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產(chǎn)品分類(lèi)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(chǎng)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(chǎng)相關(guān)標準?!毒C合智慧零碳電廠(chǎng)通則》提出了綜合智慧零碳電廠(chǎng)構建術(shù)語(yǔ)和定義、總則、技術(shù)方案架構、主要干系方、技術(shù)指標、核心價(jià)值和效用評價(jià)等9部分內容,探索以農村、鄉鎮、園區、城市等場(chǎng)景為核心,聚合分布式新能源、用戶(hù)側儲能、可調節負荷等資源,構筑源網(wǎng)荷儲一體自平衡體的有效路徑,為綜合智慧零碳電廠(chǎng)項目開(kāi)發(fā)、設計、建設提供重要依據。
1 綜合智慧零碳電廠(chǎng)前景廣闊
2022年8月國家電投提出“雪炭N行動(dòng)",重點(diǎn)是打造綜合智慧零碳電廠(chǎng),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(wǎng)連接,通過(guò)協(xié)調控制、智能計量以及信息通信等關(guān)鍵技術(shù),將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等元素通過(guò)智慧電廠(chǎng)管理系統進(jìn)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+用戶(hù)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(gè)“綜合智慧零碳電廠(chǎng)"項目開(kāi)工,其中風(fēng)電規模95MW、儲能588MW/1600MWh、用戶(hù)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(jìn)軍綜合智慧零碳電廠(chǎng)領(lǐng)域,各地相關(guān)部門(mén)也在紛紛出臺支持包括虛擬電廠(chǎng)在內的新能源發(fā)展政策。雖然當前虛擬電廠(chǎng)在新型電網(wǎng)中所占比重很小,但是相信在不久的將來(lái),綜合智慧零碳電廠(chǎng)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(wǎng)能效系統建設正當時(shí)
2.1 企業(yè)微電網(wǎng)智能化是綜合智慧零碳電廠(chǎng)快速發(fā)展的基礎
綜合智慧零碳電廠(chǎng)實(shí)際上是眾多用電企業(yè)微電網(wǎng)的聚合體,包括企業(yè)分布式光伏、儲能系統、可調節負荷、汽車(chē)充電樁等,根據電網(wǎng)負荷波動(dòng)進(jìn)行需求響應來(lái)保障電網(wǎng)安全,降低企業(yè)供用電成本。
目前綜合智慧零碳電廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)電網(wǎng)公司也加強力度組織調用虛擬電廠(chǎng)負荷資源進(jìn)行削峰填谷,立足“政府主導、電網(wǎng)主動(dòng)、企業(yè)主體"的建設模式,進(jìn)一步為虛擬電廠(chǎng)盈利兌現創(chuàng )造條件,未來(lái)綜合智慧零碳電廠(chǎng)快速發(fā)展必然離不開(kāi)企業(yè)微電網(wǎng)的智能化改造。
2.2 新能源建設成本大幅降低
隨著(zhù)電改走向深水區,從用電企業(yè)的角度來(lái)看,如若不會(huì )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(lái)說(shuō),這也會(huì )進(jìn)一步壓縮企業(yè)的利潤空間。2023年以來(lái)國內光伏、鋰電池產(chǎn)能過(guò)剩導致光伏組件、儲能系統價(jià)格大幅下跌。光伏組件價(jià)格出現了每瓦低于1元的價(jià)格,這個(gè)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,儲能系統中標均價(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,這也導致投資光伏、儲能系統建設的度電成本越來(lái)越低,投資回報率越來(lái)越高。這也導致優(yōu)質(zhì)用電企業(yè)都是綜合能源投資的香餑餑,本著(zhù)誰(shuí)投資誰(shuí)受益的原則,對企業(yè)來(lái)說(shuō)現階段也是投資建立自身企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的*佳時(shí)機,這也將為企業(yè)在將來(lái)的能源變革中取得更大的話(huà)語(yǔ)權和靈活性。
3 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)能效系統解決方案
AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統融合企業(yè)電力監控、能耗統計、電能質(zhì)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(yíng)管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能,用戶(hù)通過(guò)一個(gè)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(jiàn)圖1 所示。
圖1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統功能示意圖
企業(yè)微電網(wǎng)能效系統包含安裝于現場(chǎng)的電量傳感器、邊緣計算網(wǎng)關(guān)和能效管理軟件。電量傳感器用于監測和控制企業(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(wǎng)關(guān),每個(gè)網(wǎng)關(guān)可以看做是一個(gè)區域指揮部,采集所接傳感器數據進(jìn)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(guān)可以根據預設閾值或自動(dòng)學(xué)習來(lái)執行邏輯計算,并AcrelEMS執行的指令。AcrelEMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部,根據網(wǎng)關(guān)上傳的數據生成各類(lèi)圖表、控制策略和分析結論,并響應虛擬電廠(chǎng)的調度指令,系統架構圖如圖2所示。
圖2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的網(wǎng)絡(luò )架構
3.1 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統功能
電力監控
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(wú)功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數、運行狀態(tài)、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制,監測企業(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(shí)處理并發(fā)出告警信息,提高企業(yè)供電可靠性。
圖3 電力監控功能
能耗分析
采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗,進(jìn)行分類(lèi)分項能耗統計,計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數據以及趨勢,對標主要用能設備能效進(jìn)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(xiàn)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(shí)現定時(shí)控制、光照感應控制、場(chǎng)景控制、調光控制等,并結合紅外傳感器、超聲波傳感器,實(shí)現人來(lái)燈亮、人走燈滅,并可以根據系統的控制策略實(shí)現集中控制,為企業(yè)節約照明用電。
圖5 照明控制功能
分布式光伏監控
監測企業(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)電監測
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(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)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(shí)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(yíng)管理
監測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài),提供充電樁收費管理和狀態(tài)監測功能,并根據企業(yè)負荷率變化和虛擬電廠(chǎng)的調度指令調節充電樁的充電功率,使企業(yè)微電網(wǎng)穩定安全運行。
圖9 充電樁管理
需求響應
根據企業(yè)負荷波動(dòng)數據,再結合虛擬電廠(chǎng)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(guò)給儲能系統下發(fā)控制策略,調整充發(fā)電時(shí)間。平臺在需求響應時(shí)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(shí)現一鍵響應。
此外,AcrelEMS還具備電能質(zhì)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(yè)實(shí)現供配電網(wǎng)絡(luò )的數字化管理。
3.2 企業(yè)微電網(wǎng)能效系統硬件設備
安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)能效系統除了軟件外,還具備現場(chǎng)傳感器、邊緣計算網(wǎng)關(guān)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測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等,可以為企業(yè)微電網(wǎng)能效系統建設提供一站式服務(wù),部分設備見(jiàn)表1。
名稱(chēng) | 圖片 | 型號 | 功能 | 應用 |
中高壓微機保護裝置 | AM6 | 實(shí)現110kV至10kV回路的保護、測量和自動(dòng)控制功能 | 110kV及以下電壓等級 | |
電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置 | APView500 | 實(shí)時(shí)監測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量,記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件,記錄事件發(fā)生前后的波形,輔助用戶(hù)分析電能質(zhì)量發(fā)生的原因,定位擾動(dòng)源。 | 高低壓進(jìn)線(xiàn)回路 | |
動(dòng)態(tài)諧波無(wú)功補償系統 | AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無(wú)功功率線(xiàn)性補償與三相電流平衡治理和穩定電壓的功能,響應時(shí)間快,精度高、運行穩定,能根據系統的無(wú)功特性自動(dòng)調整輸出,動(dòng)態(tài)補償功率因數; | 0.4kV電能質(zhì)量治理 | |
網(wǎng)絡(luò )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(kāi)關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監測和電能管理 | |
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(lián)網(wǎng)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(kāi)口式互感器,可實(shí)現不停電安裝,具備RS485、4G、LoRaWan無(wú)線(xiàn)通信功能,適用于配電系統數字化改造。 | 微電網(wǎng)數字化改造 | |
物聯(lián)網(wǎng)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(guò)對配電回路的剩余電流、導線(xiàn)溫度等火災危險參數實(shí)施監控和管理,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(wǎng)電氣消防和數字化改造 | |
多回路監測儀表 | 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(kāi)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(chǎn)品由智能微斷與智能網(wǎng)關(guān)兩部分組成,可用于對用電線(xiàn)路的關(guān)鍵電氣因素,如電壓、電流、功率、溫度、漏電、能耗等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,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(dòng)機保護控制器,適用于額定電壓至 660V 的低壓電動(dòng)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(dòng)機安全運行,強大的邏輯可編程功能可以滿(mǎn)足各種控制要求,多種可選配的通訊方式適應現場(chǎng)不同的總線(xiàn)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(shí)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(guò)集中控制、感應控制、定時(shí)控制、經(jīng)緯度、調光控制等控制方式避免長(cháng)明燈,節約照明能源,延長(cháng)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)監測、故障狀態(tài)監測、充電計量與計費以及充電過(guò)程的聯(lián)動(dòng)控制等。 | 充電樁運營(yíng)和充電控制 | |
邊緣計算 網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM | 邊緣計算網(wǎng)關(guān),嵌入式linux系統,網(wǎng)絡(luò )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(diǎn)續傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)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(wǎng)能效系統建設部分硬件設備
4 未來(lái)展望
面向未來(lái),AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效系統將結合行業(yè)特點(diǎn)、服務(wù)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(wǎng)能效管理技術(shù)積累幫助企業(yè)改造傳統電網(wǎng),推動(dòng)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升級。未來(lái)新型電力系統中,眾多企業(yè)微電網(wǎng)將通過(guò)綜合智慧零碳電廠(chǎng)調度平臺和大電網(wǎng)的互動(dòng)也會(huì )越來(lái)越頻繁,而提前建立和適應了企業(yè)微電網(wǎng)能效系統的企業(yè)將更有話(huà)語(yǔ)權。
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