江苏安(an)科瑞電器製造有限公司 214400
杨興媚
為加快推進國家“雙碳”战略和新型能源體系(xi)建設，努力(li)實現负荷準確控(kong)製和用戶精細(xi)化管理，按(an)照“政府主导、電網組織、政企协同(tong)、用戶實施”的指导原則，多地成(cheng)立市/縣級管理中心，包括浙江宁(ning)波、慈溪(xi)、辽宁大连(lian)、湖南株洲(zhou)、娄底(di)、湖北宜昌、黄(huang)冈(gang)、山西臨汾等地(di)，標志着(zhe)各地在能源领域数字化改革邁(mai)出了實質性的關键一步，對(dui)加快推進新型能源體系建設、實施能源大数據战略、发展数字經濟、建設智慧城市具有重要意義。比如宁(ning)波市能源大数(shu)據管理中心已接入宁波1萬余(yu)戶規上企(qi)業及3079家用能企業用能数據、698個公共建筑單位(wei)空調负荷数據(ju)，上線了公共建筑空調(diao)负荷管理、產業園能源管理、綠(lv)色工廠能源(yuan)监測等20余項能源大数據產品。
以上市級電力负荷管理中(zhong)心建設(she)安科瑞也部分參與，本文結合(he)城市新型智慧能源體系對能源数字化(hua)系統的要求和安科瑞能源数字化技術，為(wei)能源互聯、交互以及协調優化，持續推進(jin)新型能源體系建設提(ti)供初步解決方案。
1. 綜合智慧能源系統概述
傳統的能源管理(li)系統模式围繞單一主體進行電力等能源的监測已經无法(fa)满足新型能源體系需求，而科學、系統性的綜合智慧能源(yuan)管理采用大数(shu)據信息集成模式,既實現了對新能源消(xiao)納的優化和能源利用效率的改善,還實現了單一設備節(jie)能向智能化、系(xi)統化等方向轉(zhuan)變。綜合智慧能源管理系統實現了對能源系統各個單元(yuan)的数據進行采集和监(jian)測、预測與管理,从而為(wei)高質量利用能源和提供服務打下了(le)良好的基礎，各地建設(she)電力(li)负荷中心的目的也是如此。綜合(he)智慧能源系統(tong)根據動態能源价格機製，以電網(wang)、分(fen)布式发電、储能系統、可調(diao)负(fu)荷、電動汽车充電桩為物理(li)基礎,根據不同阶段的電力需求進行自動調節,保障電力系統的稳定運行。总(zong)體上來說,綜合智慧(hui)能源管理系(xi)統已經成為新型能源體系建設的重要環節。
2. 綜合智慧能源管理系統总體架構
綜合智慧能源管理(li)系統的參與方很多(duo)，包括電網、能源服務商(shang)、大中小微用(yong)能企業甚至個人(ren)等，这是一個需要多方參與的系統，系統需要有很(hen)好(hao)的兼容性和易用性。首先,系統的設計需要支持多種工業接口的應用,如第三方系統接(jie)口、智能感知設備接口(kou)以及用能(neng)設備等。其次,系統(tong)需要支持方便的数據(ju)获取和互動，包括移動端APP、小程序、WEB端等。此外,系統需要接入的智能設(she)備分布廣，数(shu)量大(da)，可以根據實(shi)际需求和網絡情况,實現有線和(he)无線混合組網模式，能够實現對各種(zhong)能源的数據進(jin)行采集、分析和優化控製管理，如圖1所示。
圖1 綜合智(zhi)慧能(neng)源管理系統架構
3. 綜(zong)合智(zhi)慧能源管理系統软件架構
软件架構(gou)主要包括感知(zhi)層、数(shu)據層、應用層、展現層，如圖2所示。感知層是由現場保護(hu)、測量、控製設備(bei)和其它子系統組成，通過有線/无線方式傳輸至数據(ju)中臺；中(zhong)臺负責数據采集、数據處理、存储和(he)交(jiao)互，並分发給各(ge)類(lei)應用層；應用層根(gen)據用戶需要，从能源供應、能源管理(li)、负荷管(guan)理、能耗分析预測、能源運維(wei)運營等多個角度使用数據(ju)，並展(zhan)示給不(bu)同的使用者，完成能源管理(li)功(gong)能。綜合智慧管理系統可以實現對多種類型的能源介(jie)質数(shu)據進行實時的采集和监控,並利用数字化技術更加直觀地對能源数據進行展示和(he)調控(kong)，使(shi)能源得到更(geng)好的利用。
圖2 綜(zong)合智(zhi)慧能源管理系統软件架構
4. 安科瑞綜合智(zhi)慧能源管理系統的應用
AcrelEMS企業(ye)微(wei)電網能效管理系統和Acrel-EIOT能源物聯網平臺解決方案正是基於上(shang)述理(li)念而設計的綜合智慧能源管理系統。AcrelEMS企業微電網能(neng)效管理系統是针對行業用戶的能(neng)源管理平臺，包括医疗建筑、教育建筑、高速公路、電子廠房等，提供基於行業特(te)點細(xi)分的能效管理解決方案；而Acrel-EIOT能源(yuan)物聯網云平臺针對地域(yu)分散、数(shu)量衆多的物聯網設(she)備，提供免調(diao)試方案，方便中小微用戶更(geng)方便的把設備接入平臺並(bing)低成本获取所需数據，比(bi)如充電桩運營(ying)、分散的能(neng)源計量(liang)和收費等，對用戶无地域限製、无專業技能要求，目前已經為多個(ge)國家的用戶提供能源数(shu)據服務。兩套系(xi)統基於同樣的数據中臺，衍生(sheng)不同的應用(yong)為不同類型的用戶提供覆盖“源網荷储充維”一體化的能源管理解(jie)決方(fang)案，並根據用(yong)戶設置的策略來管理能源的使用和調(diao)度。
4.1 基於行業(ye)能效提升的AcrelEMS企(qi)業微電網能效管理(li)系統應用
AcrelEMS企業微電網能效管理系統提(ti)供基於行業特點細(xi)分的能效管理解決方案，支持(chi)有線/无線方案接入各類(lei)智能設(she)備，並提供多種第三(san)方系統接口协(xie)議，融合(he)企業微電網電力监控、能耗(hao)統計、電能質量分析及(ji)治理、智能(neng)照明控製、主要用能設(she)備(bei)监控、充電桩(zhuang)運(yun)營管理、分布式光伏监控、储(chu)能管理等功能，通過(guo)一個平臺即可全(quan)局、整體的對企業電(dian)網(wang)進行進行集中监控、統(tong)一調度、統一運維(wei)，满足企業用電可(ke)靠(kao)、安全、節約、有序用電(dian)要(yao)求。平臺支(zhi)持中英文切(qie)换，現已應用於(yu)多個行業和地區用戶侧能源(yuan)管理和電力運維平臺，單個平臺已接入1600多個用戶變電所数據，提供能源分析(xi)和運維管理功(gong)能。
圖3 AcrelEMS能效管理平臺應用
電力监控
對企業高低壓變(bian)配電系統的變壓器(qi)、断路器、直流屏、母排、无功补(bu)偿柜及電缆等(deng)配電相關設備的電氣參数、運行状(zhuang)態、接點温度進行實(shi)時监測和控製(zhi)，监測企業微電網主要(yao)回路的電(dian)能質量並進行治理，對故障及時處(chu)理並发出告警(jing)信息，提高企業供電可靠性。
圖4 電力监控功能
能耗分析
采集企業電(dian)、水、燃氣等能源消耗，進(jin)行分類分項能耗(hao)統計，計算單(dan)位面积或單位產品的能耗数據以及趨勢，對標主(zhu)要用能設備能效進行(xing)能效诊断，計算企業碳排放，為企(qi)業製定碳達峰(feng)、碳中和路線提(ti)供数據支持。
圖5 能耗分析功能
照明控製
智(zhi)能照(zhao)明控製功能可以根據企業情况實現定時控製、光照感應控製、場景控製、調(diao)光控製等，並結合紅外(wai)傳感(gan)器、超聲波傳感器，實現人來燈亮、人走燈滅，並可以根據系統的控製策略實現集中控(kong)製(zhi)，為企業節約照明用電(dian)。
圖6照明控製功能
分布式光伏监控
监測(ce)企業分布式光伏電站運行情况，包括逆變器(qi)運行数據、光伏发電效率分析、发電量及收益(yi)統計以及光伏发電功率(lv)控製。
圖7 分布式光伏发電监測
储能管理
监測储(chu)能系統、電池管理系(xi)統(BMS)和储能變流器(PCS)運行，包(bao)括運行模式(shi)、功率控製(zhi)模式，功率、電壓、電(dian)流(liu)、頻率(lv)等预定值信息、储能電池充放電(dian)電壓、電(dian)流(liu)、SOC、温度，根據企業峰(feng)谷特點和電价波動(dong)以及上級平臺指令設置储能系統的充放電策略，控製储能系統充放電，實現削峰填(tian)谷(gu)，降低企業用電成本。
圖8 储能管理
充電桩運營管理
监測企業充電桩的(de)運(yun)行状態，提(ti)供充電桩收費管理和状態监測功能，並根據企業负荷率變化(hua)和虚擬電廠的調度指令調節充電桩的充電功率(lv)，使企業(ye)微電網稳定安全(quan)運行。
圖9 充電桩管理
4.2 基於大数(shu)據的Acrel-EIOT能源物(wu)聯網平臺應用(yong)
Acrel-EIoT能源物聯網平臺是(shi)一套基於物聯網(wang)数據中臺，執行統一的上(shang)下行数據(ju)標準，為互聯網用戶提供能源物(wu)聯網数據服(fu)務的PAAS平臺，平(ping)臺支持中(zhong)英文切换和自定義功能設置。用戶安裝物聯網傳感器(qi)安裝后掃碼操作即可把設備接入(ru)Acrel-EIoT平臺，使用手機(ji)和電脑得到所需的行業数(shu)據服務，无需關注平臺本(ben)身，不再需要知道下行(xing)硬件的結構(gou)和协議，不(bu)需要用戶有專業的知识即可使用(yong)，目前(qian)已經多個國家的用戶提供基於安科瑞(rui)產品的能源数據服務。
自定義駕驶舱
可根據用戶的關注點自行(xing)绘(hui)製所需的駕驶舱頁面，包括能源预(yu)收費(fei)、充電桩運(yun)營、電梯、空調、照明等各種設備(bei)的能耗統(tong)計、收益統計、運維情况等。
圖10 能(neng)源物聯網駕驶舱定義(yi)
数據采集和数據监測
實時监(jian)測各配電柜的電壓(ya)、電流等電力參数，實現遥(yao)測、遥信、遥控。實時监測各配電室温湿度、煙感(gan)、水浸(jin)等(deng)環境參数。监視變壓器的運行状態及用能參数，測算损(sun)耗，找(zhao)出經濟運行區間，降低能源损耗。
圖11 数據采集和监測
能耗統計分析
主要(yao)是對能耗的(de)数據、能耗分項以及區域能耗和(he)能耗指標等進行統計(ji)。其中(zhong)還包含总(zong)能耗定比,也就是指實际消耗的能量所占據总能量的百分比,並利用各(ge)種圖形的方式進行(xing)表示，用於綜合(he)能耗分析。
圖12 能耗統計分析
電氣和消防安全管理
接(jie)入電氣火災探測器、无(wu)線測温傳感器、智能断路器等設(she)備(bei)，對(dui)配電回路的剩余電流、線缆温度(du)等火災危险參数進行(xing)實時监控和管理。在消防(fang)水池、消防水(shui)箱等地方安裝消防水位表，檢測(ce)消防水位的變化(hua)；消防水管、喷淋等地方安(an)裝(zhuang)消防水壓表，檢測消(xiao)防管道的壓力。在家庭、宾館(guan)、公寓等存在煙雾、可(ke)燃氣體的室内(nei)場所，安裝独立式煙感或可燃氣體探測器，檢測这些場所是(shi)否存在煙雾和可燃氣體。
圖13 電氣消防安全管理
能源收費管理
適用於物業租赁方對出租物業的(de)能源收費管理，支持水電一體(ti)化收費(fei)管理，具備(bei)租(zu)戶開戶、銷戶、退差操作，支持分時電价和阶梯電价設(she)置(zhi)和功率過载阈值設置，可對接(jie)支付應用程序(xu)實現自助支付。
圖14 能耗收費管理
充電桩運營管理
当用戶要管理多個充電站的充電桩時可把充電桩(zhuang)自(zi)助接入平臺，實現對充電桩状態的(de)监測和(he)掃碼、刷卡充電收費(fei)管理。在用電高峰(feng)期如充電负荷過高超出供電變壓器承受範围還可以(yi)自動設置充電功率限製或新增充電限製，或(huo)投入新能源(yuan)，確保能源供應安全。
圖15 充電桩運營管理
照明控製管理
可远程控(kong)製照明設備(bei)的開關，並(bing)可以根據光照度(du)、經纬度日(ri)出日落時間和時間設置策略來自動控製燈光，節約照明能源。
圖16 照明控製管理
碳排放分析
統計用戶的碳排放量並追(zhui)蹤碳排放足迹，提供(gong)碳排放清單，進行配额核(he)算和配额考(kao)核。
圖17 碳排放分析
4.3 安科瑞(rui)綜合智慧能源管(guan)理感知設備
安科瑞针(zhen)對綜合智慧能源管理系統除了软件外(wai)，還具(ju)備現場傳(chuan)感器、智能網關等設備，組(zu)成了完(wan)整的“云-边-端”数字化(hua)體系，具體包括高低(di)壓配電綜合保護和监測產(chan)品、電能(neng)質量在線监測裝置、電能質量治理、照明控製、新能源充電桩、電氣消防類解決方案等，可以(yi)為(wei)企業微電網数字化提供一站式服務能力，部分設(she)備见表1。
綜合(he)智慧能源管理系統設計和應用(yong)為新型能源體系的能源数字化管理提供了解決方案，為系統海量数據连(lian)接提(ti)供了技術上的支持。AcrelEMS企業(ye)微(wei)電網能效管理系統和Acrel-EIOT能源物聯網(wang)平臺配合安科瑞感知設(she)備，為各行業大中小微型用戶提供個性化能源管理方案，支持用戶對(dui)能源系統(tong)的数字化监測和多源自動协同管理，帮助用戶提高能源使用安(an)全和提高能源使用效率(lv)，為建立稳定安全的(de)新型(xing)能源體系貢献力量。
工矿企業