一 案例介紹
隨著新型電力系統進程加快，新能源裝機占比逐步提高，發電側波動性、隨機性導致可靠容量降低。加之惡劣天氣帶動負荷快速增長，造成電力供需緊張、電網尖峰負荷屢創新高，對現有能源供應帶來巨大挑戰。
國家電投五凌電力有限公司（簡稱“五凌電力"）根據長沙電網結構，分析區域用能特點，結合保供需求，建設以分布式電源、儲能、充電、供冷供熱、可調負荷等多能一體的綜合智慧零碳電廠，緩解區域能源供需嚴峻形勢，助力新型電力系統建設。
綜合智慧零碳電廠架構圖
二 技術方案
綜合智慧零碳電廠是指利用電力網連接，通過協調控制、智能計量以及信息通信等關鍵技術，實現“通信"和“聚合"，將相對分散的源、網、荷、儲等元素通過天樞智慧系統進行集成調控，構建對內協調平衡、對外與電網友好互助的“智慧調控+可控負荷/儲能/分布式電源"聚合體。實現綠能就近取材、就地消納利用，提高能源自給率，緩解能源供需矛盾。通過綠電直供、儲能、節能改造等技術的應用，引導用戶分時用能，促使用戶用電更加合理、穩定、節能，切實降低用戶的用能成本。充分挖掘和利用靈活性資源，平抑負荷波動，幫助用戶科學、參與需求側響應，獲得額外收益。最終通過天樞智慧系統對可調節資源進行調控和優化，實現削峰填谷、促進電力供需平衡和適應新能源電力運行，解決傳統電網的備用容量及滯后性、靈活性不足和風光等新能源的隨機性和波動性造成對電網負荷特性沖擊的問題，提升電力系統的靈活性和可靠性，支撐新型電力系統建設。
長沙綜合智慧零碳電廠從分布式電源、儲能、充電樁、清潔供冷供熱、售電大客戶合作、可調負荷聚合、綠證交易等場景入手，按照“自建+聚合"方式分期建設、分步推進，規劃總投資約18億元，建設/聚合分布式電源裝機239.34MW，接入各類工商業負荷1191.84MW，以及用戶側儲能83.7MW /178.6MWh，最終形成峰值能力716.4MW，調峰能力644.64MW，調頻容量178.6MW。預計2025年底前全部建成投產。
三 客戶收益
綜合智慧零碳電廠是典型的多方共贏商業創新模式。
（1）對于地方政府，可以提升地方能源供應能力，保障用能安全，推動能源相關產業發展，改善生態環境，促進區域綠色低碳發展，保障社會民生，助力實現鄉村振興。
（2）對于電網企業，可以增強電網的靈活性和調節能力，平抑負荷波動，補充尖峰缺口，保障區域電網安全穩定運行。
（3）對于工商業用戶，可以降低用能成本，增加收入，提高用電安全性，并提高用能綠電比例，緩解減碳需求，同時實現用能的智慧化管控。
（4）對于個體用戶，可以增加居民收入，降低用能成本，并提升生物質等資源化利用水平，改善炊事、采暖用能條件，實現智慧低碳生活，提升個體用戶幸福感。
四 企業微電網能效系統建設正當時
4.1 虛擬電廠加快落地
隨著泛在電力物聯網和能源互聯網的發展，各地智慧電廠、虛擬電廠建設也不斷從調研進入實施階段，并且取得較大進展。除了上面案例中的長沙智慧電廠外，比如嘉興市虛擬電廠管理平臺已接入涵蓋儲能設施、空調、充電樁、光伏電站等負荷資源4920MW，其中可調負荷資源達821.4MW，預計削峰能力為246.1MW、填谷能力為228.2MW。虛擬電廠的建設快速進展的同時，電網公司也加強力度組織調用虛擬電廠負荷資源進行削峰填谷，立足“政府主導、電網主動、企業主體"的建設模式，進一步為虛擬電廠盈利兌現創造條件。
4.2 新能源建設成本大幅降低
從用電企業的角度來看，隨著電改走向深水區，如果不會合理使用、調度新能源，企業的用電成本將可能不降反升，對于高能耗企業來說，這也會進一步壓縮企業的利潤空間。2023年以來國內光伏、鋰電池產能過剩導致光伏組件、儲能系統價格大幅下跌，光伏組件價格大幅下降，歷一次出現了每瓦低于1元的價格，這個價格只有去年同期50%左右。儲能鋰電池價格同樣大幅下降，儲能系統中標均價甚至低至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越低，回報率越來越高。所以現階段用電企業都是綜合能源投資的香餑餑，本著誰投資誰受益的原則，對企業來說現階段也是投資建立自身企業微電網能效系統的時機，這也將為企業在將來的能源變革中取得更大的話語權和靈活性。
五 安科瑞企業微電網能效系統解決方案
智慧電廠或虛擬電廠實際上就是眾多用電企業微電網的聚合體，包括分布式光伏、儲能系統、可調節負荷、汽車充電樁等，根據電網負荷波動進行需求響應來保障電網安全，降低供用電成本。所以一個虛擬電廠實際上是數量眾多的企業微電網組成的聚合體。
AcrelEMS企業微電網能效系統融合企業電力監控、能耗統計、電能質量分析及治理、智能照明控制、主要用能設備監控、充電樁運營管理、分布式光伏監控、儲能管理等功能，用戶通過一個平臺可全局、整體的對企業微電網進行進行集中監控、統一調度、統一運維，幫助企業提高供電可靠性，就地消納新能源發電，提高用電效率，降低用電成本，功能見圖1 所示。
圖1 企業微電網能效系統功能示意圖
企業微電網能效系統包含安裝于現場的電量傳感器、邊緣計算網關和能效管理軟件。電量傳感器用于監測和控制企業的負荷設備和分布式發電設備，傳感器的數據接入邊緣計算網關，每個網關可以看做是一個區域指揮部，采集所接傳感器數據進行協議轉換后上傳AcrelEMS企業微電網能效管理軟件或轉發第三方平臺，網關可以根據預設閾值或自動學習來執行邏輯計算，并AcrelEMS執行的指令。AcrelEMS可以看做是企業微電網的指揮部，根據網關上傳的數據生成各類圖表、控制策略和分析結論，并響應虛擬電廠的調度指令，系統架構圖如圖2所示。
5.1 企業微電網能效系統功能
5.1.1 電力監控
對企業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、接點溫度進行實時監測和控制，監測企業微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，提高企業供電可靠性。
5.5.2 能耗分析
采集企業電、水、燃氣等能源消耗，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，為企業制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。
5.5.3 照明控制
智能照明控制功能可以根據企業情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超聲波傳感器，實現人來燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實現集中控制，為企業節約照明用電。
5.5.4 分布式光伏監控
監測企業分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發電效率分析、發電量及收益統計以及光伏發電功率控制。
5.5 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，降低企業用電成本。
5.6 充電樁運營管理
監測企業充電樁的運行狀態，提供充電樁收費管理和狀態監測功能，并根據企業負荷率變化和虛擬電廠的調度指令調節充電樁的充電功率，使企業微電網穩定安全運行。
.7 需求響應
根據企業負荷波動數據，再結合虛擬電廠的調度指令，決定以何種方式參與電網需求響應，平臺可通過給儲能系統下發控制策略，調整充發電時間。平臺在需求響應時間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據企業可控負荷數據制定需求響應控制策略，實現一鍵響應。
此外，AcrelEMS還具備電能質量監測和治理、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，幫助用電企業實現供配電網絡的數字化管理。
5.2 企業微電網能效系統硬件設備
安科瑞針對企業微電網能效系統除了軟件外，還具備現場傳感器、邊緣計算網關等設備，組成了完整的“云-邊-端"能源互聯網體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業微電網能效系統建設提供一站式服務。
六 未來展望
面向未來，AcrelEMS企業微電網能效系統將結合行業特點、服務“雙碳"目標，積極利用安科瑞“云-邊-端"的能效系統體系和企業微電網能效管理技術積累幫助企業改造傳統電網，推動企業微電網向更加智慧、更加安全、更加友好的智慧能源系統升級。未來新型電力系統中，企業微電網和大電網的互動也會越來越頻繁，這也需要企業微電網能效系統來對企業的“源-網-荷-儲-充"及運維進行統一監測和管理，這樣才能保障企業微電網運行，從而促進新型電力系統邁向穩定、可靠、低碳的良性循環。
