校园零碳园区建设背景下的安科瑞EMS3.0智慧能源解决方案

1 项目背景与需求分析

在当前"双碳"目标引领下，校园零碳转型已成为教育部门落实国家气候承诺的重要举措。教育部于2022年10月发布的《绿色低碳发展国民教育体系建设实施方案》明确要求，各级学校需将绿色低碳发展纳入国民教育体系，积极建设绿色学校，持续降低能源资源消耗和碳排放。与此同时，各地政府也纷纷出台相关政策，如厦门市明确要求园区2025年前实现可再生能源渗透率≥30%、单位产值碳排下降20%的目标。这些政策导向为校园零碳园区建设提供了明确的政策框架与实施路径。

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然而，传统校园能源管理系统存在诸多痛点，严重制约了零碳目标的实现。具体表现在以下几个方面：

系统孤岛现象严重：传统模式下，校园内电力监控、光伏发电、能耗统计、充电桩等系统往往独立运行，数据无法互通，形成信息孤岛。学校若想实现综合能源管理，需要协调不同厂家，进行复杂的数据融合或重新立项重构，导致成本巨大、周期冗长。

能源管理效率低下：校园建筑面积大、建筑类型多样、用能需求复杂，传统能耗分析软件仅能统计校园总体用能，无法进行深度分析管理。教学区域电视、电脑等设备长时间不断电，容易局部过热引发电气火灾；公共区域普遍存在"长明灯"、空调忘关或长时间处于过低温度等能源浪费现象。

新能源应用不足：尽管校园拥有丰富的屋顶资源，适合部署分布式光伏，但普遍存在消纳难题。类似厦门园区的实测数据表明，因光伏波动导致的弃光率超过15%，严重影响新能源的利用效率。

碳管理手段缺失：大多数校园缺乏实时碳监测工具，碳核查依赖人工，难以满足政策要求的数字化碳追踪与管理。这使得校园碳排放底数不清，减排措施缺乏数据支撑。

面对这些挑战，校园急需一套整合"源-网-荷-储-充"各环节的一站式智慧能源解决方案，实现能源系统的数字化、智能化转型，为校园零碳建设提供技术支撑。

2 解决方案概述

安科瑞EMS3.0微电网智慧能源管理平台基于"云-管-边-端"全栈技术架构，专为校园零碳园区打造集安全降碳、经济增效、政策合规于一体的一站式解决方案。该平台以"源网荷储充"协同控制为核心，深度融合AI算法与物联网技术，通过动态优化新能源消纳、需量管理、峰谷套利及碳排追踪，助力校园实现能源数字化转型升级。

2.1 设计理念与平台定位

安科瑞EMS3.0的设计理念是从传统的单一能源管理向综合能源服务转变，从被动运维向主动优化升级，从能源消费者向产消者转型。平台定位为企业微电网的"智慧大脑"，通过对校园分布式电源、市政电源、储能系统、充电设施以及各类交直流负荷的运行状态实时监视、智能预测、动态调配，满足企业微电网能效管理数字化、安全分析智能化、调整控制动态化、全景分析可视化的需求。

针对校园场景的特殊性，安科瑞还推出了AcrelEMS-EDU专属版本，区分了1.0、2.0和3.0三个演进阶段：

EMS-EDU 1.0阶段：侧重于打破传统模式下校级能源数据管理信息壁垒，实现信息互通与统一管理，包括分布式光伏、变电站综自系统、电力监控、电能质量、电气安全、能耗分析、预付费及储能等基础功能的整体规划设计。

EMS-EDU 2.0阶段：强调系统互动与高效管理，通过软件针对性服务，实现定额管理、指标管理，使数据服务于管理，实现管理节能。具体功能包括公共用能管理、能源漏损监控、宿舍用能管理等。

EMS-EDU 3.0阶段：目标是实现多能互补、充分自治与能源互联，通过构建新型电力系统，实现能量调度，最终帮助校园达成近零碳目标。

2.2 技术架构与系统组成

安科瑞EMS3.0采用"云-边-端"分层分布式架构，通过三层协同实现校园能源的智慧管理：

终端层：兼容10余品牌光伏/储能设备，实时采集32项参数，采样频率达10ms级，解决校园能源数据孤岛问题。包括各类智能电表、传感器、采集终端等，负责采集校园各类能源数据。

边缘层：集成AI预测模型，实现光伏出力预测精度>92%，负荷预测误差<5%。通过ACCU-100微电网协调控制器，实现校园能源的三层动态优化，包括策略优化层（小时级）、协调控制层（分钟级）及设备执行层（秒级）。

云端层：提供大数据分析与云平台服务，实现能源全景分析、策略优化、诊断告警等功能。支持与各地电力交易中心对接，参与绿电交易与虚拟电厂（VPP）调峰。

表：安科瑞EMS3.0系统组成与校园应用对应表

系统层次 核心组件 校园应用场景

终端层 智能电表、光伏逆变器、储能变流器、充电桩 校园建筑能耗监测、屋顶光伏发电、储能系统、电动汽车充电

边缘层 ACCU-100微电网协调控制器、边缘计算网关 校区级能源协调控制、实时数据采集与处理

云端层 AcrelCloud能源云平台、大数据分析模块 全校能源全景分析、碳排管理、虚拟电厂参与

2.3 校园场景适配性

安科瑞EMS3.0针对校园特有场景进行了专门优化，具备强大的场景适配性。针对校园内不同功能区的能源特性，平台提供了差异化解决方案：

教学区：通过智能照明/空调管理系统，对教室照明和空调进行远程监测和控制（群控、策控、时控），有效节省非必要浪费。

宿舍区：宿舍用电管理系统可对单间宿舍进行最多5路独立计量控制（违规电器识别、定时通断），并具有基础额度设置、跳闸记录等功能，可与校园一卡通对接统一充值。

食堂及公共区域：加强电气安全监控，针对厨房操作区油烟大、油垢多等特点，提供电气火灾预警与预防功能。

实验楼与图书馆：保障供电可靠性，通过电能质量在线监测（APView500装置），保障精密实验设备运行。

3 核心功能模块

安科瑞EMS3.0针对校园零碳园区建设的多维需求，打造了一系列核心功能模块，形成全方位的能源管理与碳排管控体系。

3.1 源网荷储充协同控制

源网荷储充协同控制是安科瑞EMS3.0的核心技术，通过动态调度与优化算法，实现校园能源的经济高效运行。具体功能包括：

智能预测与调度：融合气象与历史数据，提供96小时负荷与光伏发电预测精度＞85%，支撑校园可再生能源优先调度。针对校园特有的用电规律（如假期、考试期间、学期始末），建立专门的预测模型，提高预测准确性。

动态优化控制：基于电价信号与碳排数据，自动切换"谷充峰放"、"绿电优先"策略，降低校园购电成本20%以上。例如，在寒暑假期间调整控制策略，适应留校学生少、用电模式变化的特殊情况。

毫秒级韧性保障：并离网切换≤60秒，应对极端天气场景，确保校园关键负荷（如数据中心、实验室）不间断供电。平台支持"光伏+储能+柴发"多能互补，电网故障时10ms切换供电，保障关键负荷"零闪断"。

光储充一体化管理：针对校园电动汽车充电需求，平台通过有序充电策略，动态分配充电桩功率，避免充电负荷对校园电网造成冲击。同时，利用校园屋顶光伏产生的绿电为电动汽车充电，形成"光伏发电-储能缓冲-电动汽车消纳"的零碳闭环。

3.2 碳能双控管理

碳能双控管理模块是校园实现碳核算与减排的核心工具，通过数字化手段解决校园碳管理难题：

碳排热力图：匹配地方碳核查标准，自动生成月度碳盘查报告，精准定位空压机、制冷机组等高碳设备。通过可视化界面，校园管理者可直观了解各建筑、各区域的碳排放分布，为减排决策提供支持。

ISO 14064碳核算：内置ISO 14064碳核算模块，自动计算校园范围一、范围二碳排放，并可根据需要计算部分范围三排放，满足教育系统碳排放统计核算要求。

碳资产开发：支持开发CCER碳资产，将校园减排项目（如光伏发电、储能削峰填谷等）产生的碳减排量开发为可交易的碳资产，为学校创造额外收益。

碳普惠对接：集成地方"碳惠天府"等碳普惠接口，支持碳减排量认购与交易，鼓励师生践行低碳行为，参与校园碳中和。

3.3 电气安全与电能质量管理

校园电气安全至关重要，安科瑞EMS3.0提供全方位的电气安全防护：

电气火灾监控：通过剩余电流式电气火灾监控探测器、测温式电气火灾监控探测器，对校园配电系统的漏电、过流、过压、欠压、缺相、错相、过载等状态进行实时监测，预防电气火灾发生。

电源插座管理：针对宿舍区电源插座较多，违章私拉乱接现象比较严重的问题，系统可识别违规使用大功率电器行为，及时预警与断电，防止超负荷引发火情。

电能质量监测与治理：通过APView500电能质量在线监测装置，对校园电网的谐波、电压波动、闪变等电能质量问题进行实时监测与分析，并通过有源滤波器（APF）、静止无功发生器（SVG）等设备进行治理，保障实验室精密设备运行。

配电环境监测：对校园配电室温度、湿度、水浸、门禁、视频等环境参数进行实时监测，确保配电设施运行安全。

3.4 智慧运维与能耗分析

安科瑞EMS3.0通过智慧运维与能耗分析功能，提升校园能源设施的管理效率：

综合能耗分析：从能耗拓扑、组织拓扑、空间拓扑三个维度对校园能耗精准统计和全方位管理。方便管理者快速了解校园能耗情况，定位高能耗建筑或组织部门，对整体用能进行能耗对标及异常分析。

智慧运维系统：包括配电监控、配电室环境监测等传统电力运维功能，针对校园管理增加设备报修、重点设备（电梯、水泵、中央空调等）运行状态监测及报警。通过移动终端，运维人员可实时接收报警信息，快速定位故障，提高响应速度。

宿舍用能管理：对宿舍用电进行精细化计量及控制，包括用电量统计、违规电器识别、定时通断、预付费管理等功能。系统支持基础额度设置，可与校园一卡通对接统一充值，大大减轻宿舍管理人员的工作负担。

公共用能管理：针对公共区域（如走廊、卫生间、洗浴间等）的照明、热水器、空调等用能设备，实现远程监测和控制（群控、策控、时控），有效节省非必要浪费。

4 结论与展望

安科瑞EMS3.0微电网智慧能源管理平台为校园零碳转型提供了一条技术可行、经济合理、操作性强的路径。通过"源-网-荷-储-充"全链路协同控制与AI动态优化，平台直击校园面临的消纳难、成本高、碳管理弱等核心痛点，不仅满足当前政策对校园绿色低碳发展的要求，更为学校创造实实在在的经济效益与环境效益。

未来，随着技术进步与政策完善，校园零碳建设还将迎来更多机遇。安科瑞EMS3.0平台的进一步发展将更加注重与校园特性的深度融合，如校园虚拟电厂的构建，使校园不仅能实现自身用能优化，还能作为聚合单元参与电力市场交易，获得额外收益；人工智能技术的深入应用，将进一步提升平台的自学习、自优化能力，使能源管理更加智能化；与校园数字化平台的全面融合，将能源管理与教学、科研、生活服务等系统无缝对接，构建真正的智慧校园能源生态体系。

校园零碳建设是一项长期工程，需要持续投入与不断创新。安科瑞EMS3.0作为校园零碳转型的"智慧大脑"，将以技术驱动为核心，助力学校落实"双碳"战略，实现经济效益与环境效益的双赢，为培养新一代青少年的绿色低碳理念提供生动实践平台，最终在美丽的校园中绘就绿色发展的崭新画卷。

审核编辑 黄宇