胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

1. 工業(yè)園區能源數字化系統構成

把一個(gè)工業(yè)園區的能源系統看成一個(gè)微網(wǎng)，這個(gè)能源微網(wǎng)可能由微電網(wǎng)、給/排水網(wǎng)、供冷/熱管網(wǎng)、燃氣管網(wǎng)等等組成。要提高園區的能源利用效率，管理者首先要實(shí)現對園區各類(lèi)能源的精細化管理，實(shí)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(gè)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(gè)維度。

圖1 園區微電網(wǎng)數字化系統的三維構成

物理系統是能源的物質(zhì)基礎,實(shí)現能源生產(chǎn)、傳輸、供應等功能，以微電網(wǎng)為例，包括市電、新能源(光伏、風(fēng)力發(fā)電等)、變壓器、輸配電開(kāi)關(guān)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(shí)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?jì)x表、電量變送器、電能質(zhì)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(guò)簡(jiǎn)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(guò)邊緣計算網(wǎng)關(guān)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(wù)和控制、運維功能，網(wǎng)絡(luò )架構見(jiàn)圖2。

圖2 能源數字化建設網(wǎng)絡(luò )架構

2. 工業(yè)園區能源數字化系統功能

AcrelEMS工業(yè)園區能源管理系統幫助搭建工業(yè)園區的能源計量體系和能源管理，結合物聯(lián)網(wǎng)、大數據技術(shù)，可實(shí)現園區電網(wǎng)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(yíng)管理、分布式光伏監控、儲能控制管理、用水監測、暖通管網(wǎng)監測、環(huán)境監測、能源計費等功能，通過(guò)一套平臺實(shí)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(wǎng)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(wú)功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數、運行狀態(tài)、漏電電流、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和控制，監測園區電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理，對故障及時(shí)處理并發(fā)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?jì)x表及電能質(zhì)量監測裝置，協(xié)助管理者進(jìn)行光伏發(fā)電效率分析、發(fā)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(fā)電曲線(xiàn)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(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)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(shí)現削峰填谷，促進(jìn)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(jìn)行分類(lèi)分項能耗統計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進(jìn)行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為園區實(shí)現能源精細化管理，制定碳達峰、碳中和路線(xiàn)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(guò)對園區建筑內部和公共照明的集中控制、感應控制、定時(shí)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(guò)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(xié)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(chǎn)計劃等，預測園區功率需求、光伏發(fā)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(jìn)行統一協(xié)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(yōu)化用能結構提供技術(shù)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(kāi)安裝于現場(chǎng)的各類(lèi)感知設備，包括高低壓配電保護控制裝置、監測和計量?jì)x表、電量變送器、電能質(zhì)量分析治理設備、照明控制器、有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)溫度傳感器、水表、燃氣表、能量表等各類(lèi)產(chǎn)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(wù)。

4. 工業(yè)園區能源數字化系統的建設意義

園區作為實(shí)體經(jīng)濟主戰場(chǎng)，未來(lái)隨著(zhù)經(jīng)濟持續增長(cháng)能耗總量和碳排放總量仍將繼續增長(cháng)。要實(shí)現雙碳計劃，工業(yè)園區節能減排任務(wù)相當緊迫，碳排放評價(jià)試點(diǎn)產(chǎn)業(yè)園區也開(kāi)始實(shí)施，如果我們還在依靠傳統的手段來(lái)管理園區的能源體系顯然是不可取的。國家主管部門(mén)陸續出臺政策推動(dòng)產(chǎn)業(yè)園區數字化轉型，打造綠色低碳產(chǎn)業(yè)園區，因此園區的能源數字化管理系統也是勢在必行。