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一、背景與挑戰(zhàn)

在全球能源轉(zhuǎn)型和 “雙碳” 目標(biāo)的大背景下，工業(yè)園區(qū)作為能源消耗的集中區(qū)域，面臨著降低用能成本、提升能源利用效率以及保障能源供應(yīng)安全等多重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源價格的波動，使得企業(yè)用能成本居高不下；同時，園區(qū)內(nèi)多種能源系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，缺乏協(xié)同優(yōu)化，導(dǎo)致能源利用效率低下。此外，能源供應(yīng)的不穩(wěn)定，也對園區(qū)的持續(xù)生產(chǎn)構(gòu)成潛在威脅。

“源網(wǎng)荷儲充一體化” 作為一種創(chuàng)新的能源綜合解決方案，應(yīng)運(yùn)而生。它通過將電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能和充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)同運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和優(yōu)化配置，為工業(yè)園區(qū)解決能源痛點(diǎn)提供了新的路徑。

二、源網(wǎng)荷儲充一體化概念解析

源網(wǎng)荷儲充一體化，是一種將電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能和充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和協(xié)同運(yùn)行的能源綜合解決方案。其核心在于通過源源互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲互動和源荷互動等多種交互形式，提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡能力，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和優(yōu)化配置。

在工業(yè)園區(qū)場景中，“源” 主要包括分布式光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電形式，以及燃?xì)獍l(fā)電等其他分布式電源；“網(wǎng)” 不僅指傳統(tǒng)的電網(wǎng)，還涵蓋園區(qū)內(nèi)的蒸汽網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、熱水網(wǎng)、冷水網(wǎng)等公共能源配套網(wǎng)絡(luò)；“荷” 包括維持正常工業(yè)生產(chǎn)所需的基本用電負(fù)荷和用能負(fù)荷，以及隨著能源價格變化可隨時進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的可調(diào)配負(fù)荷；“儲” 包含電池儲能、蓄熱、蓄冷等多種儲能形式；“充” 則是指為電動汽車等電動設(shè)備提供充電服務(wù)的設(shè)施。

三、安科瑞源網(wǎng)荷儲充一體化解決方案

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

安科瑞源網(wǎng)荷儲充一體化管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要分為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。

設(shè)備層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制，涵蓋各類分布式電源（如光伏逆變器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制器）、儲能設(shè)備（電池管理系統(tǒng)、雙向變流器）、負(fù)荷設(shè)備（智能電表、智能開關(guān)）以及充電設(shè)施（充電樁控制器）等。這些設(shè)備通過傳感器實(shí)時采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，并接收上層系統(tǒng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)通信層承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及 TCP/IP 通信協(xié)議，物理媒介可選用光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持 Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870 - 5 - 101、IEC60870 - 5 - 103、IEC60870 - 5 - 104、MQTT 等多種通信規(guī)約，確保不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、快速傳輸。

站控層作為系統(tǒng)的核心，通過 AcrelEMS 智慧能源管理平臺實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控、能量管理和優(yōu)化調(diào)度。平臺集成了先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析、預(yù)測模型以及智能控制算法，能夠根據(jù)能源價格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等實(shí)時信息，靈活調(diào)整微電網(wǎng)控制策略，并將指令下發(fā)至各系統(tǒng)與設(shè)備。

3.2 關(guān)鍵設(shè)備介紹

分布式光伏智能并網(wǎng)中樞：針對 10kV 光伏電站面臨的防孤島保護(hù)響應(yīng)慢、逆流控制滯后等痛點(diǎn)，安科瑞 Acrel - 1000DP 分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)采用國產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)，搭載光功率預(yù)測算法，可提前 30 分鐘預(yù)測發(fā)電曲線。結(jié)合防孤島保護(hù)裝置（2s 內(nèi)切除孤島）和防逆流控制器（50ms 響應(yīng)），實(shí)現(xiàn) “預(yù)測 - 控制 - 保護(hù)” 閉環(huán)。例如，在江蘇某 6MW 光伏項(xiàng)目中，應(yīng)用該系統(tǒng)后逆流發(fā)生率從 12% 降至 0.3%，完全符合 GB/T33593 并網(wǎng)要求。同時，系統(tǒng)還能有效治理光伏并網(wǎng)諧波，THD≤5%，滿足 GB/T14549 電能質(zhì)量要求，并實(shí)時監(jiān)測電壓暫降 / 暫升 / 中斷，數(shù)據(jù)存儲周期≥1 年。

儲能系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)雙引擎：安科瑞推出的 Acrel - 2000MG 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，針對儲能并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) GB/T36547 構(gòu)建了 “三層防護(hù)網(wǎng)”。安全層配置 AM5 - IS 防孤島保護(hù)裝置 + AIM - D100 - TS 直流絕緣監(jiān)測儀（1kΩ 精度監(jiān)測），如某 5MW 儲能項(xiàng)目通過該組合提前 72 小時預(yù)警電池簇絕緣劣化；經(jīng)濟(jì)層內(nèi)置峰谷套利、需量控制算法，上海某商業(yè)中心儲能系統(tǒng)應(yīng)用后年套利收益達(dá) 86 萬元；協(xié)同層支持與光伏、充電樁聯(lián)動，在限電模式下優(yōu)先保障關(guān)鍵負(fù)荷，浙江某工業(yè)園區(qū)通過該策略減少停產(chǎn)損失 120 萬元 / 年。

充電樁有序充電與負(fù)荷調(diào)度：安科瑞 APSMS 充電運(yùn)營管理平臺具備負(fù)荷削峰、有序充電等功能。實(shí)時監(jiān)測變壓器負(fù)荷率，當(dāng)超過 80% 時自動限制充電樁功率，某物流園應(yīng)用后節(jié)省變壓器增容成本 150 萬元；結(jié)合峰谷電價自動調(diào)度充電時段，深圳某充電站通過該策略使充電成本下降 25%。

10kV 配電網(wǎng)智能運(yùn)維中樞：安科瑞推出的 10kV 配電網(wǎng) “四合一” 解決方案，包括保護(hù)控制（AM5SE 系列繼電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)線路速斷 / 過流保護(hù)，動作時間≤20ms）、故障定位（AFL100 故障指示器配合智能終端，15 秒內(nèi)定位故障區(qū)段）、電氣監(jiān)控（ACREL - 2000E 電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測 10kV 開關(guān)站 / 箱變運(yùn)行狀態(tài)）以及數(shù)據(jù)安全（配置橫向隔離裝置 + 縱向加密認(rèn)證，滿足電網(wǎng)二次安防要求）。

3.3 智慧能源管理平臺功能

能源實(shí)時監(jiān)測與全景展示：通過 AcrelEMS 智慧能源管理平臺，可對園區(qū)內(nèi)分布式光伏、風(fēng)電、儲能系統(tǒng)、充電樁以及各類負(fù)荷的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集和全面監(jiān)測。以直觀的可視化界面，如智慧能源駕駛艙，展示能源系統(tǒng)的全景狀態(tài)，包括能源生產(chǎn)、傳輸、分配和使用情況，使管理者能夠?qū)崟r掌握能源系統(tǒng)的運(yùn)行態(tài)勢。

智能調(diào)度與優(yōu)化控制：平臺基于大數(shù)據(jù)分析和智能算法，對新能源發(fā)電預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測以及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時分析，自動生成并調(diào)整儲能系統(tǒng)的充放電策略。例如，當(dāng)預(yù)測到新能源發(fā)電即將大幅增加時，提前安排儲能系統(tǒng)充電，避免電力過剩；當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓波動或負(fù)荷突變時，及時調(diào)整儲能系統(tǒng)的輸出功率，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在山東某工業(yè)園區(qū)，通過該平臺實(shí)現(xiàn)了光儲充資源的協(xié)同調(diào)度，清潔能源占比提升了 40%，有效降低了企業(yè)的用電成本和碳排放。

多種控制策略滿足不同需求：

峰谷電價套利：系統(tǒng)根據(jù)電價信號，在低谷電價時段充電，在高峰電價時段放電，幫助用戶節(jié)省用電成本。

動態(tài)增容：當(dāng)用電超載時，儲能系統(tǒng)快速響應(yīng)，提供額外的電力支持，避免設(shè)備損壞和生產(chǎn)中斷。

需求側(cè)響應(yīng)：系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時通信，根據(jù)電網(wǎng)的需求，調(diào)整用戶的用電負(fù)荷和儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)，參與電網(wǎng)的調(diào)峰填谷，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。在河南某地區(qū)，多個用戶通過安科瑞的源網(wǎng)荷儲充一體化系統(tǒng)參與需求側(cè)響應(yīng)，在電網(wǎng)高峰時段減少用電負(fù)荷，獲得了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，同時也為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。

能源規(guī)劃與預(yù)測：系統(tǒng)能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的預(yù)測模型，對能源使用進(jìn)行規(guī)劃和預(yù)測。幫助企業(yè)制定科學(xué)的能源使用計(jì)劃，提前做好能源資源的配置和調(diào)整，以應(yīng)對能源需求的變化和能源價格的波動。

碳足跡追蹤與管理：實(shí)時統(tǒng)計(jì)園區(qū)內(nèi)新能源的消納量，并換算成等效減排 CO?數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對園區(qū)碳足跡的追蹤和管理。幫助園區(qū)及企業(yè)了解自身的碳排放情況，為制定節(jié)能減排策略提供數(shù)據(jù)支持，助力實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)。

四、應(yīng)用案例分析

4.1 某電子廠

該電子廠構(gòu)建了 “10kV 光伏 + 2MWh 儲能 + 30 臺充電樁” 系統(tǒng)，應(yīng)用安科瑞源網(wǎng)荷儲充一體化方案后，取得顯著成效。通過峰谷套利和需量控制，年電費(fèi)節(jié)省 127 萬元；利用儲能應(yīng)急供電，停電損失減少 90%；實(shí)現(xiàn)柔性擴(kuò)容，變壓器容量利用率從 65% 提升至 85%。

4.2 浙江某工業(yè)園區(qū)

園區(qū)內(nèi)安裝了大規(guī)模的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)（總裝機(jī)容量達(dá)到 10MW），并配備 2MW/4MWh 的儲能系統(tǒng)。通過 Acrel - EMS 智慧能源管理平臺，對能源進(jìn)行全面監(jiān)測和管理。實(shí)施后，園區(qū)能源利用效率大幅提升，可再生能源占比達(dá)到 40%，每年減少碳排放 8000 噸。

五、方案優(yōu)勢總結(jié)

5.1 降低用能成本

通過峰谷電價套利、需量控制以及提高能源利用效率等措施，幫助企業(yè)顯著降低用電成本。例如，上述東莞某電子廠年電費(fèi)節(jié)省 127 萬元，浙江某工業(yè)園區(qū)通過提高可再生能源占比，降低了對傳統(tǒng)高價能源的依賴。

5.2 提升能源利用效率

采用多能互補(bǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光伏、儲能、燃?xì)獾榷喾N能源的協(xié)同運(yùn)行，優(yōu)化能源配置，提高系統(tǒng)的整體能源利用效率。如浙江某工業(yè)園區(qū)能源利用效率大幅提升，可再生能源占比顯著提高。

5.3 保障能源供應(yīng)安全

實(shí)時動態(tài)監(jiān)測調(diào)控能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電的全面掌控。儲能系統(tǒng)在緊急情況下可作為備用電源，保障供電質(zhì)量，確保企業(yè)正常運(yùn)營。例如，多個案例中儲能系統(tǒng)在停電時發(fā)揮作用，減少了停電損失。

5.4 助力綠色低碳發(fā)展

提高新能源在能源供應(yīng)中的占比，降低對傳統(tǒng)化石能源的依賴，從能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各個環(huán)節(jié)減少碳排放，助力園區(qū)實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，符合國家 “雙碳” 戰(zhàn)略目標(biāo)。

六、實(shí)施與服務(wù)支持

安科瑞提供從項(xiàng)目規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、設(shè)備供應(yīng)、安裝調(diào)試到售后運(yùn)維的一站式服務(wù)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，根據(jù)園區(qū)的實(shí)際需求和特點(diǎn)，定制化設(shè)計(jì)源網(wǎng)荷儲充一體化方案。同時，提供專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，幫助園區(qū)運(yùn)維人員掌握系統(tǒng)的操作和維護(hù)技能。售后階段，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

審核編輯 黃宇