高能耗时代，安科瑞能量管理系统如何化解微电网能量管理难题？

背景：随着全球能源危机、用能增加以及新能源技术的增加，新能源发电越来越广，并逐步形成新型能源与电力市场，但新能源的能量密度普遍偏低，进行大功率发电还需要挑选适合的位置场地，因此属于间歇式电源。而微电网技术的提出，为高效利用这些新能源电力提供了重要的技术方向。 

一、高能耗时代，微电网能量管理面临哪些挑战？

在当今高能耗时代，微电网能量管理正面临着诸多严峻挑战，这些挑战犹如一道道难题，阻碍着微电网的高效稳定运行，亟待我们去解决。

电价上涨与成本压力：随着能源市场的波动以及能源供应成本的增加，工商业电价持续攀升 ，这让企业的用电成本大幅提高。据相关数据显示，部分地区的工业电价涨幅甚至突破了 30% 。同时，尖峰电价机制的实施，使得企业在用电高峰时段需要支付更高的费用。为了降低容量电费与度电成本，企业迫切需要通过柔性负荷调节等方式来优化用电，但这并非易事，因为传统的电力系统难以实现精准的负荷控制。

新能源发电不稳定：分布式光伏装机量在近年来激增，成为了微电网中的重要能源来源。然而，光伏发电受天气、时间等因素影响巨大，具有很强的波动性。一旦天气突变，如云层遮挡阳光，光伏发电功率就会急剧下降，导致供需失衡。而传统配电网的调节能力有限，无法快速有效地应对这种新能源发电的不稳定，使得微电网的供电稳定性受到严重威胁。

政策合规压力：在 “双碳” 目标的大背景下，碳排放双控、绿电消纳比例考核等政策相继出台。这些政策要求企业必须建立可追溯的能源管理闭环，准确监测和管理能源的使用和碳排放情况 。对于企业而言，要满足这些政策要求，就需要投入大量的人力、物力和财力来建立和完善能源管理体系，这无疑增加了企业的运营成本和管理难度。

技术壁垒与设备协同问题：微电网涉及多种设备，如光伏逆变器、配电柜、生产线、电池簇、充电桩等，不同设备往往来自不同厂家，其通信协议和接口各不相同，导致多设备协议不互通 。一旦出现故障，80% 的情况需要跨系统排查，人工巡检耗时超 4 小时 / 次，这大大增加了运维的难度和成本，也影响了微电网的运行效率和可靠性。

安全风险：电池过充是一个常见的安全隐患，如果电池管理系统出现故障或控制不当，就可能导致电池过充，引发火灾甚至爆炸等严重事故 。网络攻击也日益成为微电网安全的一大威胁，黑客可能会入侵微电网的控制系统，篡改数据、干扰正常运行，这些安全风险导致运维成本增加 30% 。

二、Acrel-2000MG充电站微电网能量管理系统（采购/询价：安科瑞曹经理137/7441/3253）

1.平台概述

Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电站的接入，进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运行状态及健康状况，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。

微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级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。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

2.平台适用场合

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.系统架构

本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：

图1典型微电网能量管理系统组网方式

三、充电站微电网能量管理系统解决方案

1.实时监测

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电站及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

图1系统主界面

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。

1.1光伏界面

图2光伏系统界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

1.2储能界面

图3储能系统界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图4储能系统PCS参数设置界面

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

图5储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

图6储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图7储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

图8储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

图9储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

图10储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

图11储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的电压、温度值及所对应的位置。

1.4充电站界面

图13充电站界面

本界面用来展示对充电站系统信息，主要包括充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。

1.5视频监控界面

图14微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

1.6发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

图15光伏预测界面

1.7策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、防逆流、有序充电、动态扩容等。

具体策略根据项目实际情况（如储能柜数量、负载功率、光伏系统能力等）进行接口适配和策略调整，同时支持定制化需求。

图16策略配置界面

1.8运行报表

应能查询各子系统、回路或设备*时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、尖峰平谷时段电量等。

图17运行报表

1.9实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。

图18实时告警

1.10历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

图19历史事件查询

四、硬件清单列表

五、实际案例介绍

江阴某光储充微电网项目：江阴风光储充微电网系统采用0.4kV并网，光伏配合储能系统满足内部需求的情况下，实现峰谷套利、备用电源等运行模式。 1.光伏系统：车棚光伏装机容量118kW，通过9台逆变器接入系统 2.风电系统：风机安装在餐厅楼后，装机容量10kW，通过2台逆变器接入系统 3.储能系统：集装箱内安放储能系统，装机容量50kW/100kWh 4.充电桩系统 ：7kW交流桩20台; 60kW直流桩2台； 120kW直流桩1台。 5.负荷系统 ：主要为餐厅、展厅进行供电，负荷功率约70kW。 

拓扑图

现场安装图片

储能集装箱 车棚光伏 充电桩

六、未来展望

展望未来，微电网能量管理系统有望朝着更加智能化、高效化和绿色化的方向迈进。随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展和融合应用，微电网能量管理系统将能够实现更加精准的负荷预测、更加优化的能源调度以及更加智能的安全防护 。同时，随着新能源技术的不断突破和成本的降低，微电网中新能源的占比将进一步提高，微电网能量管理系统也将在促进新能源消纳、推动能源转型方面发挥更加重要的作用 。

审核编辑 黄宇