一、引言

在能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的大背景下，工業(yè)園區(qū)面臨著提高能源利用效率、降低能源成本、增強(qiáng)能源供應(yīng)穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。安科瑞 EMS 綜合化源網(wǎng)荷儲(chǔ)充一體化管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為工業(yè)園區(qū)提供了全面、智能的能源管理解決方案。該系統(tǒng)融合先進(jìn)的技術(shù)，將能源的生產(chǎn)（源）、傳輸分配（網(wǎng)）、消耗（荷）、存儲(chǔ)（儲(chǔ)）以及電動(dòng)汽車充電（充）等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)整合與協(xié)同管理，助力工業(yè)園區(qū)實(shí)現(xiàn)能源的高效利用與優(yōu)化配置。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞 EMS 系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層組成。

設(shè)備層：涵蓋各類能源轉(zhuǎn)換與監(jiān)測設(shè)備。在 “源” 端，有光伏逆變器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器等，用于采集新能源發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如光伏板的輸出電壓、電流、功率，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)電量等。“荷” 側(cè)則部署多功能電力儀表、智能電表等，對園區(qū)內(nèi)不同企業(yè)、不同區(qū)域的用電負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量與實(shí)時(shí)監(jiān)測，包括各支路的電壓、電流、有功功率、無功功率等參數(shù)。在 “儲(chǔ)” 方面，電池管理系統(tǒng)（BMS）密切監(jiān)控儲(chǔ)能電池的電壓、電流、溫度、荷電狀態(tài)（SOC）等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，保障儲(chǔ)能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）實(shí)現(xiàn)電能的交直流轉(zhuǎn)換，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電過程。對于 “充”，充電樁監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)掌握充電樁的工作狀態(tài)、充電功率、充電量以及充電車輛信息等。

網(wǎng)絡(luò)通信層：運(yùn)用多種通信技術(shù)與協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。常見的有 Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870 - 5 - 101/103/104 等工業(yè)通信協(xié)議，支持 RS485、CAN 總線、以太網(wǎng)等通信接口方式。通過這些通信手段，將設(shè)備層采集到的海量數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確地傳輸?shù)秸究貙樱瑫r(shí)將站控層下達(dá)的控制指令及時(shí)送達(dá)各設(shè)備執(zhí)行單元。對于一些分布式能源站點(diǎn)和遠(yuǎn)程充電樁，還可采用無線通信技術(shù)，如 4G、5G、NB - IoT 等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，打破地域限制，提升系統(tǒng)的覆蓋范圍與管理靈活性

站控層：作為系統(tǒng)的核心大腦，由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控軟件以及各類應(yīng)用模塊組成。服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理與分析，強(qiáng)大的計(jì)算能力能夠?qū)崟r(shí)對大量能源數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，生成有價(jià)值的信息。數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)歷史能源數(shù)據(jù)，包括設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)等，為能源分析、趨勢預(yù)測和決策制定提供數(shù)據(jù)支撐。監(jiān)控軟件以直觀的人機(jī)交互界面呈現(xiàn)能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將園區(qū)內(nèi)能源的生產(chǎn)、傳輸、消耗、存儲(chǔ)等情況以圖表、曲線、地圖等形式生動(dòng)展示，便于管理人員全面、清晰地了解能源系統(tǒng)全貌。各類應(yīng)用模塊則實(shí)現(xiàn)了諸如能源監(jiān)測、負(fù)荷預(yù)測、優(yōu)化調(diào)度、故障診斷等豐富功能，通過智能化算法和策略，對能源系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)控制與管理。

三、功能優(yōu)勢

能源實(shí)時(shí)監(jiān)測與全景展示：對工業(yè)園區(qū)內(nèi)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)充各環(huán)節(jié)進(jìn)行 24 小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測。管理人員可通過監(jiān)控界面，一目了然地看到光伏電站的實(shí)時(shí)發(fā)電量、電網(wǎng)的供電質(zhì)量（電壓、頻率、諧波等參數(shù)）、不同企業(yè)和區(qū)域的用電負(fù)荷大小及變化趨勢、儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)和剩余電量，以及充電樁的使用情況等。系統(tǒng)以直觀的圖形化界面，如園區(qū)能源拓?fù)鋱D，將能源的流動(dòng)路徑清晰呈現(xiàn)，幫助管理者快速掌握能源系統(tǒng)的整體運(yùn)行態(tài)勢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題。

負(fù)荷預(yù)測與優(yōu)化調(diào)度：利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、氣象信息、生產(chǎn)計(jì)劃等多維度數(shù)據(jù)，對園區(qū)未來的用電負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。基于負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，結(jié)合實(shí)時(shí)能源價(jià)格、電網(wǎng)調(diào)度指令以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)生成最優(yōu)的能源調(diào)度策略。在用電低谷期，利用低價(jià)電能對儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，同時(shí)合理安排可調(diào)節(jié)負(fù)荷進(jìn)行生產(chǎn)；在用電高峰期，優(yōu)先調(diào)度儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，減少電網(wǎng)購電，降低用電成本，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間的協(xié)同優(yōu)化，保障能源供需平衡，提高能源利用效率。

儲(chǔ)能系統(tǒng)智能管理：實(shí)現(xiàn)對儲(chǔ)能系統(tǒng)的全方位智能管控。根據(jù)電網(wǎng)需求和園區(qū)用電情況，精確控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電時(shí)機(jī)和功率大小。在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或出現(xiàn)故障時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，充當(dāng)備用電源，保障園區(qū)內(nèi)關(guān)鍵負(fù)荷的持續(xù)供電，提高供電可靠性。通過對儲(chǔ)能電池的實(shí)時(shí)監(jiān)測與健康管理，合理安排充放電循環(huán)，延長電池使用壽命，降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)維成本。例如，當(dāng)檢測到電池溫度過高時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)散熱裝置；當(dāng)電池 SOC 低于設(shè)定閾值時(shí)，調(diào)整充放電策略，避免過度放電對電池造成損害。

充電樁有序充電與管理：考慮到電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的隨機(jī)性和波動(dòng)性可能對電網(wǎng)造成沖擊，EMS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了充電樁的有序充電控制。根據(jù)變壓器的剩余容量、實(shí)時(shí)電價(jià)以及車輛的充電需求，智能分配充電樁的充電功率和時(shí)間。在電網(wǎng)負(fù)荷較低時(shí)，允許充電樁以較大功率快速充電；在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，降低充電樁的充電功率或延遲充電時(shí)間，避免集中充電導(dǎo)致電網(wǎng)過載。同時(shí)，系統(tǒng)還提供充電樁運(yùn)營管理功能，包括充電費(fèi)用結(jié)算、用戶信息管理、充電樁故障報(bào)警與報(bào)修等，提升充電樁的運(yùn)營效率和用戶體驗(yàn)。

電氣安全與故障預(yù)警：具備完善的電氣安全監(jiān)測與故障預(yù)警功能。通過在配電系統(tǒng)中安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流互感器、溫度傳感器等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣線路的漏電、過載、短路、溫度過高等安全隱患。一旦檢測到異常情況，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，并通過短信、郵件等方式通知相關(guān)管理人員，以便及時(shí)采取措施排除故障，防止電氣事故的發(fā)生。此外，系統(tǒng)還能對故障進(jìn)行智能診斷，分析故障原因和影響范圍，為維修人員提供維修指導(dǎo)，縮短故障處理時(shí)間，保障園區(qū)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

四、應(yīng)用案例分析

以某高科技工業(yè)園區(qū)為例，該園區(qū)入駐了眾多電子、通信等高新技術(shù)企業(yè)，用電負(fù)荷大且對供電可靠性要求高。園區(qū)引入安科瑞 EMS 綜合化源網(wǎng)荷儲(chǔ)充一體化管理系統(tǒng)后，取得了顯著成效。

能源成本降低：通過實(shí)施負(fù)荷預(yù)測與優(yōu)化調(diào)度策略，充分利用園區(qū)內(nèi)的分布式光伏能源，并合理調(diào)配儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行峰谷套利。在過去一年中，園區(qū)的電費(fèi)支出降低了 [X]%，其中通過峰谷電價(jià)差實(shí)現(xiàn)的套利收益達(dá)到了 [具體金額] 萬元。同時(shí)，通過對充電樁的有序充電管理，避免了因充電負(fù)荷過大導(dǎo)致的變壓器擴(kuò)容需求，節(jié)省了潛在的設(shè)備投資成本 [具體金額] 萬元。

能源利用效率提升：源網(wǎng)荷儲(chǔ)充的協(xié)同運(yùn)行使得園區(qū)的能源利用效率大幅提高。分布式光伏的就地消納率從原來的 [X]% 提升至 [X]%，減少了光伏電力的棄光現(xiàn)象和電網(wǎng)傳輸損耗。儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用有效平抑了負(fù)荷波動(dòng)，提高了電力設(shè)備的利用率，使得園區(qū)整體電力設(shè)備的平均負(fù)載率提升了 [X] 個(gè)百分點(diǎn)，降低了能源浪費(fèi)。

供電可靠性增強(qiáng)：在夏季用電高峰期，電網(wǎng)供電緊張時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)，為園區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵企業(yè)和設(shè)施提供備用電源，保障了生產(chǎn)的連續(xù)性。過去一年中，園區(qū)因電網(wǎng)故障導(dǎo)致的停電次數(shù)從原來的每年 [X] 次降低至 [X] 次，停電時(shí)間累計(jì)縮短了 [X] 小時(shí)，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了園區(qū)對企業(yè)的吸引力。

五、結(jié)論

安科瑞 EMS 綜合化源網(wǎng)荷儲(chǔ)充一體化管理系統(tǒng)為工業(yè)園區(qū)提供了創(chuàng)新、高效的能源管理模式。通過對能源全流程的精細(xì)化管理與協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了能源成本降低、利用效率提升和供電可靠性增強(qiáng)的多重目標(biāo)，有力推動(dòng)了工業(yè)園區(qū)的綠色、可持續(xù)發(fā)展。隨著能源技術(shù)的不斷進(jìn)步和能源管理需求的日益增長，該系統(tǒng)有望在更多工業(yè)園區(qū)得到廣泛應(yīng)用，并持續(xù)升級優(yōu)化，為工業(yè)領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)更大力量。

審核編輯 黃宇