AcrelEMS3.0企業(yè)微電網(wǎng)智慧能源平臺(tái)

安科瑞張俊杰18706165090

1 系統(tǒng)概述

1.1 概述

2020年9月，我國(guó)明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)。2022年6月，科技部、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、中科院、工程院、國(guó)家能源局共同研究制定了《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》，明確要充分發(fā)揮國(guó)家戰(zhàn)略科技力量和各類(lèi)**主體作用，深入推進(jìn)跨專(zhuān)業(yè)、跨領(lǐng)域深度協(xié)同、融合**，構(gòu)建適應(yīng)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的能源科技**體系。要發(fā)展應(yīng)用“新能源發(fā)電”、“儲(chǔ)能技術(shù)”、“智能電網(wǎng)”等能源綠色低碳轉(zhuǎn)型支撐技術(shù)。

AcrelEMS智慧能源管理平臺(tái)將企業(yè)用電分為源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充，能夠監(jiān)測(cè)企業(yè)整體供配用電狀況，并在一個(gè)系統(tǒng)中集中展示，便于管理人員集中管理以及更好地對(duì)企業(yè)進(jìn)行維護(hù)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，滿(mǎn)足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在**穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；**實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供**、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

2 適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3 基礎(chǔ)支撐平臺(tái)

3.1 平臺(tái)架構(gòu)

圖3-1 AcrelEMS3.0平臺(tái)架構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)以太網(wǎng)或4G與本地系統(tǒng)和平臺(tái)通訊，本地系統(tǒng)搭建在客戶(hù)自己配置的工控機(jī)上，平臺(tái)搭建在云服務(wù)器或客戶(hù)自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶(hù)可以在任意能與服務(wù)器聯(lián)通的地方，通過(guò)有權(quán)限的賬號(hào)登陸網(wǎng)頁(yè)以及手機(jī)APP訪問(wèn)和操作平臺(tái)。

平臺(tái)兼容單個(gè)站點(diǎn)和多個(gè)站點(diǎn)接入，采用B/S+C/S架構(gòu)，在物理上分為四層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層、站控層和平臺(tái)層。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于計(jì)量、保護(hù)、控制、治理的各類(lèi)傳感器，包括充電樁、多功能電表、防逆流裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、無(wú)功補(bǔ)償裝置、微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、弧光保護(hù)裝置以及第三方的逆變器、儲(chǔ)能柜等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場(chǎng)智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)同時(shí)上傳至站控層系統(tǒng)和平臺(tái)。智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

站控層：通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。本地站控層系統(tǒng)支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。系統(tǒng)可以制定并自動(dòng)執(zhí)行計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容、備用電源等控制策略，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)一體化智慧協(xié)同。

平臺(tái)層：平臺(tái)可以本地、私有云和公有云部署，包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。平臺(tái)提供WEB和APP兩種訪問(wèn)方式，功能包括變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、分布式光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁、電力監(jiān)控、電能管理、電氣**、電能質(zhì)量、能耗分析、設(shè)備管理、運(yùn)維管理、用戶(hù)報(bào)告等，主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和控制、能效分析、能耗及收益等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、策略下發(fā)等，對(duì)外輔助用戶(hù)參與需求響應(yīng)和電力市場(chǎng)交易。

4 站控層系統(tǒng)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況裁剪站控層子系統(tǒng)

4.1 分布式光伏解決方案系列

根據(jù)光伏系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的要求，需要10kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)配置繼電保護(hù)及**自動(dòng)裝置，如線路保護(hù)、**自動(dòng)裝置、防孤島保護(hù)（含防逆流）、UPS電源等設(shè)備；為滿(mǎn)足調(diào)度自動(dòng)化要求，需配置遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、對(duì)時(shí)設(shè)備及**防護(hù)裝置；為滿(mǎn)足系統(tǒng)電量統(tǒng)計(jì)，需配置電能計(jì)量裝置，如關(guān)口計(jì)量表、并網(wǎng)電能表、自用電計(jì)量電能表及采集終端等裝置；為滿(mǎn)足并網(wǎng)電能質(zhì)量的要求，需要配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置；同時(shí)建立整個(gè)光伏系統(tǒng)的通信設(shè)備，滿(mǎn)足系統(tǒng)的互聯(lián)互通和可管理性。

在電氣監(jiān)控室配置一套分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)時(shí)采集微機(jī)保護(hù)裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、計(jì)量、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等二次設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域光伏發(fā)電系統(tǒng)**監(jiān)控與自動(dòng)化管理。同時(shí)在監(jiān)控室配置通信系統(tǒng)、對(duì)時(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)滿(mǎn)足系統(tǒng)內(nèi)部的通信與上級(jí)調(diào)度需求，配置一套一體化電源系統(tǒng)，為二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光伏系統(tǒng)的**、穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4-1 分布式光伏系統(tǒng)架構(gòu)圖

5 AcrelEMS平臺(tái)功能

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況增加或裁剪平臺(tái)功能模塊

5.1 站點(diǎn)綜合管理

5.1.1 能流大屏

展示企業(yè)下能源的實(shí)時(shí)流動(dòng)情況，展示項(xiàng)目接入情況，用電統(tǒng)計(jì)情況，新能源產(chǎn)生的社會(huì)效益情況，優(yōu)化前后的負(fù)荷曲線、電費(fèi)對(duì)比，各能源功率曲線，各回路功率排名情況。

5.1.2 組網(wǎng)拓?fù)鋱D

根據(jù)能源流向，構(gòu)建組網(wǎng)拓?fù)鋱D，實(shí)時(shí)展示市電、儲(chǔ)能的正反向流動(dòng)情況，光伏、風(fēng)電正向發(fā)電情況，充電樁、復(fù)合的用電情況，并展示各能源趨勢(shì)圖。

5.1.3 能源綜合概況

對(duì)單個(gè)企業(yè)下各能源進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)能充放電、負(fù)荷用能、新能源發(fā)電和收益情況，并展示光伏發(fā)電趨勢(shì)、儲(chǔ)能放電趨勢(shì)和用能趨勢(shì)。