、调光控制等，并结合红外传感器、超声波传感器，实现人来灯亮、人走灯灭，并可以根据系统的控制策略实现集中控制，为企业节约照明用电。

图5 照明控制功能

　　4)分布式光伏监控

　　监测企业分布式光伏电站运行情况，包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。

图6 分布式光伏发电监测

　　5)储能管理

　　监测储能系统、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行，包括运行模式、功率控制模式，功率、电压、电流、频率等预定值信息、储能电池充放电电压、电流、SOC、温度，根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，降低企业用电成本。

图7 储能管理

　　6)充电桩运营管理

　　监测企业充电桩的运行状态，提供充电桩收费管理和状态监测功能，并根据企业负荷率变化和虚拟电厂的调度指令调节充电桩的充电功率，使企业微电网稳定安全运行。

图8 充电桩管理

　　7)需求响应

　　根据企业负荷波动数据，再结合虚拟电厂的调度指令，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率，停止给可中断负荷供电，并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略，实现一键响应。

　　此外，AcrelEMS还具备电能质量监测和治理、电气安全监测、电能预付费管理、设备台账、运维工单管理、3D建模等功能，帮助用电企业实现供配电网络的数字化管理。

　　3.2 企业微电网能效系统硬件设备

　　安科瑞针对企业微电网能效系统除了软件外，还具备现场传感器、边缘计算网关等设备，组成了完整的“云-边-端”能源互联网体系，具体包括高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、新能源充电桩、电气消防类解决方案等，可以为企业微电网能效系统建设提供一站式服务，部分设备见表1。

表1 企业微电网能效系统建设部分硬件设备

　　4 未来展望

　　面向未来，AcrelEMS企业微电网能效系统将结合行业特点、服务企业“双碳”目标，积极利用安科瑞“云-边-端”的能效系统体系和企业微电网能效管理技术积累帮助企业改造传统电网，推动企业微电网向更加智慧、更加安全、更加友好的智慧能源系统升级。未来新型电力系统中，众多企业微电网将通过综合智慧零碳电厂调度平台和大电网的互动也会越来越频繁，而提前建立和适应了企业微电网能效系统的企业将更有话语权。