安科瑞劉鴻鵬

摘要

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，中國電力系統(tǒng)正迎來一場深層次的結(jié)構(gòu)變革。分布式光伏、工商業(yè)儲能、電動汽車等新型負荷與能源形式不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運行方式正在被深度重構(gòu)。特別是在10kV及以下電壓等級的城市和農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中，這種變化愈發(fā)顯著。

為此，國家于2025年正式實施了《配電網(wǎng)通用技術(shù)導(dǎo)則》，為新型配電網(wǎng)的建設(shè)與運行明確了更高標(biāo)準，也對配網(wǎng)的智能化管理能力提出了系統(tǒng)性要求。如何應(yīng)對新能源的大規(guī)模接入、多元化負荷的快速增長以及電力系統(tǒng)運行的日趨復(fù)雜？答案正是“智慧能源管理平臺”。

1. 新型配電網(wǎng)對新能源建設(shè)的要求

10kV配電網(wǎng)屬于負荷側(cè)，主要用于為工商業(yè)用戶和大型公共設(shè)施供電。導(dǎo)則規(guī)定了10kV及以下交流配電網(wǎng)在規(guī)劃、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與設(shè)備、建設(shè)與改造、運維檢修、新能源接入、二次系統(tǒng)等方面的技術(shù)要求，適用于城鎮(zhèn)、農(nóng)村等地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、改造和運維。此外，導(dǎo)則對配電網(wǎng)適應(yīng)新型電力系統(tǒng)做了要求，核心目的保障配電網(wǎng)可靠供電、提升清潔能源接納能力、適應(yīng)多元負荷需求，推動配電網(wǎng)智能化、綠色化發(fā)展。

導(dǎo)則對分布式電源并網(wǎng)要求：“9.3.2 分布式電源并網(wǎng)功率控制、電壓和頻率的適應(yīng)性、防孤島保護等應(yīng)符合 GB/T33593的規(guī)定,通過三相接入配電網(wǎng)的分布式電源應(yīng)具備功率控制和高、低電壓穿越能力。電化學(xué)儲能裝置接入配電網(wǎng)應(yīng)符合 GB/T36547的規(guī)定?！?/p>

對新能源消納的要求：“9.3.4 分布式電源應(yīng)就近接入配電網(wǎng)。當(dāng)配電網(wǎng)承載力不足時,宜采取必要的適應(yīng)性改造措施,提高分布式電源就地消納能力。”

對電動汽車充換電設(shè)施的要求：“9.4.6 電動汽車充電設(shè)施宜具備有序充電功能,充換電設(shè)施宜具備雙向交換電能、車網(wǎng)互動等支持配電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)的功能?！?/p>

對二次系統(tǒng)的要求：“10.1.5 配電網(wǎng)二次系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)滿足分布式電源、儲能裝置以及電動汽車充換電設(shè)施等接入和協(xié)調(diào)控制需求?！?/p>

2. 儲能物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

智能化配電網(wǎng)絡(luò)，需要怎樣的“中樞大腦”？

AcrelEMS3.0該平臺基于“云邊端”協(xié)同理念，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與AI預(yù)測算法，通過集中監(jiān)測、智能調(diào)控和經(jīng)濟調(diào)度，實現(xiàn)新型配電網(wǎng)的全局感知、局部優(yōu)化與自主協(xié)同為新能源工程包括分布式光伏、儲能、充電站提供軟硬件一體化解決方案。

為一個包含分布式光伏、儲能、汽車充電站和傳統(tǒng)用電負荷組成的新型10kV配電網(wǎng)，由10kV開閉所、10kV并網(wǎng)分布式光伏系統(tǒng)、10kV并網(wǎng)儲能系統(tǒng)、電動汽車充電站以及其它負荷組成。安科瑞提供的解決方案包括：

172，。有任何問題，。6972

都可以隨時問的，。5322

10kV分布式光伏和儲能系統(tǒng)防孤島保護、電能質(zhì)量監(jiān)測、防逆流控制以及新能源并網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全和調(diào)度對接；

交直流充電樁以及有序充電解決方案；

10kV配電網(wǎng)繼電保護、箱變測控、故障診斷以及電氣監(jiān)控；

通過“云-邊-端”協(xié)同為新能源站點提供新能源消納、防逆流控制等多種能源使用策略；

提供1+N運維管理方案：1套云平臺，N個新能源場站運維管理。

三大核心子系統(tǒng)，覆蓋光儲充場景全鏈條

分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)

Acrel-1000DP系統(tǒng)支持與主流逆變器、箱變、電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備、功率控制器等設(shè)備通訊，具備本地遙控、告警聯(lián)動、有功無功調(diào)節(jié)、網(wǎng)絡(luò)安全防護等能力。支持頻率/電壓緊急控制，防孤島保護，適配新型操作系統(tǒng)，滿足調(diào)度平臺的數(shù)據(jù)對接與電網(wǎng)安全運行的技術(shù)要求。

10kV線路接入的光伏電站容量范圍通常在400kW~6MW，安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，可兼容國產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)，采集現(xiàn)場逆變器、箱變測控裝置、防孤島保護、防逆流控制裝置、計量儀表、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、直流屏等設(shè)備數(shù)據(jù)，本地實時顯示和報警，提供遠程遙控操作和調(diào)節(jié)，并具備光功率預(yù)測、有功/無功功率控制、頻率電壓緊急控制等功能，此外，系統(tǒng)配置網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測、橫向隔離、縱向加密認證裝置以滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全要求，數(shù)據(jù)上傳調(diào)度系統(tǒng)以滿足并網(wǎng)要求，為用戶提供分布式光伏監(jiān)控和并網(wǎng)方案，保障光伏電站運行穩(wěn)定可靠性。

光伏監(jiān)控系統(tǒng)需要使用相關(guān)保護、測控、穩(wěn)控、分析及數(shù)據(jù)安全和通訊設(shè)備，典型的分布式光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)需要用到的二次設(shè)備如下表所示。

儲能系統(tǒng)能量管理平臺

在10kV并網(wǎng)儲能系統(tǒng)中，安科瑞的解決方案支持對接BMS、PCS、電量儀表與消防環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，具備直流絕緣監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、峰谷套利、防逆流控制等功能。Acrel2000MG能量管理系統(tǒng)可實施多種運行策略控制。

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)具有完善的電池管理功能和豐富的外部通信接口，可實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)等智能設(shè)備的運行信息實時監(jiān)控，包括對儲能系統(tǒng)內(nèi)電壓、電流、溫度、壓力、流量等信息采集、實時監(jiān)視、優(yōu)化管理、智能維護及信息查詢功能。具備新能源消納、峰谷套利、防逆流、需量控制、柔性擴容、限電模式等多種控制策略，保障儲能系統(tǒng)安全穩(wěn)定、智能運行。

有序充電運營管理系統(tǒng)

針對充電樁負荷對配電變壓器的影響，Acrel開發(fā)了APSMS平臺，結(jié)合峰谷電價與負荷預(yù)測模型，實現(xiàn)充電樁的有序調(diào)控與柔性管理，提升變壓器負荷率的可控性，降低電能使用成本。

AcrelEMS3.0平臺采用分層控制策略：

端側(cè)控制：設(shè)備層執(zhí)行電壓/頻率控制、MAX功率點跟蹤等功能；

邊側(cè)調(diào)度：本地控制器實現(xiàn)新能源協(xié)調(diào)、負荷管理、防逆流策略等；

云端優(yōu)化：基于大數(shù)據(jù)分析進行功率預(yù)測、能源經(jīng)濟性評估與策略下發(fā)。

平臺支持分布式站點的統(tǒng)一調(diào)度與管理，可通過“1套平臺+N個場站”的部署形式，靈活適應(yīng)大型園區(qū)、工商業(yè)企業(yè)、光儲充一體站等復(fù)雜電力環(huán)境?！霸七叾恕比龑硬呗詤f(xié)同：數(shù)據(jù)驅(qū)動能源優(yōu)化

終端設(shè)備控制策略是現(xiàn)場設(shè)備在并網(wǎng)、離網(wǎng)狀態(tài)下的運行策略，包括有功功率/無功功率控制、電壓/頻率控制/MA功率追蹤、虛擬同步發(fā)電機慣量控制等多種策略，由儲能變流器、光伏逆變器、充電樁等設(shè)備提供；

邊端協(xié)調(diào)控制策略是本地ACCU-100協(xié)調(diào)控制器或Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)執(zhí)行的能源策略，包括新能源消納、防逆流控制、峰谷套利、柔性擴容、需量控制、限電模式等等，這些策略可以在本地執(zhí)行；

云端優(yōu)化控制策略是AcrelEMS3.0平臺基于發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測、電價波動以及虛擬電廠平臺的調(diào)度指令而做出的策略優(yōu)化，這些策略下發(fā)給本地協(xié)調(diào)控制器或能量管理系統(tǒng)來執(zhí)行。

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺主要包含以下功能：

綜合監(jiān)控：實現(xiàn)配電網(wǎng)配電室、光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、負荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；

智能控制：協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現(xiàn)儲能、光伏協(xié)調(diào)控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；

能源分析：具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；

功率預(yù)測：以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型庫，實現(xiàn)光伏發(fā)電的短時和超短時功率預(yù)測，并經(jīng)進行誤差分析；同時對微電網(wǎng)內(nèi)所有負荷，基于歷史負荷數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析算法，預(yù)測負荷功率曲線。

優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)分布式能源發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測結(jié)果，并結(jié)合分時電價、電網(wǎng)交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本降低碳排放降低為目標(biāo)，建立優(yōu)化模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現(xiàn)對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。

智慧能源管理的核心價值在哪里？

運行安全：實現(xiàn)并網(wǎng)保護、電能質(zhì)量控制、緊急功率調(diào)度等保障機制；

能源利用大化：提升新能源就地消納能力，支持協(xié)同運行；

能效與經(jīng)濟優(yōu)化：通過發(fā)電與負荷預(yù)測、成本模型構(gòu)建，實現(xiàn)節(jié)能與降本；

數(shù)字化運維：支持遠程監(jiān)控、異常告警、事件追溯與數(shù)據(jù)可視化運維。

結(jié)語

能源數(shù)字化，不再是“可選項”面向未來，配電網(wǎng)不再是電能“后一公里”的被動載體，而是承接新能源消納、支持柔性負荷響應(yīng)、服務(wù)智慧城市運營的重要基礎(chǔ)設(shè)施。智慧能源管理平臺，正是推動這一角色轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵支撐工具。

在新能源持續(xù)擴張的時代，一套具備“感知、智能調(diào)度、數(shù)據(jù)驅(qū)動”的能源管理系統(tǒng)，將成為每一個能源參與主體走向綠色、安全運行的底層能力。

審核編輯 黃宇