2024年11月14日,由山东总公司(山东研究院)协调研究编制的《综合智慧零碳电厂通则》在国家团体标准信息平台正式发布,成为国内首个综合性智慧零碳电厂相关标准。 《一体化智慧零碳电厂通则》率先提出了一体化智慧零碳电厂建设的术语与定义、通则、技术方案架构、主要利益相关者、技术指标、核心价值和效用评价等九个部分,探索了分布式新能源等资源聚合的有效路径。 用户侧储能、可调负荷以农村、乡镇、园区、城市场景为核心,构建源网负荷储能自平衡一体化的有效路径,为一体化智慧零碳电站项目的开发、设计和建设提供重要依据。
1 一体化智慧零碳电厂前景广阔
2024年8月,首次提出“雪碳行动”,着力打造综合性智慧零碳电厂,是创新的能源供应保障新模式。 利用电网连接,通过协调控制、智能计量、信息通信等关键技术,通过智慧电厂管理系统,对源、网、负荷、储能等相对分散的要素进行集成控制,形成内部协调平衡、外部友爱相互的“智能调控+用户侧可控负荷、储能、分布式发电”聚合建立电网辅助,在电力供应中发挥积极作用。2024年,已开工建设36座“一体化智慧零碳电站”,包括风电95MW、储能588MW和1600MWh、用户侧304MW总可调负荷、300MW峰值容量、1050MW调峰容量。
不仅国有企业进军一体化智慧零碳电厂领域,各地相关部门也在出台支持新能源发展的政策,包括虚拟电厂。 虽然虚拟电厂目前在新建电网中所占比例很小,但相信在不久的将来,一体化的智慧零碳电厂将在电力系统的调峰、填谷、供电和减碳等方面发挥重要作用。
2 企业微电网能效体系建设恰逢其时
2.1 企业微电网智能化是一体化智慧零碳电厂快速发展的基础
一体化智慧零碳电站实际上是众多用电企业微电网的集合体,包括企业分布式光伏、储能系统、可调负载、汽车充电桩等,根据电网的负荷波动来响应需求,保障电网安全,降低企业的供用成本。
目前,一体化智慧零碳电厂的响应资源主要根据当地电力企业的负荷结构确定,如上海虚拟电厂,主要为商业楼宇、充电桩、分布式光伏和储能嘉兴虚拟电厂管理平台已接入4920MW负载资源,涵盖储能、空调负荷、充电桩、光伏电站、5G基站等。 同时,电网公司也加大力度,组织利用虚拟电厂负荷资源进行调峰填谷,立足“引领世界、掌握电网主动权、做企业主体”的建设模式,进一步为虚拟电厂盈利创造条件, 而未来综合智慧零碳电厂的快速发展,必然离不开企业微电网的智能化改造。
2.2、新能源建设成本大幅降低
随着电改向深水区,从电力企业的角度来看,如果不合理利用和调度企业内部的新能源和负荷资源,企业的用电成本不降不降,对于高耗能企业来说,将进一步压缩企业的利润空间。 2024年以来,国内光伏锂电池产能过剩,导致光伏组件和储能系统大幅增加。 历史上第一次光伏组件出现每瓦1元以下,仅为去年同期的50%左右。 储能锂电池**也大幅下跌,储能系统平均投标价格甚至低至09元Wh,与一年前约2元Wh的成本相比下降了50%以上,这也导致光伏和储能系统建设的投资成本越来越低,投资回报率越来越高。 本着谁投资、谁受益的原则,也是企业投资建立自己的微电网能效体系的最佳时机,这也将为企业在未来的能源转型中提供更大的话语权和灵活性。
3 安科锐企业微电网能效系统解决方案
Acrelems企业微电网能效系统集企业用电监控、能耗统计、电能质量分析治理、智能照明控制、主要用能设备监控、充电桩运行管理、分布式光伏监控、储能管理等功能于一体,用户可以在全球范围内对企业微电网进行集中监控、统一调度、统一运维。通过一个平台整体,帮助企业提高供电可靠性,就地消纳新能源发电,提高用电效率,降低用电成本,如图1所示。
图1 企业微电网能效系统示意图
企业微电网能效系统包括现场功率传感器、边缘计算网关和能效管理软件。 功率传感器用于对企业的负荷设备和分布式发电设备进行监测和控制,传感器的数据连接到边缘计算网关,每个网关都可以看作是一个区域总部,收集接收到的传感器数据进行协议转换并上传到acrelems企业微电网能效管理软件或**第三方平台, 网关可以根据预设的阈值或自动习进行逻辑计算,并执行acrelems执行的指令。Acrelems可以看作是企业微电网的总部,根据网关上传的数据生成各种图表、控制策略和分析结论,并响应虚拟电厂的调度指令,如图2所示。
图2 企业微电网能效系统网络架构
企业微电网能效系统功能
电源监控
对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流板、母线、无功补偿柜、电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接触温度进行实时监测和控制,监测企业微电网主电路的电能质量并进行管理, 及时处理故障并发布报警信息,提高企业供电的可靠性。
图3 电源监控功能。
能耗分析
收集企业电、水、气等能源消耗能耗情况,进行分类分项的能耗统计,计算单位面积或单位产品的能耗数据及趋势,根据主要用能设备能效诊断能效,计算企业碳排放量,为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支撑。
图4 能耗分析。
照明控制
智能照明控制功能可根据企业情况实现定时控制、光感控制、场景控制、调光控制等,并结合红外传感器和超声波传感器,可开灯、关灯,根据系统的控制策略实现集中控制, 从而为企业节约照明用电。
图5 灯光控制功能。
分布式光伏监控
监控企业分布式光伏电站运行情况,包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电和收益统计、光伏发电功率控制等。
图6 分布式光伏发电监测。
储能管理
监控储能系统、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)的运行情况,包括运行模式、功率控制模式、功率、电压、电流、频率等预定值信息,储能电池的充放电电压、电流、SOC和温度,根据企业和储能电池的峰谷特点,制定储能系统的充放电策略。电价波动及上级平台指令,控制储能系统充放电,实现调峰填谷,降低企业用电成本。
图7 储能管理
充电桩的运营和管理
监控企业充电桩运行状态,提供充电桩充电管理和状态监控功能,根据企业负荷率变化和虚拟电厂调度指令调整充电桩充电功率,使企业微电网稳定安全运行。
图9 充电桩管理。
需求响应
根据企业负荷波动数据,结合虚拟电厂调度指令,决定如何参与电网需求响应,平台可以通过向储能系统下达控制策略来调整充电和发电时间。 平台在需求响应期间调整可控负载功率,停止向可中断负载供电,并可根据公司可控负载数据制定需求响应控制策略,实现一键响应。
此外,公司还具备电能质量监测与治理、电气安全监测、电力预付费管理、设备台账、运维工单管理、三维建模等功能,帮助电力企业实现供配电网数字化管理。
企业微电网能效系统硬件设备
除软件外,安科锐还拥有企业微电网能效系统的现场传感器、边缘计算网关等设备,形成完整的“云边端”能源互联网系统,包括高低压配电综合保护与监控产品、电能质量监测装置、电能质量治理、照明控制、新能源充电桩、电气消防解决方案、 等,可为企业微电网能效系统建设提供一站式服务,部分设备如表1所示。
表1 企业微电网能效系统建设部分硬件设备
未来展望
面向未来,Acrelems企业微电网能效系统将结合行业特点,服务企业“双碳”目标,积极利用安科锐“云-边-端”能效系统和企业微电网能效管理技术积累,帮助企业改造传统电网,推动企业微电网向更智能的升级, 更安全、更友好的智慧能源系统。未来,在新的电力系统中,许多企业微电网将通过一体化的智慧零碳电站调度平台,与大电网的交互越来越频繁,提前建立并适应企业微电网能效体系的企业将拥有更多的话语权。