光伏 / 儲能 / 充電樁的 “智能指揮官”，如何實現能源效益較大化？

引言

近年來新能源裝機容量迅速增加，隨著大規(guī)模分布式光伏和儲能裝機并網，10kV及以下配電網也經歷著越來越嚴峻的考驗。分布式光伏、工商業(yè)儲能和電動汽車充電樁構成的新型電力系統(tǒng)正在不斷沖擊傳統(tǒng)配電網的運行方式。為了促進新型電力系統(tǒng)下城鎮(zhèn)和農村配電網絡的健康可靠運行，2025年6月1日實施的GB/T 45418-2025《配電網通用技術導則》(以下簡稱導則)為新型配電網建設提供了標準規(guī)范。

一. 新型配電網對新能源建設的要求

10kV配電網屬于負荷側，主要用于為工商業(yè)用戶和大型公共設施供電。導則規(guī)定了10kV及以下交流配電網在規(guī)劃、網架結構與設備、建設與改造、運維檢修、新能源接入、二次系統(tǒng)等方面的技術要求，適用于城鎮(zhèn)、農村等地區(qū)配電網規(guī)劃、建設、改造和運維。此外，導則對配電網適應新型電力系統(tǒng)做了要求，核心目的保障配電網可靠供電、提升清潔能源接納能力、適應多元負荷需求，推動配電網智能化、綠色化發(fā)展。

導則對分布式電源并網要求：“9.3.2 分布式電源并網功率控制、電壓和頻率的適應性、防孤島保護等應符合 GB/T33593的規(guī)定,通過三相接入配電網的分布式電源應具備功率控制和高、低電壓穿越能力。電化學儲能裝置接入配電網應符合 GB/T36547的規(guī)定。”

對新能源消納的要求：“9.3.4 分布式電源應就近接入配電網。當配電網承載力不足時,宜采取必要的適應性改造措施,提高分布式電源就地消納能力。”

對電動汽車充換電設施的要求：“9.4.6 電動汽車充電設施宜具備有序充電功能,充換電設施宜具備雙向交換電能、車網互動等支持配電網功率調節(jié)的功能。”

對二次系統(tǒng)的要求：“10.1.5 配電網二次系統(tǒng)建設應滿足分布式電源、儲能裝置以及電動汽車充換電設施等接入和協調控制需求。”

二. 安科瑞新能源配套軟硬件一體化方案

安科瑞為新能源工程包括分布式光伏、儲能、充電站提供軟硬件一體化解決方案，圖2為一個包含分布式光伏、儲能、汽車充電站和傳統(tǒng)用電負荷組成的新型10kV配電網，由10kV開閉所、10kV并網分布式光伏系統(tǒng)、10kV并網儲能系統(tǒng)、電動汽車充電站以及其它負荷組成。安科瑞提供的解決方案包括：

• 10kV分布式光伏和儲能系統(tǒng)防孤島保護、電能質量監(jiān)測、防逆流控制以及新能源并網的數據安全和調度對接；

• 交直流充電樁以及有序充電解決方案；

• 10kV配電網繼電保護、箱變測控、故障診斷以及電氣監(jiān)控；

• 通過“云-邊-端”協同為新能源站點提供新能源消納、防逆流控制等多種能源使用策略；

• 提供1+N運維管理方案：1套云平臺，N個新能源場站運維管理。

包含分布式光伏、儲能、充電樁的10kV配電系統(tǒng)

2.1 分布式光伏解決方案

10kV線路接入的光伏電站容量范圍通常在400kW~6MW，安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)，可兼容國產麒麟操作系統(tǒng)，采集現場逆變器、箱變測控裝置、防孤島保護、防逆流控制裝置、計量儀表、電能質量在線監(jiān)測裝置、直流屏等設備數據，本地實時顯示和報警，提供遠程遙控操作和調節(jié)，并具備光功率預測、有功/無功功率控制、頻率電壓緊急控制等功能，此外，系統(tǒng)配置網絡安全監(jiān)測、橫向隔離、縱向加密認證裝置以滿足電網數據安全要求，數據上傳調度系統(tǒng)以滿足并網要求，為用戶提供分布式光伏監(jiān)控和并網方案，保障光伏電站運行穩(wěn)定可靠性。

分布式光伏電站綜合自動化系統(tǒng)結構

光伏監(jiān)控系統(tǒng)需要使用相關保護、測控、穩(wěn)控、分析及數據安全和通訊設備，典型的分布式光伏電站并網系統(tǒng)需要用到的二次設備如下表所示。

2.2 儲能系統(tǒng)解決方案

根據GB/T 36547《電化學儲能系統(tǒng)接入電網技術規(guī)定》要求，10kV并網的儲能系統(tǒng)容量在500kW~5MW范圍內，儲能系統(tǒng)的微機保護配置要求：儲能電站并網點配置AM5-IS防孤島保護，非計劃孤島時應在2s動作，將儲能電站與電網斷開。

儲能系統(tǒng)應具備直流絕緣監(jiān)測功能，如果BMS或者PCS不具備絕緣監(jiān)測功能需單獨配置直流絕緣監(jiān)測裝置。

通過10kV接入公用電網的儲能系統(tǒng)電能質量宜滿足GB/T19862要求的電能質量監(jiān)測裝置，并網點配置A類電能質量在線監(jiān)測裝置。

Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)具有完善的電池管理功能和豐富的外部通信接口，可實現對儲能系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、光伏系統(tǒng)等智能設備的運行信息實時監(jiān)控，包括對儲能系統(tǒng)內電壓、電流、溫度、壓力、流量等信息采集、實時監(jiān)視、優(yōu)化管理、智能維護及信息查詢功能。具備新能源消納、峰谷套利、防逆流、需量控制、柔性擴容、限電模式等多種控制策略，保障儲能系統(tǒng)安全穩(wěn)定、智能高效運行。

2.3 有序充電解決方案

安科瑞APSMS充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的有序充電管理系統(tǒng)，可以實現對企業(yè)變壓器負荷率、負荷需求結合充電樁的監(jiān)控、調度和管理，通過能源策略控制和峰谷價格引導機制實現有序充電，提高充電樁的利用率和充電效率。

三. AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺采用B/S架構，滿足分布式電源、儲能裝置以及電動汽車充換電設施等接入和協調控制需求。平臺采用“1+N”設計，可以接入數量眾多的新能源場站數據，將分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車充電樁聚合在一起，結合發(fā)電預測、負荷預測、電價波動、電網調度指令等情況，靈活調整微電網控制策略并下發(fā)給儲能、可調負荷等系統(tǒng)，采用“云-邊-端”協同策略控制，保障配電網穩(wěn)定、高效運行。

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺云邊端策略協同

3.1 終端設備控制策略是現場設備在并網、離網狀態(tài)下的運行策略，包括有功功率/無功功率控制、電壓/頻率控制、最大功率追蹤、虛擬同步發(fā)電機慣量控制等多種策略，由儲能變流器、光伏逆變器、充電樁等設備提供；

3.2 邊端協調控制策略是本地ACCU-100協調控制器或Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)執(zhí)行的能源策略，包括新能源消納、防逆流控制、峰谷套利、柔性擴容、需量控制、限電模式等等，這些策略可以在本地執(zhí)行；

3.3 云端優(yōu)化控制策略是AcrelEMS3.0平臺基于發(fā)電預測、負荷預測、電價波動以及虛擬電廠平臺的調度指令而做出的策略優(yōu)化，這些策略下發(fā)給本地協調控制器或能量管理系統(tǒng)來執(zhí)行。

3.4 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺主要包含以下功能：

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺功能界面

• 綜合監(jiān)控：實現配電網配電室、光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、負荷、充電樁、環(huán)境數據的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；

• 智能控制：協同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現儲能、光伏協調控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；

• 能源分析：具備微電網能耗及效益分析、微電網經濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；

• 功率預測：以歷史光伏輸出功率和歷史數值天氣數據為基礎，結合數值天氣預報數據和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學習算法建立預測模型庫，實現光伏發(fā)電的短時和超短時功率預測，并經進行誤差分析；同時對微電網內所有負荷，基于歷史負荷數據，通過大數據分析算法，預測負荷功率曲線。

• 優(yōu)化調度：根據分布式能源發(fā)電預測、負荷預測結果，并結合分時電價、電網交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本低或碳排放低為目標，建立優(yōu)化模型，采用深度學習算法解析微電網運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺對微電網的源、網、荷、儲能系統(tǒng)、充電負荷進行實時監(jiān)控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，滿足微電網運行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、調整控制前瞻化、全景分析動態(tài)化的需求，完成不同目標下光儲充資源之間的靈活互動與經濟優(yōu)化運行，實現能源效益、經濟效益和環(huán)境效益大化。