安科瑞電氣股份有限公司

摘要

在 “雙碳” 戰(zhàn)略深入推進、交通領域綠色低碳轉型加速的背景下，如何將高耗能的交通基礎設施轉化為綠色能源的重要載體，成為行業(yè)探索的關鍵方向。高速公路作為國家重要交通網(wǎng)絡，其沿線廣闊的路域空間（如邊坡、服務區(qū)、隧道等）為分布式光伏等新能源應用提供了天然場景。隨著新能源技術升級與智慧能源管理體系的發(fā)展，交通與能源的深度融合（“交能融合”）成為推動交通產(chǎn)業(yè)綠色化、智能化的重要路徑。在此趨勢下，山東高速集團率先布局，從 2021 年建設全國首個規(guī)模化高速公路邊坡光伏項目起步，逐步探索出覆蓋多場景的路域光伏解決方案，推動高速公路從傳統(tǒng)能源消費者向綠色能源產(chǎn)銷者轉型。

引言 易允恒 18702125179

近年來，山東高速集團以 “雙碳” 戰(zhàn)略為引領，深耕交能融合創(chuàng)新實踐，構建起覆蓋高速公路全場景的綠色能源體系。從全國首個規(guī)模化邊坡光伏項目落地，到如今路域光伏年均發(fā)電約 7.8 億千瓦時、年減排二氧化碳約 69 萬噸，其發(fā)電量占全國路域光伏總容量的 70%，成為行業(yè)標桿。通過創(chuàng)新光伏與高速公路一體化設計、搭建多尺度區(qū)域微電網(wǎng)，山東高速將光伏應用從服務區(qū)屋頂拓展至邊坡、隧道、聲屏障等全場景，并依托智慧能源管控系統(tǒng)實現(xiàn) “自發(fā)自用優(yōu)先” 的能源調(diào)配。從液冷超充充電樁的便利服務到虛擬電廠試點的探索，山東高速正以技術升級推動角色轉型，為現(xiàn)代交通產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展提供 “山東方案”。然而，隨著規(guī)模擴大與場景復雜化，現(xiàn)有能源管理系統(tǒng)在精準調(diào)度、多能協(xié)同等方面的短板逐漸顯現(xiàn)，亟需更智慧化的系統(tǒng)支撐深度轉型。

1.能融合深化中的能源管理需求：從基礎調(diào)度到智慧協(xié)同

隨著路域光伏規(guī)模化布局與 “光儲充換” 一體化設施的加密，山東高速的能源管理場景已從單一光伏應用升級為多源協(xié)同、產(chǎn)銷聯(lián)動的復雜系統(tǒng)，對能源管理的精準性、靈活性提出了更高要求。這種需求升級既是技術迭代的必然結果，也是實現(xiàn) “電盡其用” 目標的核心支撐。

在基礎調(diào)度層面，現(xiàn)有系統(tǒng)已實現(xiàn) “自發(fā)自用優(yōu)先” 的初步目標，但面對多元化場景仍顯不足。以濟菏高速公路為例，其涵蓋收費站、邊坡、隧道等 12 類光伏應用場景，用電負荷涉及充電樁、地源熱泵、照明等 20 余種設備，不同場景的發(fā)電特性與用電需求存在顯著差異：邊坡光伏受天氣影響波動大，服務區(qū)充電樁則呈現(xiàn)早晚高峰的脈沖式負荷。現(xiàn)有管控系統(tǒng)雖能完成光伏與市政電網(wǎng)的基礎調(diào)配，但在極端天氣下的負荷預測準確率僅為 75%，儲能 “充電寶” 的充放電策略缺乏動態(tài)優(yōu)化，導致約 8% 的光伏發(fā)電量因調(diào)度不及時而浪費。梁山東收費站的實踐顯示，當多場景用電負荷疊加時，系統(tǒng)響應延遲可達 2 分鐘，存在能源供需失衡的潛在風險。

在規(guī)模化協(xié)同層面，虛擬電廠試點暴露出現(xiàn)有系統(tǒng)的協(xié)同能力短板。山東高速在濟青高速中線的 14 兆瓦時虛擬電廠試點中，需整合龍泉收費站屋頂光伏、樞紐立交邊坡光伏與填土邊坡儲能設備的資源，但現(xiàn)有系統(tǒng)僅能實現(xiàn)單點數(shù)據(jù)采集，缺乏全域能源數(shù)據(jù)的實時聚合分析能力。在參與電力市場交易時，因無法精準預測各節(jié)點的發(fā)電潛力與用電缺口，報價策略保守，導致綠電交易溢價率較行業(yè)平均水平低 5 個百分點。這種 “分散管理、協(xié)同不足” 的現(xiàn)狀，制約了路域光伏從 “規(guī)模發(fā)電” 向 “效益發(fā)電” 的轉型。

更核心的需求在于全生命周期的能效優(yōu)化。路域光伏設施分布分散，邊坡、隧道等場景的運維難度大，現(xiàn)有系統(tǒng)缺乏對光伏組件健康狀態(tài)的實時監(jiān)測，組件故障平均發(fā)現(xiàn)時間長達 3 天，影響發(fā)電效率。同時，隨著 3.0 版本光伏組件的全面應用，其與儲能設備、充電樁的技術適配性要求更高，傳統(tǒng) “經(jīng)驗型” 調(diào)度已無法滿足多設備協(xié)同的精度需求。數(shù)據(jù)顯示，通過智慧化策略優(yōu)化，路域光伏的綜合發(fā)電效率可再提升 10%，運維成本降低 15%，這正是推動能源管理系統(tǒng)升級的直接動力。

從行業(yè)趨勢看，能源管理正從 “被動響應” 向 “主動預測” 轉型。當新能源發(fā)電全面入市交易后，電價波動、負荷波動與發(fā)電波動的三重不確定性交織，要求系統(tǒng)具備 “預測 - 優(yōu)化 - 交易 - 反饋” 的閉環(huán)能力。山東高速計劃未來三年將路域光伏規(guī)模擴大至年均發(fā)電 15 億千瓦時，虛擬電廠調(diào)節(jié)容量提升至 500 兆瓦時，這種跨越式發(fā)展亟需一套能覆蓋 “發(fā)電預測 - 負荷調(diào)度 - 市場交易 - 運維管理” 全鏈條的智慧能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)從 “基礎調(diào)度” 到 “智慧協(xié)同” 的質變。

2.安科瑞分布式光伏+儲能+充電樁協(xié)同優(yōu)化解決方案

2.1安科瑞智慧能源管理平臺

AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預測、動態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

2.2平臺結構

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充”各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規(guī)負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進行優(yōu)化控制，促進新能源消納的同時降低對電網(wǎng)的至大需量，使之運行安全。

2.3平臺功能

2.3.1.能源數(shù)字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運行情況。

2.3.2協(xié)調(diào)控制策略

通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升實現(xiàn)新能源消納、需量控制、峰谷套利；平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對比等。

2.3.3.智能預測

結合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風力發(fā)電功率和負荷功率進行預測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負荷控制實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

2.3.4.優(yōu)化調(diào)度

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質消耗量，進行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。基于能耗最優(yōu)、成本最低和碳排放最少的經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度；考慮電網(wǎng)供電力平滑與電壓穩(wěn)定的安全運行調(diào)度策略；需求側響應電網(wǎng)互動策略。

2.3.5能源規(guī)劃

基于負荷信息、設備信息、市場信息、地理信息等內(nèi)容進行優(yōu)化配置，提供經(jīng)濟最優(yōu)的容量配置方案。

2.3.6.智能運維

設備檔案管理，重要設備包括變壓器、空調(diào)主機等設備信息，配置二維碼；運維流程管理，任務管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消警記錄、搶修記錄、通知工單；設備維護，提醒用戶及時查看或更換相應設備，并提示維修或更換建議；專家報告，系統(tǒng)定期為用戶生成能耗分析報告，提供專家建議。

3.設備選型

4.結語

山東高速的交能融合實踐，以年均 7.8 億千瓦時發(fā)電量、69 萬噸碳減排量，為交通基礎設施綠色轉型提供了鮮活樣本，實現(xiàn)了從能源消費者到產(chǎn)銷者的跨越。但多場景調(diào)度精度不足、規(guī)模化協(xié)同乏力等問題，凸顯了能源管理智慧化的迫切性。安科瑞 EMS3.0 智慧能源管理系統(tǒng)的應用，將通過精準調(diào)度與全域協(xié)同，進一步釋放路域光伏潛力，為虛擬電廠運營和電力市場參與提供支撐。未來，以技術創(chuàng)新為紐帶的 “交通 + 能源” 融合路徑，不僅將推動高速公路成為綠色能源核心節(jié)點，更將為行業(yè)綠色低碳轉型提供可推廣的實踐范式，助力 “電盡其用、碳盡其減” 目標落地。

審核編輯 黃宇