易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

摘要

微電網(wǎng)作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)集成與協(xié)同優(yōu)化能力直接影響能源轉(zhuǎn)型效率。本文以安科瑞EMS3.0微電網(wǎng)智慧能源平臺(tái)為研究對(duì)象，針對(duì)江蘇省常州市高比例可再生能源滲透場(chǎng)景，提出“云-邊-端協(xié)同架構(gòu)+多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法”的解決方案。通過(guò)實(shí)證分析工業(yè)園區(qū)與城市交通微電網(wǎng)案例，驗(yàn)證平臺(tái)在能效提升（綜合成本降低28%）、碳排管理（年減碳12萬(wàn)噸）及碳資產(chǎn)金融化（質(zhì)押融資1.2億元）等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建提供理論支撐與實(shí)踐范式。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化；動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法；碳資產(chǎn)金融化；安科瑞EMS3.0

1. 引言

1.1 研究背景

全球能源轉(zhuǎn)型背景下，微電網(wǎng)因其靈活性與低碳性成為新型電力系統(tǒng)的核心單元。江蘇省作為中國(guó)能源消費(fèi)大?。?022年能源消費(fèi)總量占全國(guó)6.8%），提出2025年可再生能源裝機(jī)占比超40%的目標(biāo)（《江蘇省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》），亟需解決高比例可再生能源并網(wǎng)帶來(lái)的波動(dòng)性與經(jīng)濟(jì)性矛盾。常州市憑借光伏、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢(shì)（2023年產(chǎn)值突破2000億元），成為江蘇省微電網(wǎng)技術(shù)試點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的先行區(qū)。

1.2 研究現(xiàn)狀與問(wèn)題

現(xiàn)有研究多聚焦于微電網(wǎng)局部?jī)?yōu)化（如光伏預(yù)測(cè)、儲(chǔ)能調(diào)度），但缺乏系統(tǒng)性技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同視角。主要問(wèn)題包括：

數(shù)據(jù)異構(gòu)性：多源設(shè)備協(xié)議差異導(dǎo)致協(xié)同控制困難（Zhou et al., 2022）；

動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足：傳統(tǒng)EMS依賴(lài)固定策略，難以適應(yīng)實(shí)時(shí)電價(jià)與負(fù)荷變化（Li et al., 2021）；

碳資產(chǎn)價(jià)值缺失：企業(yè)碳排數(shù)據(jù)顆粒度粗，無(wú)法對(duì)接碳交易市場(chǎng)（IPCC, 2023）。

1.3 研究貢獻(xiàn)

本文提出安科瑞EMS3.0平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)與算法模型，并通過(guò)常州市實(shí)證驗(yàn)證其三大創(chuàng)新：

多協(xié)議兼容的邊緣控制器設(shè)計(jì)；

基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法；

碳排核算與金融化服務(wù)集成。

2. 技術(shù)架構(gòu)與核心算法

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

EMS3.0采用“云-邊-端”三級(jí)架構(gòu)（圖1）：

終端層：兼容Modbus、IEC 61850等12類(lèi)工業(yè)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)光伏逆變器（華為、陽(yáng)光電源）、儲(chǔ)能系統(tǒng)（寧德時(shí)代、比亞迪）等設(shè)備數(shù)據(jù)毫秒級(jí)采集；

邊緣層：部署ACCU-100協(xié)調(diào)控制器，支持?jǐn)嗑W(wǎng)自治與本地策略執(zhí)行（控制周期≤100ms）；

平臺(tái)層：基于Kubernetes容器化技術(shù)構(gòu)建，支持千節(jié)點(diǎn)并發(fā)數(shù)據(jù)處理與AI模型動(dòng)態(tài)部署。

2.2 多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法

2.3 碳排精準(zhǔn)核算引擎

基于生命周期評(píng)價(jià)（LCA）方法，構(gòu)建符合ISO 14067標(biāo)準(zhǔn)的碳排模型：

實(shí)時(shí)采集設(shè)備級(jí)能耗數(shù)據(jù)（誤差<1%）；

嵌入江蘇省重點(diǎn)行業(yè)排放因子庫(kù)（涵蓋電力、制造、交通等8大類(lèi)）；

生成MRV報(bào)告并自動(dòng)對(duì)接江蘇碳交中心API接口。

3. 實(shí)證分析與應(yīng)用成效

3.1 案例1：常州千億級(jí)光伏產(chǎn)業(yè)園

場(chǎng)景特點(diǎn)：裝機(jī)容量50MW光伏、20MWh儲(chǔ)能、200臺(tái)充電樁，年用電量10.2億kWh。

實(shí)施效果（2022-2023年）：

3.2 案例2：常州光儲(chǔ)充一體化公交樞紐

技術(shù)亮點(diǎn)：

V2G雙向互動(dòng)：150臺(tái)公交車(chē)日均調(diào)峰電量1.2萬(wàn)kWh，年收益218萬(wàn)元；

碳普惠機(jī)制：通過(guò)平臺(tái)生成減排憑證，累計(jì)兌換碳積分35萬(wàn)分（1積分=1元）。

對(duì)比分析：與傳統(tǒng)充電站相比，單位電量碳強(qiáng)度下降62%（圖2）。

4. 討論與啟示

4.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)驗(yàn)證

動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力：EMS3.0較傳統(tǒng)EMS策略?xún)?yōu)化周期縮短80%（從1小時(shí)至15分鐘）；

經(jīng)濟(jì)性突破：投資回收期從8.5年降至5.2年（基于常州項(xiàng)目IRR測(cè)算）；

政策適配性：100%滿(mǎn)足江蘇省《源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化實(shí)施細(xì)則》技術(shù)要求。

4.2 產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)

制造端：帶動(dòng)本地儲(chǔ)能PCS、智能電表等設(shè)備銷(xiāo)售額增長(zhǎng)37%（2023年數(shù)據(jù)）；

服務(wù)端：催生碳咨詢(xún)、綠色認(rèn)證等新興業(yè)態(tài)，常州新增相關(guān)企業(yè)56家；

金融端：碳配額質(zhì)押融資規(guī)模突破5億元，平均融資成本下降1.2%。

5. 結(jié)論與展望

安科瑞EMS3.0平臺(tái)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新與場(chǎng)景化應(yīng)用，驗(yàn)證了微電網(wǎng)在能源轉(zhuǎn)型中的核心價(jià)值。未來(lái)研究方向包括：

氫能耦合：探索“光伏制氫-燃料電池”多能互補(bǔ)模式；

區(qū)塊鏈賦能：構(gòu)建去中心化碳資產(chǎn)交易平臺(tái)；

跨區(qū)域協(xié)同：參與長(zhǎng)三角虛擬電廠(chǎng)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)更大范圍資源優(yōu)化配置。

審核編輯 黃宇