摘要：隨著全球能源結構的轉型和電力市場的不斷發(fā)展，企業(yè)對電力供應的穩(wěn)定性和可靠性要求越來越高。微電網作為一種由分布式電源、儲能裝置、負荷和控制系統(tǒng)等組成的獨立可控電力系統(tǒng)，能夠實現自我管理和優(yōu)化，提供可靠的電力供應，并且可以與大電網進行互動或獨立運行。本文探討了微電網在企業(yè)改造中的應用，分析了其技術特點、經濟效益和環(huán)境效益，并提出了相應的應用策略和建議。

關鍵詞：微電網；分布式電源；儲能裝置；削峰填谷；虛擬電廠

0引言

傳統(tǒng)工業(yè)用電模式面臨著能源浪費、供電穩(wěn)定性差、對環(huán)境影響大等諸多挑戰(zhàn)。微電網技術的出現，為這些問題提供了創(chuàng)新性的解決方案。微電網可以集成多種可再生能源，提高能源利用效率，減少對環(huán)境的影響，同時提供可靠的電力供應，保障企業(yè)的正常運轉。因此，微電網在企業(yè)改造中的應用具有重要意義。

1微電網的技術特點

1.1分布式電源

微電網中的分布式電源主要包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、生物質能發(fā)電系統(tǒng)和小型水電系統(tǒng)等。這些分布式電源可以滿足企業(yè)的用電需求，提高電力供應的可靠性和穩(wěn)定性。其中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)因其清潔、可再生的優(yōu)勢被廣泛應用。然而，這些可再生能源發(fā)電受天氣和自然條件影響較大，需要與其他電源或儲能系統(tǒng)配合使用，以確保電力供應的穩(wěn)定性。

1.2儲能系統(tǒng)

儲能系統(tǒng)在微電網中起著至關重要的作用。它可以在電力故障或電能質量不穩(wěn)定時提供應急電力保障，維持企業(yè)的正常運轉。常見的儲能裝置包括鋰離子電池儲能系統(tǒng)和電容器等。鋰離子電池儲能系統(tǒng)具有能量密度高、充放電效率較高、循環(huán)壽命較長等優(yōu)點；而電容器則具備功率密度大、充放電速度快的特性，能夠在短時間內快速吸收或釋放大量電能。

1.3智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)是微電網的“大腦"，掌控著整個系統(tǒng)的運行。它通過物聯網技術將分布式電源、儲能系統(tǒng)、用電設備等各個環(huán)節(jié)的傳感器連接起來，實現對微電網實時的數據采集和分析。大數據分析技術和人工智能算法則進一步提升了智能控制系統(tǒng)的決策能力，使其能夠根據實時數據和預設目標自動調整分布式電源的發(fā)電功率、儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)以及負荷的分配，實現微電網的優(yōu)化運行。

2微電網在企業(yè)改造中的應用效益

2.1經濟效益

（1）降低發(fā)電成本：微電網中的自備電廠可以利用余熱、余壓等資源進行綜合利用，提高能源利用效率，降低發(fā)電成本。

（2）減少電力傳輸損耗：分布式智能微電網可以將傳統(tǒng)供電方式的遠距離、多級變送轉變?yōu)椤熬偷叵M"，減少電力傳輸過程中的損耗。

（3）降低企業(yè)用電費用：微電網能夠改變基本電價和電度電價的兩部制電價形成機制，降低企業(yè)向售電部門申請變壓器安裝容量后的額外費用。

2.2環(huán)境效益

（1）節(jié)能減排：微電網可以根據企業(yè)的用電需求進行調度和優(yōu)化，實現節(jié)能減排，減少對環(huán)境的影響。

（2）促進新能源開發(fā)利用：微電網可以接入分布式電源和儲能裝置等可再生能源發(fā)電設備，減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放。

2.3可靠性效益

（1）提供可靠電力供應：微電網具有自我控制和管理的能力，可以根據企業(yè)用電需求進行調度和優(yōu)化，提供可靠的電力供應。

（2）應對突發(fā)情況：在電網故障、自然災害等突發(fā)情況下，微電網可以迅速切換至孤島運行模式，維持關鍵生產設備的運轉，避免經濟損失。

3微電網在企業(yè)改造中的應用案例

3.1智慧工廠微電網

在全球工業(yè)領域，智慧工廠微電網逐漸成為眾多企業(yè)提升能源利用效率、降低成本以及增強競爭力的關鍵利器。例如，某汽車制造工廠采用了智慧微電網系統(tǒng)，其屋頂的太陽能電池板和小型風力發(fā)電機根據天氣和用電需求實時調整發(fā)電功率，儲能系統(tǒng)在電價低谷時儲存電能，高峰時釋放電能。通過智能控制系統(tǒng)的調度，工廠的能源利用率提高了25%，每年節(jié)省電費支出約200萬元。

3.2蘇州供電公司微電網項目

國網蘇州供電公司因地制宜打造了16個微電網項目，覆蓋智能制造、車網互動、建筑能效管理等多種應用場景。這些微電網項目在推動企業(yè)降本增效、節(jié)能增綠的同時，實現了對工業(yè)柔性負荷的秒級控制。測試結果表明，這些微電網可實現上調負荷和下調負荷，有效降低用電高峰期對電網的壓力。

4微電網在企業(yè)改造中的應用策略

4.1制定發(fā)展規(guī)劃

企業(yè)應制定的智能微電網發(fā)展規(guī)劃，智能微電網健康、合理發(fā)展。同時，將智能微電網建設融入工業(yè)園區(qū)規(guī)劃之中，促進工業(yè)園區(qū)可再生能源的利用。

4.2因地制宜開展建設

企業(yè)應根據自身實際情況和可再生能源發(fā)展情況，因地制宜地開展智能微電網建設。加大研發(fā)示范力度，突破制約微電網發(fā)展的關鍵技術，推進商業(yè)化應用。

4.3強化規(guī)范管理

企業(yè)應根據分布式能源是否并網、是否上網、是否享受優(yōu)惠政策等不同情況，規(guī)范、簡化分布式能源項目的立項管理，加強分布式能源發(fā)電狀態(tài)監(jiān)管。同時，加強并網設備的標準制定，鼓勵符合標準要求的企業(yè)積極參與微電網建設。

5Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)概述

5.1概述

Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)，是我司根據新型電力系統(tǒng)下微電網監(jiān)控系統(tǒng)與微電網能量管理系統(tǒng)的要求，總結國內外的研究和生產的經驗，專門研制出的企業(yè)微電網能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，進行數據采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎上以經濟優(yōu)化運行為目標，提升可再生能源應用，提高電網運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

5.2技術標準

本方案遵循的標準有：

本技術規(guī)范書提供的設備應滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標準：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范的1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術網絡基礎安全技術要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范

DL/T634.5101遠動設備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準

DL/T634.5104遠動設備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網絡訪問101

GB/T33589-2017微電網接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

GB/T36274-2018微電網能量管理系統(tǒng)技術規(guī)范

GB/T51341-2018微電網工程設計標準

GB/T36270-2018微電網監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

DL/T1864-2018型微電網監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網并網一體化裝置技術規(guī)范

T/CEC151-2018并網型交直流混合微電網運行與控制技術規(guī)范

T/CEC152-2018并網型微電網需求響應技術要求

T/CEC153-2018并網型微電網負荷管理技術導則

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網工程設計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網的1部分：微電網規(guī)劃設計導則

NB/T10149-2019微電網2部分：微電網運行導則

5.3適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

5.4型號說明

5.5系統(tǒng)配置

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

5.6系統(tǒng)功能

5.6.1實時監(jiān)測

微電網能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

圖4儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統(tǒng)PCS參數設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數設置界面

本界面用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS電網側數據界面

本界面用來展示對PCS電網側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲能系統(tǒng)PCS交流側數據界面

本界面用來展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側數據界面

本界面用來展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數據界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

風電界面

圖13風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數據等。

視頻監(jiān)控界面

圖15微電網視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現預覽、回放、管理與控制等。

5.6.2發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預測界面

5.6.3策略配置

系統(tǒng)應可以根據發(fā)電數據、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴容等。

圖17策略配置界面

5.6.4運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備規(guī)定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

5.6.5實時報警

應具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖19實時告警

5.6.6歷史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖20歷史事件查詢

5.6.7電能質量監(jiān)測

應可以對整個微電網系統(tǒng)的電能質量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質量情況，以便及時發(fā)現和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應能產生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質量數據統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數據，包括均值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖21微電網系統(tǒng)電能質量界面

5.6.8遙控功能

應可以對整個微電網系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內相應的操作命令。

圖22遙控功能

5.6.9曲線查詢

應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

5.6.10統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數等分析；具備對并網型微電網的并網點進行電能質量分析。

圖24統(tǒng)計報表

5.6.11網絡拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網系統(tǒng)拓撲界面

本界面主要展示微電網系統(tǒng)拓撲，包括系統(tǒng)的組成內容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

5.6.12通信管理

可以對整個微電網系統(tǒng)范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

5.6.13用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權限

5.6.14故障錄波

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖28故障錄波

5.6.15事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數據，包括開關位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數據。啟動事件和監(jiān)視的數據點可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

5.7系統(tǒng)硬件配置清單

6結論

微電網在企業(yè)改造中的應用具有顯著的經濟效益、環(huán)境效益和可靠性效益。通過制定發(fā)展規(guī)劃、因地制宜開展建設和強化規(guī)范管理等策略，企業(yè)可以充分利用微電網技術的優(yōu)勢，提高能源利用效率，降低生產成本，減少對環(huán)境的影響，增強企業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。未來，隨著技術的不斷進步和政策的持續(xù)支持，微電網將在企業(yè)改造中發(fā)揮更加重要的作用。