AcrelEMS3.0企业微电网智慧能源平台介绍

1 .系统概述

2020年9月，我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。2022年6月，科技部、国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、住房城乡建设部、交通运输部、中科院、工程院、国家能源局共同研究制定了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，明确要充分发挥国家战略科技力量和各类创新主体作用，深入推进跨专业、跨领域深度协同、融合创新，构建适应碳达峰碳中和目标的能源科技创新体系。要发展应用“新能源发电”、“储能技术”、“智能电网”等能源绿色低碳转型支撑技术。

AcrelEMS智慧能源管理平台将企业用电分为源、网、荷、储、充，能够监测企业整体供配用电状况，并在一个系统中集中展示，便于管理人员集中管理以及更好地对企业进行维护。

系统实现了从35kV配电到0.4kV用电侧的整体监控，满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电桩的接入，全天候进行数据采集分析，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

2.适用场合
系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。

3 .基础支撑平台
3.1 平台架构

现场通过以太网或4G与本地系统和平台通讯，本地系统搭建在客户自己配置的工控机上，平台搭建在云服务器或客户自己配置的服务器上。搭建完成之后，客户可以在任意能与服务器联通的地方，通过有权限的账号登陆网页以及手机APP访问和操作平台。

平台兼容单个站点和多个站点接入，采用B/S+C/S架构，在物理上分为四层：设备层、网络通信层、站控层和平台层。

现场设备层：主要是连接于网络中用于计量、保护、控制、治理的各类传感器，包括充电桩、多功能电表、防逆流装置、电能质量监测、无功补偿装置、微机保护测控装置、弧光保护装置以及第三方的逆变器、储能柜等。

网络通讯层：包含现场智能网关、网络交换机等设备。智能网关主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据同时上传至站控层系统和平台。智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失。

站控层：通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。本地站控层系统支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。系统可以制定并自动执行计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、有序充电、动态扩容、备用电源等控制策略，对内实现源、网、荷、储一体化智慧协同。

平台层：平台可以本地、私有云和公有云部署，包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。平台提供WEB和APP两种访问方式，功能包括变电站综合自动化系统、分布式光伏、风电、储能、充电桩、电力监控、电能管理、电气安全、电能质量、能耗分析、设备管理、运维管理、用户报告等，主要实现远程集中监视和控制、能效分析、能耗及收益等数据统计、策略下发等，对外辅助用户参与需求响应和电力市场交易。

3.2 平台设计
3.2.1 功能性
（1）系统具有良好的扩展能力，以适应业务的发展。

（2）严格符合多层体系结构的要求，能清晰将用户界面、展现控制、业务逻辑、运算逻辑、数据操作各个层次分开，并有效保证各个层次的松耦合。

（3）具有较好的可维护性，能实现应用运行状况的监控，能实现在修改已有功能，部署新功能时不对正在运行的其他功能造成影响。

（4）支持各个层次的多种协议，支持与其它系统的互联互通等技术，可使本系统与其它系统灵活地完成能力共享。

（5）具有完整的操作权限管理功能和完善的系统安全机制，能够对每个操作人员的每次操作有详细的记录。

（6）采用简洁、直观、友好的图形化中文界面。

3.2.2 非功能性
（1）平台基于容器化的高可用架构，所有功能支持快速、灵活、分布式、集群化部署，同时支持Docker云化部署和服务器部署；集群中各个节点能够按照一定的策略进行负载均衡。

（2）平台支持本地轻量化部署，即按功能模块按需拆分部署。

（3）平台技术要求

l采用以下一种或几种主流消息队列组件：EMQX、RabbitMQ等；

l采用以下一种或几种数据存储方式：Mysql、Redis、MongoDB等；

l平台同时支持Docker云化部署和属地化服务器部署两种部署模式；

（4）当用户数据量或平台访问次数增加时，平台支持水平扩展以满足性能要求；

（5）平台具备低代码化的页面引擎能力，满足个性化要求，支持在一定程度上编辑平台页面的功能。

（6）业务安全及隐私保护：

A.系统的密码具有复杂度要求；

B.系统在web端登录过程中，连续五次尝试登录失败后，账号将被锁定；

C.系统有日志审计功能，支持对关键操作进行记录；

D.支持基于角色权限和访问控制，防止未授权或绕过授权访问；

E.系统通过安全等级保护三级认证。

3.2.3 安全性
（1）系统安全

如系统内部配置有基于Windows、Linux操作系统的服务器，支持第三方安装防病毒软件。

系统具备访问权限的识别和控制功能，提供复杂密码口令等保护措施。对各种管理员可以授予不同级别的管理权限。远程登录用户的令牌均具有有效期，有效期满则自行作废。

可通过系统管理员对系统的资源和运行进行配置、控制和管理，包括用户身份、系统功能配置、系统操作设置等。

系统提供日志记录功能，以便及时掌握系统安全状态；提供完整的操作系统监控；能够监控系统服务及服务器的运行情况。

（2）业务安全

系统可配合其他安全管理系统完成统一帐户管理、统一认证、统一授权等功能。

（3）安全通信

A.采用校验技术保证通信过程中数据的完整性；

B.釆用加密技术保证通信过程中数据的保密性。

3.2.4 拓展性
平台具有可扩展性，采用组件化设计原则，用户可以选择需要的组件构成不同规模的应用系统，新功能、新业务的增加能够在不影响系统运行的情况下实现。

系统可采用分布式集群多节点的建设方式，系统支持集群多节点建设。集群中各个节点能够按照多种灵活的策略分担总业务量。

4.站控层系统
4.1 分布式光伏解决方案系列
根据光伏系统接入配电网的要求，需要10kV电压等级并网的光伏发电系统配置继电保护及安全自动装置，如线路保护、安全自动装置、防孤岛保护（含防逆流）、UPS电源等设备；为满足调度自动化要求，需配置远动系统、对时设备及安全防护装置；为满足系统电量统计，需配置电能计量装置，如关口计量表、并网电能表、自用电计量电能表及采集终端等装置；为满足并网电能质量的要求，需要配置电能质量监测装置；同时建立整个光伏系统的通信设备，满足系统的互联互通和可管理性。

在电气监控室配置一套分布式光伏监控系统，通过通信管理机及网络交换机实时采集微机保护装置、电能质量监测、计量、远动系统等二次设备数据，实现各区域光伏发电系统全面监控与自动化管理。同时在监控室配置通信系统、对时系统、远动系统满足系统内部的通信与上级调度需求，配置一套一体化电源系统，为二次设备及监控主机等重要设备运行提供稳定可靠的电源，实现整个光伏系统的安全、稳定运行。

4.2 分布式储能解决方案系列
储能能量管理系统是安科瑞专门针对工商业储能电站研制的本地化能量管理系统，可实现了储能电站的数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理，支持多种控制策略选择，包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理，还可以实现与上级调度系统和云平台的数据通讯与交互，既能接受上级调度指令，又可以满足远程监控与运维，确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。

同时，系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。

4.3 充电桩解决方案系列
系统利用物联网技术，对汽车充电站、电动自行车充电站及各个充电桩进行不间断数据采集，实时监控充电桩的运行状态，及时发现并处理如充电机过温保护、输入输出过压等故障，并搭配限流式电气防火保护器，对线路中的剩余电流、温度及异常进行预警，当线路发生短路时，自动在150微秒内切断回路，无危险火花产生，起到短路灭弧的作用，及时切除火灾隐患，保障充电安全。

系统提供充电服务，并支持多种支付方式，包括但不限于投币、刷卡以及移动支付（如微信支付等），实现便捷的用户充电体验。对充电过程中的电能消耗进行精细化管理，支持电能统计分析，帮助用户掌握电能消耗情况。系统能够自动报警故障情况，便于快速响应和维护，确保充电设施正常运行。具备财务对账功能，确保财务数据的准确无误。

系统支持有序充电策略调度，实时监控变压器负载和汽车充电桩状态，汽车充电桩动态响应限制功率，从而优化电动汽车充电行为，减少对电网的冲击，并促进新能源的高效利用，解决变压器容量不足的难题。

4.4 光储充解决方案系列
“光储充”一体化系统是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统，也称为微电网。一直以来，电动汽车充电站都面临土地资源不足或电网接入的问题。而“光储充”一体化系统的出现，不仅解决了有限的土地及电力容量资源里配电网的问题，还通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡。

储能充电一体化系统由储能系统和充电设施组成，针对区域充电站电力容量不足的痛点，主要用于解决区域充电站的增容扩容难的问题，该系统还能参与电网调峰、削峰填谷等辅助服务，支持短时离网运行，甚至作为能源互联网的的配套设施，支持智能电网、智能充电、智能信息网的三网融合发展。

微电网能量管理系统是安科瑞针对企业微电网专门研发的一款能量管理系统，系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、新能源汽车充电负荷进行实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和高级控制，满足微电网运行监视全面化、安全分析智能化、调整控制前瞻化、全景分析动态化的需求，实现不同目标下源网荷储资源之间的灵活互动，在多种策略控制下，有利于新能源高效利用、资源合理分配以及微电网的安全与稳定，减少电网建设投资，提升企业的能源利用率，降低运行成本，达到节能降耗的目的。

5 .运行环境及基本要求
根据项目实际情况裁剪子系统

5.1 硬件配置要求
（1）Acrel-1000DP硬件配置

为使Acrel-1000DP正常工作，安装系统软件的主机需满足如下硬件条件：

CPU：3.0GHz以上；

内存：4GB以上；

硬盘：500G以上；

显卡：支持VGA接口、分辨率支持1920*1080。

（2）Acrel-2000MG硬件配置

为使Acrel-2000MG正常工作，安装系统软件的主机需满足如下硬件条件：

CPU：3.0GHz以上；

内存：4GB以上；

硬盘：500G以上；

显卡：支持VGA接口、分辨率支持1920*1080。

5.2 软件运行环境
根据项目实际情况裁剪子系统

（1）Acrel-1000DP软件运行环境

Acrel-1000DP主要运行在微软的Windows操作系统平台上，兼容Windows 7 Ultimate 64位(简体中文)、SQL Server 2008 Enterprise Edition 64位(简体中文)。

软件通过加密锁进行授权，经过授权的软件可以长时间不间断运行，连续在线运行时间限制为8小时。

（2）Acrel-2000MG软件运行环境

Acrel-2000MG主要运行在微软的Windows操作系统平台上，兼容Windows 7 Ultimate 64位(简体中文)、SQL Server 2008 Enterprise Edition 64位(简体中文)。

软件通过加密锁进行授权，经过授权的软件可以长时间不间断运行，连续在线运行时间限制为8小时。

（3）AcrelEMS软件运行环境

AcrelEMS主要运行在微软的Windows Server 2019 64位(简体中文)及以上操作系统平台。Web端使用谷歌、360（极速模式）、火狐浏览器访问。移动端使用android 7.0及以上版本，iOS 11.0及以上版本。

LINUX系统需使用CENTOS7 实体机（需要图形化），不可使用DOCKER以及虚拟机。

5.3 机房要求
本能量管理系统所处的系统机房的防雷和接地设计，应满足人身安全及电子信息系统正常运行的要求，并应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343的有关规定。监控计算机及通讯采集装置所处环境应满足以下要求：

Ø海拔高度：≤2500m；

Ø环境温度：5℃～＋45℃；

Ø最大日温差：25K；

Ø相对湿度：10％ ~ 80％，无凝露结霜。

6 主要技术指标
（1）站控层

根据项目实际情况裁剪站控层系统

Ø电流量、电压量测量误差小于或等于0.2％，有功功率、无功功率测量误差小于或等于0.5％

Ø电网频率测量误差小于或等于0.01Hz

Ø模拟量越死区传送整定最小值大于或等于0.1％（额定值），并逐点任意调节

Ø事件顺序记录分辨率（SOE）：间隔层测控装置小于或等于1ms

Ø模拟量越死区传送时间（至站控层）小于或等于2s

Ø状态量变位传送时间（至站控层）小于或等于1s

Ø模拟量信息响时间（从I/O输入端至远动通信设备出口）小于或等于3s

Ø状态量变化响时间（从I/O输入端至远动通信设备出口）小于或等于2s

Ø控制执行命令从生成到输出的时间小于或等于1s

Ø控制操作正确率为100％

Ø站控层平均无故障间隔时间（MTBF）大于或等于20000h，间隔级测控装置平均无故障间隔时间大于或等于30000h

Ø站控层各工作站的CPU平均负荷率：正常时（任意30min内）小于或等于30％，电力系统故障（10s内）小于或等于50％

Ø网络平均负荷率：正常时（任意30min内）小于或等于20％，电力系统故障（10s内）小于或等于40％

Ø模数转换分辨率大于或等于14位

Ø画面整幅调用响时间：实时画面小于或等于1s，其他画面小于或等于2；

Ø画面实时数据刷新周期小于或等于3s

Ø实时数据库容量：模拟量大于或等于50000点，状态量大于或等于50000点，遥控大于或等于500点，计算量≥2000点

Ø历史数据库存储容量：历史曲线采样间隔为1min、5min、30min、60min（任意调节），历史趋势曲线，日报，月报，年报存储时间大于或等于5年，历史趋势曲线大于或等于50000条

6. AcrelEMS平台功能
6.1 站点综合管理
展示企业下能源的实时流动情况，展示项目接入情况，用电统计情况，新能源产生的社会效益情况，优化前后的负荷曲线、电费对比，各能源功率曲线，各回路功率排名情况。

6.1.2 组网拓扑图
根据能源流向，构建组网拓扑图，实时展示市电、储能的正反向流动情况，光伏、风电正向发电情况，充电桩、复合的用电情况，并展示各能源趋势图。

6.1.3 能源综合概况
对单个企业下各能源进行监测统计，实时统计储能充放电、负荷用能、新能源发电和收益情况，并展示光伏发电趋势、储能放电趋势和用能趋势。

6.1.4 能源综合报表
对单个企业下各能源进行统计，包括电网、光伏、风电、储能、充电桩、负荷，按照尖峰平谷总统计。

6.1.5 企业收益报表
对单个企业下光伏、风电、储能、充电桩产生的收益进行统计。

6.2 分布式光伏
6.2.1 光伏综合看板
展示所有分布式光伏站的地理位置，显示整体电站容量，实时发电功率，日月年发电量及其收益。便于用户对电站进行整体分析。

l地图支持放大缩小，响应迅速。

l支持地图列表切换。

6.2.2 电站运行监视
展示辐照度，环境温湿度，风速，日月年发电量，功率曲线，逆变器参数。帮助用户了解当前站点的基本信息和运行状态。

l实时显示逆变器发电功率。

6.2.3 逆变器运行监视
监视单台逆变器运行状态，发电量，展示交流侧和直流侧实时数据。

l电力数据实时刷新，响应迅速。

6.2.4 电站发电统计
提供电站发电统计报表。

l支持报表，饼图切换。

l支持日、月、年形式切换。

l支持导出为EXCEL形式。

6.2.5 逆变器发电统计
提供逆变器发电统计报表。

l支持表格图形切换。

l支持日、月、年形式切换。

l支持导出为EXCEL形式。

6.4 分布式储能
6.4.1 储能总览
对平台所有储能站点进行集中监测展示，平台接入汇总，统计总体充放电、运行情况和收益情况，告警事件分级分析。

6.5 充电桩
6.5.1 充电桩看板
显示当前开户数量、充值金额、充电次数、充电时长等基本信息。

6.6 电力监控
6.6.1 电力综合看板
系统提供低压配电监测大面板，提供变电站和光伏电站运行情况展示，通过地图显示各电站具体位置，并展示目前告警数目和具体信息。

l地图支持放大缩小且响应迅速。

l报警信息支持轮播功能。

6.7 环境监测
6.7.1 环境监测
该页面展示了变配电站内的环境状态（包括当前环境温度值、湿度值、水浸、烟感、开关门状态、当日温度曲线、当日湿度曲线、噪声、局部放电、红外、SF6气体监测、振动和粉尘信息等）。当日温度曲线和当日湿度曲线是用多个温湿度传感器同一时刻的最大值所描绘出的曲线，该曲线标示了最大值、最小值和平均值。

l支持图表数据保存下载。

l实时数据采用12小时内最新数据

7.主要硬件

审核编辑 黄宇