安科瑞EMS能源管理系统工业园区实现光储充协调管理

一、现状与挑战

在全球积极应对气候变化、推动能源绿色转型的大背景下，我国也将 “双碳” 目标作为重要战略部署，大力推进能源革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。在此过程中，企业园区作为能源消耗的集中区域，其能源管理水平的提升对于实现国家能源战略目标至关重要。

当前，企业园区能源管理面临诸多挑战。一方面，随着分布式能源的广泛接入，如光伏发电、风力发电等，能源生产的不确定性增加，给电力供应的稳定性带来冲击。另一方面，园区内各类企业的用电需求复杂多样，且存在明显的峰谷差异，导致电网负荷波动大，不仅增加了用电成本，还可能影响电力设备的使用寿命。同时，电动汽车的快速普及使得充电需求日益增长，如何合理规划充电桩布局并实现有序充电，避免对电网造成过大压力，也是亟待解决的问题。此外，传统能源管理模式下，能源信息分散，缺乏有效的整合与分析，难以实现对能源全流程的精细化管理与协同优化。

二、系统架构

安科瑞 EMS 能源管理系统采用先进的分层分布式结构，由设备层、网络通信层和站控层组成，实现对企业园区源网荷储充各环节的全面感知、可靠通信与智能管控。

2.1 设备层

设备层是能源管理系统的基础，负责采集和执行各类能源数据与指令。在 “源” 端，部署光伏逆变器、风力发电机控制器等设备，实时监测新能源发电设备的运行状态，如光伏板的输出电压、电流、功率，风机的转速、发电量等，为能源调度提供准确的数据支持。在 “荷” 侧，通过安装多功能电力仪表、智能电表等，对园区内不同企业、不同区域的用电负荷进行精准计量与实时监测，详细记录各支路的电压、电流、有功功率、无功功率等参数，以便及时掌握负荷变化情况。对于 “储” 环节，电池管理系统（BMS）密切监控储能电池的电压、电流、温度、荷电状态（SOC）等关键数据，确保储能系统安全稳定运行；功率转换系统（PCS）则实现电能的交直流转换，精确控制储能系统的充放电过程。在 “充” 方面，充电桩监控模块实时获取充电桩的工作状态、充电功率、充电量以及充电车辆信息等，为实现有序充电管理提供依据。

2.2 网络通信层

网络通信层犹如能源管理系统的 “神经脉络”，运用多种通信技术与协议，保障数据在设备层与站控层之间的可靠传输。常见的工业通信协议包括 Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870 - 5 - 101/103/104 等，支持 RS485、CAN 总线、以太网等通信接口方式。这些通信手段能够将设备层采集到的海量能源数据快速、准确地传输到站控层，同时将站控层下达的控制指令及时送达各设备执行单元。对于分布式能源站点和远程充电桩等位置较为分散的设备，还可采用无线通信技术，如 4G、5G、NB - IoT 等，实现数据的远程传输与设备的远程控制，有效打破地域限制，极大提升系统的覆盖范围与管理灵活性，确保无论设备位于园区何处，都能与系统核心保持紧密连接与高效通信。

2.3 站控层

站控层作为能源管理系统的核心大脑，由服务器、数据库、监控软件以及各类应用模块组成。服务器具备强大的数据存储、处理与分析能力，能够实时对大量能源数据进行高速运算，从中提取有价值的信息，为能源决策提供数据支撑。数据库用于存储历史能源数据，包括设备运行数据、能耗数据、电网数据等，这些丰富的数据资源为能源分析、趋势预测和决策制定提供了坚实的基础。监控软件以直观友好的人机交互界面呈现能源系统的运行状态，通过动态数据可视化技术，将园区内能源的生产、传输、消耗、存储等情况以图表、曲线、地图等生动形象的形式展示出来，使管理人员能够全面、清晰地了解能源系统全貌，迅速掌握系统运行态势，及时发现潜在问题。各类应用模块则实现了能源监测、负荷预测、优化调度、故障诊断等丰富而强大的功能，通过智能化算法和策略，对能源系统进行精准控制与科学管理，确保能源系统始终处于高效、稳定的运行状态。

三、功能特点

3.1 能源实时监测与全景展示

安科瑞 EMS 能源管理系统对企业园区内的源网荷储充各环节进行全方位、24 小时不间断的实时监测。管理人员只需通过监控界面，即可一目了然地获取光伏电站的实时发电量、电网的供电质量（包括电压、频率、谐波等关键参数）、不同企业和区域的用电负荷大小及变化趋势、储能系统的充放电状态和剩余电量，以及充电桩的使用情况等详细信息。系统还通过直观的图形化界面，如园区能源拓扑图，将能源在园区内的流动路径清晰呈现，帮助管理者快速掌握能源系统的整体运行态势，如同拥有一双 “透视眼”，能够及时洞察系统中可能存在的潜在问题，为后续的决策制定和问题处理提供准确依据，使能源管理工作更加有的放矢。

3.2 负荷预测与优化调度

利用大数据分析和人工智能算法，系统能够根据历史负荷数据、气象信息、企业生产计划等多维度数据，对园区未来的用电负荷进行精准预测。基于负荷预测结果，结合实时能源价格、电网调度指令以及储能系统的状态，系统自动生成最优的能源调度策略。在用电低谷期，充分利用低价电能对储能系统充电，同时合理安排可调节负荷进行生产，将能源成本降至最低；在用电高峰期，优先调度储能系统放电，减少从电网的购电量，有效降低用电成本。通过这种源网荷储之间的协同优化调度，不仅保障了园区能源供需的平衡，还极大地提高了能源利用效率，使能源资源得到更加合理、高效的配置，为企业园区的可持续发展提供有力支持。

3.3 储能系统智能管理

该系统实现了对储能系统的全方位智能管控。根据电网需求和园区用电情况，精确控制储能系统的充放电时机和功率大小。当电网电压出现波动或发生故障时，储能系统能够迅速响应，在毫秒级时间内切换为备用电源，保障园区内关键负荷的持续供电，显著提高供电可靠性，确保企业生产运营不受影响。通过对储能电池的实时监测与健康管理，系统能够合理安排充放电循环，有效延长电池使用寿命，降低储能系统的运维成本。例如，当检测到电池温度过高时，自动启动散热装置进行降温；当电池 SOC 低于设定阈值时，及时调整充放电策略，避免过度放电对电池造成损害，从而保障储能系统长期稳定、高效运行。

3.4 充电桩有序充电与管理

考虑到电动汽车充电负荷的随机性和波动性可能对电网造成较大冲击，EMS 系统创新性地实现了充电桩的有序充电控制。系统根据变压器的剩余容量、实时电价以及车辆的充电需求，智能分配充电桩的充电功率和时间。在电网负荷较低时，允许充电桩以较大功率快速充电，缩短车辆充电时间；在电网负荷高峰时，自动降低充电桩的充电功率或延迟充电时间，避免集中充电导致电网过载，确保电网运行的稳定性。同时，系统还提供全面的充电桩运营管理功能，包括充电费用结算、用户信息管理、充电桩故障报警与报修等，极大提升了充电桩的运营效率和用户体验，为电动汽车在企业园区的广泛应用提供了有力保障。

3.5 电气安全与故障预警

具备完善的电气安全监测与故障预警功能是安科瑞 EMS 能源管理系统的一大亮点。通过在配电系统中安装电气火灾监控探测器、剩余电流互感器、温度传感器等专业设备，系统能够实时监测电气线路的漏电、过载、短路、温度过高等安全隐患。一旦检测到异常情况，系统立即发出声光报警，并通过短信、邮件等多种方式通知相关管理人员，以便及时采取措施排除故障，将安全隐患消灭在萌芽状态，有效防止电气事故的发生。此外，系统还能对故障进行智能诊断，迅速分析故障原因和影响范围，为维修人员提供详细的维修指导，大大缩短故障处理时间，保障园区电力系统的安全稳定运行，为企业园区的生产经营活动营造安全可靠的用电环境。

四、硬件配套

审核编辑 黄宇