工業園區能用數字化儲能光伏一體化解決方案

胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

1. 工業園區能源數字化系統構成

把一個工業園區的能源系統看成一個微網，這個能源微網可能由微電網、給/排水網、供冷/熱管網、燃氣管網等等組成。要提高園區的能源利用效率，管理者首先要實現對園區各類能源的精細化管理，實現多級能源計量和評估，這就需要建立一套園區能源的數字化系統，系統可以反饋整個園區能源的運行情況。能源數字化系統包括物理系統、感知系統和信息系統三個維度。

圖1 園區微電網數字化系統的三維構成

物理系統是能源的物質基礎,實現能源生產、傳輸、供應等功能，以微電網為例，包括市電、新能源(光伏、風力發電等)、變壓器、輸配電開關柜、儲能系統、用電負荷（空調、照明、電機等）、V2G充電樁等等。

很多物理系統不具備數字化通訊能力，需要配置感知設備實現對物理系統的數字化展現，主要為二次設備，其中包括保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備等，這些二次設備組成了園區能源數字化的感知系統。

后還需要把感知系統的數據通過簡單易懂的界面展示給管理人員，并提供分析建議和控制策路以達到園區能源管理和節能降耗的目的。感知系統的大量數據通過邊緣計算網關采集并初步處理后傳輸給人機界面--信息系統，提供能源數據服務和控制、運維功能，網絡架構見圖2。

圖2 能源數字化建設網絡架構

2. 工業園區能源數字化系統功能

AcrelEMS工業園區能源管理系統幫助搭建工業園區的能源計量體系和能源管理，結合物聯網、大數據技術，可實現園區電網電力監控、能耗統計、負荷預測、照明控制、負荷監控、充電樁運營管理、分布式光伏監控、儲能控制管理、用水監測、暖通管網監測、環境監測、能源計費等功能，通過一套平臺實現園區能源數字化集中管理，達到可靠、安全、節約、、低碳用能的目的。

圖3 園區能源管理系統功能一覽圖

3.1 電力監控，提升園區電網運行安全

AcrelEMS對園區變電站、高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、漏電電流、接點溫度進行實時監測和控制，監測園區電網主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發出告警信息，提高園區供電可靠性。

圖4 電力監控和溫度監測

3.2 新能源接入，提升園區能源供應安全

AcrelEMS接入園區分布式光伏電站運行數據，包括逆變器、箱變、計量儀表及電能質量監測裝置，協助管理者進行光伏發電效率分析、發電量及收益統計，擴展園區供電容量，降低用電成本，減少碳排放。

圖5 光伏發電曲線對照分析

3.3儲能策略控制，提升新能源消納

AcrelEMS接入儲能系統（EMS）、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)數據，為管理者提供運行模式監視和控制策略選擇，系統監測電芯電流、溫度、SOC、SOH，檢測直流系統絕緣狀況，并根據企業峰谷特點和電價波動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，實現削峰填谷，促進新能源消納，降低園區用電成本。

圖6 儲能系統PCS監測和電池監測

3.4能耗管理，搭建計量體系

AcrelEMS采集園區電、水、熱、燃氣等能源消耗，搭建三級能源計量體系，進行分類分項能耗統計，計算單位面積或單位產品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業碳排放，為園區實現能源精細化管理，制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。

圖7 能耗分析

3.5負荷控制及計費，精細化管理降低能耗

AcrelEMS系統通過對園區建筑內部和公共照明的集中控制、感應控制、定時控制等方式節約照明能源，還可以幫助管理者更好地管理轉供電的能源收費，做到欠費提前通知、欠費控制以及支付對接，通過算法消納園區能耗公攤，避免不合理收費，保障能源收支平衡。

圖8 照明智能控制和能源預付費管理

3.6負荷預測，協調控制，保障園區供用平衡

AcrelEMS系統基于歷史負荷數據，結合天氣因素、園區生產計劃等，預測園區功率需求、光伏發電功率、充電需求，根據變壓器負載率和負荷變化，對園區可調可控設備進行統一協調控制，引導有序充電，調整儲能充放電計劃，為園區制定能源計劃、優化用能結構提供技術支持。

圖9 充電樁控制和功率預測

3. 能源數字化系統感知設備

園區能源數字化系統除了軟件外，還離不開安裝于現場的各類感知設備，包括高低壓配電保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備、照明控制器、有線/無線溫度傳感器、水表、燃氣表、能量表等各類產品，安科瑞可以為園區能源數字化系統建設提供一站式服務。

4. 工業園區能源數字化系統的建設意義

園區作為實體經濟主戰場，未來隨著經濟持續增長能耗總量和碳排放總量仍將繼續增長。要實現雙碳計劃，工業園區節能減排任務相當緊迫，碳排放評價試點產業園區也開始實施，如果我們還在依靠傳統的手段來管理園區的能源體系顯然是不可取的。國家主管部門陸續出臺政策推動產業園區數字化轉型，打造綠色低碳產業園區，因此園區的能源數字化管理系統也是勢在必行。