1 項(xiàng)目背景與需求分析

在當(dāng)前"雙碳"目標(biāo)引領(lǐng)下，校園零碳轉(zhuǎn)型已成為教育部門(mén)落實(shí)國(guó)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(guó)民教育體系建設(shè)實(shí)施方案》明確要求，各級(jí)學(xué)校需將綠色低碳發(fā)展納入國(guó)民教育體系，積極建設(shè)綠色學(xué)校，持續(xù)降低能源資源消耗和碳排放。與此同時(shí)，各地政府也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，如廈門(mén)市明確要求園區(qū)2025年前實(shí)現(xiàn)可再生能源滲透率≥30%、單位產(chǎn)值碳排下降20%的目標(biāo)。這些政策導(dǎo)向?yàn)樾@零碳園區(qū)建設(shè)提供了明確的政策框架與實(shí)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(diǎn)，嚴(yán)重制約了零碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

系統(tǒng)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重：傳統(tǒng)模式下，校園內(nèi)電力監(jiān)控、光伏發(fā)電、能耗統(tǒng)計(jì)、充電樁等系統(tǒng)往往獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)無(wú)法互通，形成信息孤島。學(xué)校若想實(shí)現(xiàn)綜合能源管理，需要協(xié)調(diào)不同廠家，進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)融合或重新立項(xiàng)重構(gòu)，導(dǎo)致成本巨大、周期冗長(zhǎng)。

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(fù)雜，傳統(tǒng)能耗分析軟件僅能統(tǒng)計(jì)校園總體用能，無(wú)法進(jìn)行深度分析管理。教學(xué)區(qū)域電視、電腦等設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間不斷電，容易局部過(guò)熱引發(fā)電氣火災(zāi)；公共區(qū)域普遍存在"長(zhǎng)明燈"、空調(diào)忘關(guān)或長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)低溫度等能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

新能源應(yīng)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(mén)園區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，因光伏波動(dòng)導(dǎo)致的棄光率超過(guò)15%，嚴(yán)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(shí)時(shí)碳監(jiān)測(cè)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(duì)這些挑戰(zhàn)，校園急需一套整合"源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充"各環(huán)節(jié)的一站式智慧能源解決方案，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，為校園零碳建設(shè)提供技術(shù)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(tái)基于"云-管-邊-端"全棧技術(shù)架構(gòu)，專為校園零碳園區(qū)打造集安全降碳、經(jīng)濟(jì)增效、政策合規(guī)于一體的一站式解決方案。該平臺(tái)以"源網(wǎng)荷儲(chǔ)充"協(xié)同控制為核心，深度融合AI算法與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)動(dòng)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(shí)現(xiàn)能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2.1 設(shè)計(jì)理念與平臺(tái)定位

安科瑞EMS3.0的設(shè)計(jì)理念是從傳統(tǒng)的單一能源管理向綜合能源服務(wù)轉(zhuǎn)變，從被動(dòng)運(yùn)維向主動(dòng)優(yōu)化升級(jí)，從能源消費(fèi)者向產(chǎn)消者轉(zhuǎn)型。平臺(tái)定位為企業(yè)微電網(wǎng)的"智慧大腦"，通過(guò)對(duì)校園分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)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(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求。

針對(duì)校園場(chǎng)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(gè)演進(jìn)階段：

EMS-EDU 1.0階段：側(cè)重于打破傳統(tǒng)模式下校級(jí)能源數(shù)據(jù)管理信息壁壘，實(shí)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(zhì)量、電氣安全、能耗分析、預(yù)付費(fèi)及儲(chǔ)能等基礎(chǔ)功能的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)。

EMS-EDU 2.0階段：強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)互動(dòng)與高效管理，通過(guò)軟件針對(duì)性服務(wù)，實(shí)現(xiàn)定額管理、指標(biāo)管理，使數(shù)據(jù)服務(wù)于管理，實(shí)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(biāo)是實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、充分自治與能源互聯(lián)，通過(guò)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能量調(diào)度，最終幫助校園達(dá)成近零碳目標(biāo)。

2.2 技術(shù)架構(gòu)與系統(tǒng)組成

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

終端層：兼容10余品牌光伏/儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)時(shí)采集32項(xiàng)參數(shù)，采樣頻率達(dá)10ms級(jí)，解決校園能源數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題。包括各類智能電表、傳感器、采集終端等，負(fù)責(zé)采集校園各類能源數(shù)據(jù)。

邊緣層：集成AI預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)光伏出力預(yù)測(cè)精度>92%，負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差<5%。通過(guò)ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，實(shí)現(xiàn)校園能源的三層動(dòng)態(tài)優(yōu)化，包括策略優(yōu)化層（小時(shí)級(jí)）、協(xié)調(diào)控制層（分鐘級(jí)）及設(shè)備執(zhí)行層（秒級(jí)）。

云端層：提供大數(shù)據(jù)分析與云平臺(tái)服務(wù)，實(shí)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(duì)接，參與綠電交易與虛擬電廠（VPP）調(diào)峰。

表：安科瑞EMS3.0系統(tǒng)組成與校園應(yīng)用對(duì)應(yīng)表

系統(tǒng)層次 核心組件 校園應(yīng)用場(chǎng)景

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

邊緣層 ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān) 校區(qū)級(jí)能源協(xié)調(diào)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理

云端層 AcrelCloud能源云平臺(tái)、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(chǎng)景適配性

安科瑞EMS3.0針對(duì)校園特有場(chǎng)景進(jìn)行了專門(mén)優(yōu)化，具備強(qiáng)大的場(chǎng)景適配性。針對(duì)校園內(nèi)不同功能區(qū)的能源特性，平臺(tái)提供了差異化解決方案：

教學(xué)區(qū)：通過(guò)智能照明/空調(diào)管理系統(tǒng)，對(duì)教室照明和空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制（群控、策控、時(shí)控），有效節(jié)省非必要浪費(fèi)。

宿舍區(qū)：宿舍用電管理系統(tǒng)可對(duì)單間宿舍進(jìn)行最多5路獨(dú)立計(jì)量控制（違規(guī)電器識(shí)別、定時(shí)通斷），并具有基礎(chǔ)額度設(shè)置、跳閘記錄等功能，可與校園一卡通對(duì)接統(tǒng)一充值。

食堂及公共區(qū)域：加強(qiáng)電氣安全監(jiān)控，針對(duì)廚房操作區(qū)油煙大、油垢多等特點(diǎn)，提供電氣火災(zāi)預(yù)警與預(yù)防功能。

實(shí)驗(yàn)樓與圖書(shū)館：保障供電可靠性，通過(guò)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)（APView500裝置），保障精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行。

3 核心功能模塊

安科瑞EMS3.0針對(duì)校園零碳園區(qū)建設(shè)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(chǔ)充協(xié)同控制

源網(wǎng)荷儲(chǔ)充協(xié)同控制是安科瑞EMS3.0的核心技術(shù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)度與優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)校園能源的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。具體功能包括：

智能預(yù)測(cè)與調(diào)度：融合氣象與歷史數(shù)據(jù)，提供96小時(shí)負(fù)荷與光伏發(fā)電預(yù)測(cè)精度＞85%，支撐校園可再生能源優(yōu)先調(diào)度。針對(duì)校園特有的用電規(guī)律（如假期、考試期間、學(xué)期始末），建立專門(mén)的預(yù)測(cè)模型，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制：基于電價(jià)信號(hào)與碳排數(shù)據(jù)，自動(dòng)切換"谷充峰放"、"綠電優(yōu)先"策略，降低校園購(gòu)電成本20%以上。例如，在寒暑假期間調(diào)整控制策略，適應(yīng)留校學(xué)生少、用電模式變化的特殊情況。

毫秒級(jí)韌性保障：并離網(wǎng)切換≤60秒，應(yīng)對(duì)極端天氣場(chǎng)景，確保校園關(guān)鍵負(fù)荷（如數(shù)據(jù)中心、實(shí)驗(yàn)室）不間斷供電。平臺(tái)支持"光伏+儲(chǔ)能+柴發(fā)"多能互補(bǔ)，電網(wǎng)故障時(shí)10ms切換供電，保障關(guān)鍵負(fù)荷"零閃斷"。

光儲(chǔ)充一體化管理：針對(duì)校園電動(dòng)汽車(chē)充電需求，平臺(tái)通過(guò)有序充電策略，動(dòng)態(tài)分配充電樁功率，避免充電負(fù)荷對(duì)校園電網(wǎng)造成沖擊。同時(shí)，利用校園屋頂光伏產(chǎn)生的綠電為電動(dòng)汽車(chē)充電，形成"光伏發(fā)電-儲(chǔ)能緩沖-電動(dòng)汽車(chē)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(shí)現(xiàn)碳核算與減排的核心工具，通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)生成月度碳盤(pán)查報(bào)告，精準(zhǔn)定位空壓機(jī)、制冷機(jī)組等高碳設(shè)備。通過(guò)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(nèi)置ISO 14064碳核算模塊，自動(dòng)計(jì)算校園范圍一、范圍二碳排放，并可根據(jù)需要計(jì)算部分范圍三排放，滿足教育系統(tǒng)碳排放統(tǒng)計(jì)核算要求。

碳資產(chǎn)開(kāi)發(fā)：支持開(kāi)發(fā)CCER碳資產(chǎn)，將校園減排項(xiàng)目（如光伏發(fā)電、儲(chǔ)能削峰填谷等）產(chǎn)生的碳減排量開(kāi)發(fā)為可交易的碳資產(chǎn)，為學(xué)校創(chuàng)造額外收益。

碳普惠對(duì)接：集成地方"碳惠天府"等碳普惠接口，支持碳減排量認(rèn)購(gòu)與交易，鼓勵(lì)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(zhì)量管理

校園電氣安全至關(guān)重要，安科瑞EMS3.0提供全方位的電氣安全防護(hù)：

電氣火災(zāi)監(jiān)控：通過(guò)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，對(duì)校園配電系統(tǒng)的漏電、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、缺相、錯(cuò)相、過(guò)載等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，預(yù)防電氣火災(zāi)發(fā)生。

電源插座管理：針對(duì)宿舍區(qū)電源插座較多，違章私拉亂接現(xiàn)象比較嚴(yán)重的問(wèn)題，系統(tǒng)可識(shí)別違規(guī)使用大功率電器行為，及時(shí)預(yù)警與斷電，防止超負(fù)荷引發(fā)火情。

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理：通過(guò)APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)校園電網(wǎng)的諧波、電壓波動(dòng)、閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，并通過(guò)有源濾波器（APF）、靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）等設(shè)備進(jìn)行治理，保障實(shí)驗(yàn)室精密設(shè)備運(yùn)行。

配電環(huán)境監(jiān)測(cè)：對(duì)校園配電室溫度、濕度、水浸、門(mén)禁、視頻等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保配電設(shè)施運(yùn)行安全。

3.4 智慧運(yùn)維與能耗分析

安科瑞EMS3.0通過(guò)智慧運(yùn)維與能耗分析功能，提升校園能源設(shè)施的管理效率：

綜合能耗分析：從能耗拓?fù)洹⒔M織拓?fù)?、空間拓?fù)淙齻€(gè)維度對(duì)校園能耗精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)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(mén)，對(duì)整體用能進(jìn)行能耗對(duì)標(biāo)及異常分析。

智慧運(yùn)維系統(tǒng)：包括配電監(jiān)控、配電室環(huán)境監(jiān)測(cè)等傳統(tǒng)電力運(yùn)維功能，針對(duì)校園管理增加設(shè)備報(bào)修、重點(diǎn)設(shè)備（電梯、水泵、中央空調(diào)等）運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警。通過(guò)移動(dòng)終端，運(yùn)維人員可實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)警信息，快速定位故障，提高響應(yīng)速度。

宿舍用能管理：對(duì)宿舍用電進(jìn)行精細(xì)化計(jì)量及控制，包括用電量統(tǒng)計(jì)、違規(guī)電器識(shí)別、定時(shí)通斷、預(yù)付費(fèi)管理等功能。系統(tǒng)支持基礎(chǔ)額度設(shè)置，可與校園一卡通對(duì)接統(tǒng)一充值，大大減輕宿舍管理人員的工作負(fù)擔(dān)。

公共用能管理：針對(duì)公共區(qū)域（如走廊、衛(wèi)生間、洗浴間等）的照明、熱水器、空調(diào)等用能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制（群控、策控、時(shí)控），有效節(jié)省非必要浪費(fèi)。

4 結(jié)論與展望

安科瑞EMS3.0微電網(wǎng)智慧能源管理平臺(tái)為校園零碳轉(zhuǎn)型提供了一條技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、操作性強(qiáng)的路徑。通過(guò)"源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充"全鏈路協(xié)同控制與AI動(dòng)態(tài)優(yōu)化，平臺(tái)直擊校園面臨的消納難、成本高、碳管理弱等核心痛點(diǎn)，不僅滿足當(dāng)前政策對(duì)校園綠色低碳發(fā)展的要求，更為學(xué)校創(chuàng)造實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

未來(lái)，隨著技術(shù)進(jìn)步與政策完善，校園零碳建設(shè)還將迎來(lái)更多機(jī)遇。安科瑞EMS3.0平臺(tái)的進(jìn)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(gòu)建，使校園不僅能實(shí)現(xiàn)自身用能優(yōu)化，還能作為聚合單元參與電力市場(chǎng)交易，獲得額外收益；人工智能技術(shù)的深入應(yīng)用，將進(jìn)一步提升平臺(tái)的自學(xué)習(xí)、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(tái)的全面融合，將能源管理與教學(xué)、科研、生活服務(wù)等系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，構(gòu)建真正的智慧校園能源生態(tài)體系。

校園零碳建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)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(zhuǎn)型的"智慧大腦"，將以技術(shù)驅(qū)動(dòng)為核心，助力學(xué)校落實(shí)"雙碳"戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(dòng)實(shí)踐平臺(tái)，最終在美麗的校園中繪就綠色發(fā)展的嶄新畫(huà)卷。

審核編輯 黃宇