摘要

隨著“雙碳”戰(zhàn)略的深入實(shí)施和電力體制改革的不斷推進(jìn)，微電網(wǎng)及儲(chǔ)能技術(shù)成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)能源降本增效、綠色低碳發(fā)展的重要手段。Acrel2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)（EMS）作為一套成熟的儲(chǔ)能能量管理平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于光儲(chǔ)充一體化的企業(yè)儲(chǔ)能電站中。本文基于系統(tǒng)解決方案，探討其核心功能、系統(tǒng)架構(gòu)、控制策略及典型應(yīng)用案例，展示其在保障電力安全、提高新能源利用率、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)等方面的綜合效益。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能系統(tǒng)；微電網(wǎng)；能量管理系統(tǒng)；Acrel2000MG；光儲(chǔ)充一體化；削峰填谷；需求響應(yīng)

1. 背景與需求分析

全球能源緊張、電價(jià)上漲、用電需求激增以及新能源大規(guī)模并網(wǎng)使得企業(yè)用能形勢(shì)日益復(fù)雜。傳統(tǒng)用電方式已難以滿足企業(yè)在安全性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性方面的需求。微電網(wǎng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)合，為企業(yè)提供了自主供電與智能調(diào)度的新模式。根據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)10kV及以上電壓等級(jí)的工商業(yè)用戶超過(guò)200萬(wàn)戶，潛在微電網(wǎng)市場(chǎng)總規(guī)?？蛇_(dá)20萬(wàn)億元。

國(guó)家政策層面也持續(xù)發(fā)力：從2015年起，相關(guān)政策密集出臺(tái)，支持微電網(wǎng)及儲(chǔ)能發(fā)展，強(qiáng)調(diào)新能源就地消納、提升配電靈活性，并鼓勵(lì)通過(guò)智能控制實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

企業(yè)需求

2. 儲(chǔ)能場(chǎng)景

微電網(wǎng)系統(tǒng)：

由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)分類：

企業(yè)微電網(wǎng)主要由光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施、可控負(fù)荷和能量管理系統(tǒng)構(gòu)成，具備自主管理、自我保護(hù)、自我控制的能力。按運(yùn)行方式可分為并網(wǎng)型與離網(wǎng)型，適應(yīng)不同企業(yè)場(chǎng)景。

并網(wǎng)型：既可以與外部電網(wǎng)連接運(yùn)行，也支持離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，以并網(wǎng)為主。

離網(wǎng)型：不與外部電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電能自發(fā)自用，功率平衡微電網(wǎng)。

2.2 電網(wǎng)模式

2.3 微電網(wǎng)組成

2.4 微電網(wǎng)組成部分

儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：

電池單元：以磷酸鐵鋰或液流電池為主，支持模塊化擴(kuò)展。

儲(chǔ)能變流器（PCS）：實(shí)現(xiàn)并/離網(wǎng)切換、有功無(wú)功控制、黑啟動(dòng)等功能。

電池管理系統(tǒng)（BMS）：實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、均衡控制、故障預(yù)警。

集裝箱化集成：配置消防、空調(diào)、照明、通信等輔助系統(tǒng)。

3. 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

微電網(wǎng)系統(tǒng)解決方案，通過(guò)在企業(yè)內(nèi)部的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝安科瑞自主研發(fā)的各類監(jiān)測(cè)、分析、保護(hù)、治理裝置；通過(guò)控制、計(jì)量、通信等技術(shù)，將分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車、電能路由器聚合在一起；平臺(tái)根據(jù)電網(wǎng)價(jià)格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，靈活調(diào)整微電網(wǎng)控制策略并下發(fā)給儲(chǔ)能、充電樁、逆變器等系統(tǒng)與設(shè)備，確保企業(yè)微電網(wǎng)始終安全、可靠、節(jié)約、經(jīng)濟(jì)、低碳的運(yùn)行。

Acrel2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基于控制與通信技術(shù)，通過(guò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)充的全鏈路監(jiān)測(cè)和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)儲(chǔ)能電站的運(yùn)行。

3.1 功能特點(diǎn)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷

系統(tǒng)對(duì)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及負(fù)荷情況實(shí)現(xiàn)全景式監(jiān)控，支持故障告警、電能質(zhì)量分析、運(yùn)行狀態(tài)展示等功能。

協(xié)調(diào)控制與智能調(diào)度

支持多種控制策略：

削峰填谷（低谷充電、高峰放電）

動(dòng)態(tài)擴(kuò)容（減輕配電設(shè)備負(fù)荷）

平抑波動(dòng)（緩解新能源出力不穩(wěn)定）

后備電源（應(yīng)對(duì)主網(wǎng)斷電）

通過(guò)預(yù)測(cè)算法（如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與LSTM模型），系統(tǒng)能對(duì)光伏/風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，為儲(chǔ)能調(diào)度提供決策支撐。

節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益提升

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電價(jià)、負(fù)荷曲線、購(gòu)電策略等參數(shù)的智能優(yōu)化，顯著提升綠電使用率，降低企業(yè)用電成本，延長(zhǎng)電網(wǎng)設(shè)備使用壽命。

3.2 控制邏輯

3.3 系統(tǒng)界面

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷情況，體現(xiàn)系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環(huán)境等。

儲(chǔ)能監(jiān)控

系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)：電參量數(shù)據(jù)、充放電量數(shù)據(jù)、節(jié)能減排數(shù)據(jù)；

運(yùn)行模式：峰谷模式、計(jì)劃曲線、需量控制等；

統(tǒng)計(jì)電量、收益等數(shù)據(jù)；

儲(chǔ)能系統(tǒng)功率曲線、充放電量對(duì)比圖，實(shí)時(shí)掌握儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。

光伏監(jiān)測(cè)

光伏系統(tǒng)總出力情況

逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警

逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析

并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，識(shí)別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及分析

光伏預(yù)測(cè)

以海量發(fā)電和環(huán)境數(shù)據(jù)為根源，以高精度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，采用多維度同構(gòu)異質(zhì)BP、LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光功率預(yù)測(cè)方法。

時(shí)間分辨率：15min ，超短期未來(lái)4h預(yù)測(cè)精度＞90%，短期未來(lái)72h預(yù)測(cè)精度＞80%

主要功能：短期光伏功率預(yù)測(cè)、超短期光伏功率預(yù)測(cè)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)管理、誤差統(tǒng)計(jì)計(jì)算、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、歷史數(shù)據(jù)管理、光伏功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)人機(jī)界面。

風(fēng)電監(jiān)控

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總出力情況

逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警

逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析

并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，識(shí)別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

風(fēng)力/風(fēng)速/氣壓/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及分析

充電樁監(jiān)測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電系統(tǒng)的充電電壓、電流、功率及各充電樁運(yùn)行狀態(tài)；統(tǒng)計(jì)各充電樁充電量、電費(fèi)等；針對(duì)異常信息進(jìn)行故障告警；根據(jù)用電負(fù)荷柔性調(diào)節(jié)充電功率。

電能質(zhì)量

對(duì)整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析及錄波展示，并對(duì)電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4. 硬件設(shè)備

5.應(yīng)用場(chǎng)景

6. 典型應(yīng)用案例分析

案例一：江陰風(fēng)光儲(chǔ)充微電網(wǎng)系統(tǒng)

光伏容量：118kW

風(fēng)電容量：10kW

儲(chǔ)能配置：50kW/100kWh

充電樁：7kW交流樁20臺(tái)、60kW直流樁2臺(tái)、120kW直流樁1臺(tái)

應(yīng)用場(chǎng)景：企業(yè)餐廳及展廳供電

效益模式：峰谷套利、備用電源、局部削峰

系統(tǒng)通過(guò)Acrel2000MG實(shí)現(xiàn)了光儲(chǔ)協(xié)同運(yùn)行、充電負(fù)荷調(diào)節(jié)、備用供電切換等多種運(yùn)行策略。

案例二：武漢正弦電氣光儲(chǔ)微電網(wǎng)

電池類型：全釩液流電池

電池容量：70kW/140kWh

光伏裝機(jī)：100kW

應(yīng)用模式：支持削峰填谷、備用電源切換

特點(diǎn)：環(huán)保型儲(chǔ)能電池、低維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)

該項(xiàng)目充分發(fā)揮EMS系統(tǒng)在穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了新能源的利用與成本控制。

總結(jié)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)在企業(yè)儲(chǔ)能電站中具有不可替代的重要作用。通過(guò)Acrel2000MG系統(tǒng)的應(yīng)用，企業(yè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的精細(xì)化管理與優(yōu)化調(diào)度，有效提升用能效率，降低運(yùn)行成本，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)極端天氣與電力波動(dòng)的能力。

未來(lái)，隨著儲(chǔ)能成本進(jìn)一步降低及政策支持深化，基于能量管理系統(tǒng)的微電網(wǎng)解決方案將成為企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和智能能源管理的重要路徑。

審核編輯 黃宇