1 項目背景與需求分析

在當前"雙碳"目標引領下，校園零碳轉型已成為教育部門落實國家氣候承諾的重要舉措。教育部于2022年10月發(fā)布的《綠色低碳發(fā)展國民教育體系建設實施方案》明確要求，各級學校需將綠色低碳發(fā)展納入國民教育體系，積極建設綠色學校，持續(xù)降低能源資源消耗和碳排放。與此同時，各地政府也紛紛出臺相關政策，如廈門市明確要求園區(qū)2025年前實現(xiàn)可再生能源滲透率≥30%、單位產(chǎn)值碳排下降20%的目標。這些政策導向為校園零碳園區(qū)建設提供了明確的政策框架與實施路徑。

安科瑞 崔怡蒙 152-167-512-08

然而，傳統(tǒng)校園能源管理系統(tǒng)存在諸多痛點，嚴重制約了零碳目標的實現(xiàn)。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

系統(tǒng)孤島現(xiàn)象嚴重：傳統(tǒng)模式下，校園內電力監(jiān)控、光伏發(fā)電、能耗統(tǒng)計、充電樁等系統(tǒng)往往獨立運行，數(shù)據(jù)無法互通，形成信息孤島。學校若想實現(xiàn)綜合能源管理，需要協(xié)調不同廠家，進行復雜的數(shù)據(jù)融合或重新立項重構，導致成本巨大、周期冗長。

能源管理效率低下：校園建筑面積大、建筑類型多樣、用能需求復雜，傳統(tǒng)能耗分析軟件僅能統(tǒng)計校園總體用能，無法進行深度分析管理。教學區(qū)域電視、電腦等設備長時間不斷電，容易局部過熱引發(fā)電氣火災；公共區(qū)域普遍存在"長明燈"、空調忘關或長時間處于過低溫度等能源浪費現(xiàn)象。

新能源應用不足：盡管校園擁有豐富的屋頂資源，適合部署分布式光伏，但普遍存在消納難題。類似廈門園區(qū)的實測數(shù)據(jù)表明，因光伏波動導致的棄光率超過15%，嚴重影響新能源的利用效率。

碳管理手段缺失：大多數(shù)校園缺乏實時碳監(jiān)測工具，碳核查依賴人工，難以滿足政策要求的數(shù)字化碳追蹤與管理。這使得校園碳排放底數(shù)不清，減排措施缺乏數(shù)據(jù)支撐。

面對這些挑戰(zhàn)，校園急需一套整合"源-網(wǎng)-荷-儲-充"各環(huán)節(jié)的一站式智慧能源解決方案，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化轉型，為校園零碳建設提供技術支撐。

2 解決方案概述

安科瑞EMS3.0微電網(wǎng)智慧能源管理平臺基于"云-管-邊-端"全棧技術架構，專為校園零碳園區(qū)打造集安全降碳、經(jīng)濟增效、政策合規(guī)于一體的一站式解決方案。該平臺以"源網(wǎng)荷儲充"協(xié)同控制為核心，深度融合AI算法與物聯(lián)網(wǎng)技術，通過動態(tài)優(yōu)化新能源消納、需量管理、峰谷套利及碳排追蹤，助力校園實現(xiàn)能源數(shù)字化轉型升級。

2.1 設計理念與平臺定位

安科瑞EMS3.0的設計理念是從傳統(tǒng)的單一能源管理向綜合能源服務轉變，從被動運維向主動優(yōu)化升級，從能源消費者向產(chǎn)消者轉型。平臺定位為企業(yè)微電網(wǎng)的"智慧大腦"，通過對校園分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預測、動態(tài)調配，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求。

針對校園場景的特殊性，安科瑞還推出了AcrelEMS-EDU專屬版本，區(qū)分了1.0、2.0和3.0三個演進階段：

EMS-EDU 1.0階段：側重于打破傳統(tǒng)模式下校級能源數(shù)據(jù)管理信息壁壘，實現(xiàn)信息互通與統(tǒng)一管理，包括分布式光伏、變電站綜自系統(tǒng)、電力監(jiān)控、電能質量、電氣安全、能耗分析、預付費及儲能等基礎功能的整體規(guī)劃設計。

EMS-EDU 2.0階段：強調系統(tǒng)互動與高效管理，通過軟件針對性服務，實現(xiàn)定額管理、指標管理，使數(shù)據(jù)服務于管理，實現(xiàn)管理節(jié)能。具體功能包括公共用能管理、能源漏損監(jiān)控、宿舍用能管理等。

EMS-EDU 3.0階段：目標是實現(xiàn)多能互補、充分自治與能源互聯(lián)，通過構建新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)能量調度，最終幫助校園達成近零碳目標。

2.2 技術架構與系統(tǒng)組成

安科瑞EMS3.0采用"云-邊-端"分層分布式架構，通過三層協(xié)同實現(xiàn)校園能源的智慧管理：

終端層：兼容10余品牌光伏/儲能設備，實時采集32項參數(shù)，采樣頻率達10ms級，解決校園能源數(shù)據(jù)孤島問題。包括各類智能電表、傳感器、采集終端等，負責采集校園各類能源數(shù)據(jù)。

邊緣層：集成AI預測模型，實現(xiàn)光伏出力預測精度>92%，負荷預測誤差<5%。通過ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調控制器，實現(xiàn)校園能源的三層動態(tài)優(yōu)化，包括策略優(yōu)化層（小時級）、協(xié)調控制層（分鐘級）及設備執(zhí)行層（秒級）。

云端層：提供大數(shù)據(jù)分析與云平臺服務，實現(xiàn)能源全景分析、策略優(yōu)化、診斷告警等功能。支持與各地電力交易中心對接，參與綠電交易與虛擬電廠（VPP）調峰。

表：安科瑞EMS3.0系統(tǒng)組成與校園應用對應表

系統(tǒng)層次 核心組件 校園應用場景

終端層 智能電表、光伏逆變器、儲能變流器、充電樁 校園建筑能耗監(jiān)測、屋頂光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、電動汽車充電

邊緣層 ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調控制器、邊緣計算網(wǎng)關 校區(qū)級能源協(xié)調控制、實時數(shù)據(jù)采集與處理

云端層 AcrelCloud能源云平臺、大數(shù)據(jù)分析模塊 全校能源全景分析、碳排管理、虛擬電廠參與

2.3 校園場景適配性

安科瑞EMS3.0針對校園特有場景進行了專門優(yōu)化，具備強大的場景適配性。針對校園內不同功能區(qū)的能源特性，平臺提供了差異化解決方案：

教學區(qū)：通過智能照明/空調管理系統(tǒng)，對教室照明和空調進行遠程監(jiān)測和控制（群控、策控、時控），有效節(jié)省非必要浪費。

宿舍區(qū)：宿舍用電管理系統(tǒng)可對單間宿舍進行最多5路獨立計量控制（違規(guī)電器識別、定時通斷），并具有基礎額度設置、跳閘記錄等功能，可與校園一卡通對接統(tǒng)一充值。

食堂及公共區(qū)域：加強電氣安全監(jiān)控，針對廚房操作區(qū)油煙大、油垢多等特點，提供電氣火災預警與預防功能。

實驗樓與圖書館：保障供電可靠性，通過電能質量在線監(jiān)測（APView500裝置），保障精密實驗設備運行。

3 核心功能模塊

安科瑞EMS3.0針對校園零碳園區(qū)建設的多維需求，打造了一系列核心功能模塊，形成全方位的能源管理與碳排管控體系。

3.1 源網(wǎng)荷儲充協(xié)同控制

源網(wǎng)荷儲充協(xié)同控制是安科瑞EMS3.0的核心技術，通過動態(tài)調度與優(yōu)化算法，實現(xiàn)校園能源的經(jīng)濟高效運行。具體功能包括：

智能預測與調度：融合氣象與歷史數(shù)據(jù)，提供96小時負荷與光伏發(fā)電預測精度＞85%，支撐校園可再生能源優(yōu)先調度。針對校園特有的用電規(guī)律（如假期、考試期間、學期始末），建立專門的預測模型，提高預測準確性。

動態(tài)優(yōu)化控制：基于電價信號與碳排數(shù)據(jù)，自動切換"谷充峰放"、"綠電優(yōu)先"策略，降低校園購電成本20%以上。例如，在寒暑假期間調整控制策略，適應留校學生少、用電模式變化的特殊情況。

毫秒級韌性保障：并離網(wǎng)切換≤60秒，應對極端天氣場景，確保校園關鍵負荷（如數(shù)據(jù)中心、實驗室）不間斷供電。平臺支持"光伏+儲能+柴發(fā)"多能互補，電網(wǎng)故障時10ms切換供電，保障關鍵負荷"零閃斷"。

光儲充一體化管理：針對校園電動汽車充電需求，平臺通過有序充電策略，動態(tài)分配充電樁功率，避免充電負荷對校園電網(wǎng)造成沖擊。同時，利用校園屋頂光伏產(chǎn)生的綠電為電動汽車充電，形成"光伏發(fā)電-儲能緩沖-電動汽車消納"的零碳閉環(huán)。

3.2 碳能雙控管理

碳能雙控管理模塊是校園實現(xiàn)碳核算與減排的核心工具，通過數(shù)字化手段解決校園碳管理難題：

碳排熱力圖：匹配地方碳核查標準，自動生成月度碳盤查報告，精準定位空壓機、制冷機組等高碳設備。通過可視化界面，校園管理者可直觀了解各建筑、各區(qū)域的碳排放分布，為減排決策提供支持。

ISO 14064碳核算：內置ISO 14064碳核算模塊，自動計算校園范圍一、范圍二碳排放，并可根據(jù)需要計算部分范圍三排放，滿足教育系統(tǒng)碳排放統(tǒng)計核算要求。

碳資產(chǎn)開發(fā)：支持開發(fā)CCER碳資產(chǎn)，將校園減排項目（如光伏發(fā)電、儲能削峰填谷等）產(chǎn)生的碳減排量開發(fā)為可交易的碳資產(chǎn)，為學校創(chuàng)造額外收益。

碳普惠對接：集成地方"碳惠天府"等碳普惠接口，支持碳減排量認購與交易，鼓勵師生踐行低碳行為，參與校園碳中和。

3.3 電氣安全與電能質量管理

校園電氣安全至關重要，安科瑞EMS3.0提供全方位的電氣安全防護：

電氣火災監(jiān)控：通過剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災監(jiān)控探測器，對校園配電系統(tǒng)的漏電、過流、過壓、欠壓、缺相、錯相、過載等狀態(tài)進行實時監(jiān)測，預防電氣火災發(fā)生。

電源插座管理：針對宿舍區(qū)電源插座較多，違章私拉亂接現(xiàn)象比較嚴重的問題，系統(tǒng)可識別違規(guī)使用大功率電器行為，及時預警與斷電，防止超負荷引發(fā)火情。

電能質量監(jiān)測與治理：通過APView500電能質量在線監(jiān)測裝置，對校園電網(wǎng)的諧波、電壓波動、閃變等電能質量問題進行實時監(jiān)測與分析，并通過有源濾波器（APF）、靜止無功發(fā)生器（SVG）等設備進行治理，保障實驗室精密設備運行。

配電環(huán)境監(jiān)測：對校園配電室溫度、濕度、水浸、門禁、視頻等環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測，確保配電設施運行安全。

3.4 智慧運維與能耗分析

安科瑞EMS3.0通過智慧運維與能耗分析功能，提升校園能源設施的管理效率：

綜合能耗分析：從能耗拓撲、組織拓撲、空間拓撲三個維度對校園能耗精準統(tǒng)計和全方位管理。方便管理者快速了解校園能耗情況，定位高能耗建筑或組織部門，對整體用能進行能耗對標及異常分析。

智慧運維系統(tǒng)：包括配電監(jiān)控、配電室環(huán)境監(jiān)測等傳統(tǒng)電力運維功能，針對校園管理增加設備報修、重點設備（電梯、水泵、中央空調等）運行狀態(tài)監(jiān)測及報警。通過移動終端，運維人員可實時接收報警信息，快速定位故障，提高響應速度。

宿舍用能管理：對宿舍用電進行精細化計量及控制，包括用電量統(tǒng)計、違規(guī)電器識別、定時通斷、預付費管理等功能。系統(tǒng)支持基礎額度設置，可與校園一卡通對接統(tǒng)一充值，大大減輕宿舍管理人員的工作負擔。

公共用能管理：針對公共區(qū)域（如走廊、衛(wèi)生間、洗浴間等）的照明、熱水器、空調等用能設備，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和控制（群控、策控、時控），有效節(jié)省非必要浪費。

4 結論與展望

安科瑞EMS3.0微電網(wǎng)智慧能源管理平臺為校園零碳轉型提供了一條技術可行、經(jīng)濟合理、操作性強的路徑。通過"源-網(wǎng)-荷-儲-充"全鏈路協(xié)同控制與AI動態(tài)優(yōu)化，平臺直擊校園面臨的消納難、成本高、碳管理弱等核心痛點，不僅滿足當前政策對校園綠色低碳發(fā)展的要求，更為學校創(chuàng)造實實在在的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

未來，隨著技術進步與政策完善，校園零碳建設還將迎來更多機遇。安科瑞EMS3.0平臺的進一步發(fā)展將更加注重與校園特性的深度融合，如校園虛擬電廠的構建，使校園不僅能實現(xiàn)自身用能優(yōu)化，還能作為聚合單元參與電力市場交易，獲得額外收益；人工智能技術的深入應用，將進一步提升平臺的自學習、自優(yōu)化能力，使能源管理更加智能化；與校園數(shù)字化平臺的全面融合，將能源管理與教學、科研、生活服務等系統(tǒng)無縫對接，構建真正的智慧校園能源生態(tài)體系。

校園零碳建設是一項長期工程，需要持續(xù)投入與不斷創(chuàng)新。安科瑞EMS3.0作為校園零碳轉型的"智慧大腦"，將以技術驅動為核心，助力學校落實"雙碳"戰(zhàn)略，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏，為培養(yǎng)新一代青少年的綠色低碳理念提供生動實踐平臺，最終在美麗的校園中繪就綠色發(fā)展的嶄新畫卷。

審核編輯 黃宇