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面向企业侧新能源的微电网能效与解决方案探究

更新时间:2026-10-30      浏览次数:30

摘要

在我国推进碳达峰、碳中和战略目标的时代背景下,源网荷储一体化、多能互补智慧能源系统成为能源转型的重要发展方向。分布式光伏、储能、充电桩、光储充一体化项目大量落地,新能源并网规模持续扩大,对能源监控、并网保护、运维管理提出更高的技术要求。本文以安科瑞电气股份有限公司新能源行业解决方案为研究对象,阐述企业微电网解决方案的建设背景、市场需求,分析分布式光伏、储能、充电桩等典型应用场景,介绍 Acrel‑1000DP 分布式光伏监控系统以及配套硬件设备功能,探究整套方案在新能源安全并网、能效管控、智慧运维方面的应用价值,为企业级微电网新能源项目建设提供实践参考。关键词:企业微电网;分布式光伏;新能源监控;源网荷储;防孤岛保护

1 引言

能源生产与消费活动是碳排放的主要来源,推动新能源大规模发展,构建绿色低碳能源体系,是我国实现双碳目标的关键路径。国家发改委、国家能源局先后出台《关于加快推动新型储能发展的指导意见》等政策文件,鼓励建设源网荷储一体化、多能互补的智慧能源系统与微电网系统。

大量工商业园区、厂房、楼宇开展分布式光伏建设,配套储能、电动汽车充电桩,形成企业侧微电网。但新能源具有间歇性、波动性特点,并网过程会带来谐波、电压波动、孤岛效应等问题,传统配电系统缺少针对新能源的一体化监测、保护、运维手段。安科瑞作为企业微电网系统解决方案服务商,打造了从终端元器件到云平台软件的完整产品生态,为新能源项目提供完整解决方案,具备较高的研究价值。

2 新能源行业方案建设背景与需求

2.1 政策背景

为推动能源绿色低碳转型,国家发改委、能源局明确鼓励微电网、源网荷储一体化项目建设,推动太阳能、风能、储能等新型能源发展。分布式电源装机量逐年提升,国家出台多项国家标准、行业标准规范新能源并网,例如 Q/GDW1480‑2015《分布式电源接入电网技术规定》、GB/T 29319‑2012《光伏发电系统接入配电网技术规定》、GB 50797‑2012《光伏发电站设计规范》等,对分布式电源的并网电压、保护配置、运维管理提出硬性要求。

按照 Q/GDW1480‑2015 规范,分布式电源根据装机容量匹配对应并网电压等级:8kW 及以下接入 220V;8kW‑400kW 接入 380V;400kW‑6000kW 接入 10kV;5000kW‑30000kW 及以上可接入 35kV,同时要求结合电网条件做技术经济对比论证,两级电压均可接入时优先选用低压并网方案。政策与标准的出台倒逼新能源项目配套完整的监控、保护、运维体系。

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2.2 现实业务需求

企业建设分布式光伏、储能、充电桩之后,面临多重现实痛点: 

第一,新能源发电具有间歇性,光照、风力变化会造成出力波动,容易引发电压偏差、谐波畸变、三相不平衡等电能质量问题,威胁配电网安全; 

第二,存在孤岛运行风险,当电网发生故障断开之后,新能源并网设备继续向故障线路供电,形成孤岛,威胁检修人员人身安全,需要配置防孤岛保护; 

第三,设备数量多,光伏组件、逆变器、储能变流器、充电桩分散布置,人工巡检效率低下,缺少统一平台实现集中监控; 

第四,能源数据相互独立,形成信息孤岛,无法实现发电、用电、储能、充电数据联动,难以开展错峰用电、负荷分级调度; 

第五,需要统计日、月、年发电量,分析发电效率,评估节能降碳效益,为碳排放核算提供数据基础。

综上,新能源项目不仅仅是设备安装,更需要一体化的监控、保护、数据分析、智慧运维整套解决方案。

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3 新能源主要应用场景

安科瑞新能源解决方案面向储能、充电桩、分布式光伏、光储充一体化四大主流企业侧新能源场景,适配厂房屋顶光伏、园区光储充、工商业储能充电站等项目,实现企业微电网内部多种能源协同运行。

3.1 分布式光伏场景

工商业厂房屋顶、宿舍建筑屋顶是分布式光伏最主要应用场景。大量光伏组件阵列分散布置,需要监测组件的电压、电流、功率状态,监测逆变器交直流侧电气参数,统计发电量。系统需要及时发现组件故障、逆变器异常,同时完成并网电能质量监测、孤岛保护,满足电网接入规范。

3.2 储能场景

储能设备可以平抑光伏发电的出力波动,实现峰谷套利,参与需求响应,保障重要负荷不间断供电。储能系统需要监测电池状态、充放电功率,实现与光伏、电网之间协同调度,配合微电网完成并网、离网模式切换。

3.3 充电桩场景

园区、厂区配套电动汽车充电桩,充电桩负荷具有随机性,会对企业配电系统造成冲击,需要监测充电桩用电数据,实现负荷管控,避免同时大功率充电造成变压器过载。

3.4 光储充一体化场景

光储充是源网荷储的典型缩影,光伏发电、储能充放电、汽车充电负荷耦合在一起。系统需要统筹协调光伏发电、储能调节、充电负荷、外网供电,实现自发自用、余电存储,优化企业用电成本。

4 安科瑞新能源软硬件解决方案

4.1 Acrel‑1000DP 分布式光伏监控系统

Acrel‑1000DP 分布式光伏监控系统是整套方案的软件核心,系统可以完成光伏发电、企业用电的集中监控、统一调度、统一运维,打通各个设备的数据,消除信息孤岛;支持按照负荷重要程度做分级管理,实现错峰有序用电,满足安全、高效用电需求,同时支持移动端访问,方便运维人员远程查看数据。系统主要功能分为四大模块。

  1. 综合监测:展示电站基础档案,包括电站位置、逆变器数量;统计日、月、年发电量;分析各组光伏组件发电功率与工作状态,掌握整体发电水平。

  2. 组件监控:采集光伏阵列每个组件的电压、电流、功率;监测逆变器输入输出功率、设备温度、运行状态,监控交直流侧全部电气参量,快速定位故障点位。

  3. 曲线分析:绘制逆变器交直流功率曲线、环境温度曲线,分析光照、温度等环境因素对光伏发电出力的影响,辅助运维人员评估发电效率。

  4. 电能质量监测:采集电压、电流、谐波畸变率、功率、电压闪变、不平衡度等指标;用图表展示谐波频谱,记录电压暂降、暂升等暂态事件,评估新能源接入对配电网电能质量的影响。

系统整体架构包含现场采集终端、通讯设备、监控主机、云平台,对接企业能效管理平台,适配工厂、商业建筑、市政建筑多种建筑类型的分布式光伏项目。

4.2 关键硬件终端设备

软件平台功能实现依赖各类现场硬件采集、保护装置,覆盖汇流采集、电能质量监测、并网保护、网络安全、二次测控多个类别。

  1. AGF 汇流采集装置与 APV 智能光伏汇流箱汇流箱用于汇聚多路光伏电池板输出直流线路,减少光伏阵列接入逆变器线缆,优化系统架构,具备防雷保护。设备可以监测光伏板运行状态,直流母线最高支持 DC1500V;电流采用穿孔接入,安装便捷;可以监测箱内断路器、防雷器开关量信号,采集箱体内部温度,规避直流侧起火风险,提升光伏直流回路可靠性与可维护性。

  2. APView500 电能质量在线监测装置装置基于多核嵌入式硬件平台,遵循 IEC61000‑4‑30 电能质量测量标准,集成谐波分析、波形采样、电压暂升暂降中断、闪变、三相不平衡监测、事件录波功能,实时捕捉新能源并网带来的各类电能质量扰动事件,为电能质量治理提供原始数据依据。

  3. AM5SE‑IS 防孤岛保护装置适配 380V 低压、10kV、35kV 等级光伏、燃气发电并网系统。当电网侧故障断开,出现孤岛工况,装置能够快速动作切除并网开关,将新能源电站和故障电网隔离,保护设备与现场运维人员安全,是光伏并网必须配置的保护设备。

  4. 二次配套设备方案还包含故障解列装置、频率电压紧急控制装置、箱变测控装置、通讯管理机、线路保护测控装置、网络安全监测装置、纵向加密装置、GPS 对时装置等。满足新能源电站二次保护、通讯、电力网络安全、统一对时的全部要求,符合电网对于新能源电站的接入安全规范。

整套软硬件组合,实现从光伏组件直流侧,到逆变器交流并网侧,再到平台数据分析的全链路监测与保护。

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5 方案应用价值

5.1 保障新能源并网安全

通过防孤岛保护、故障解列、电能质量监测设备,解决分布式新能源并网孤岛、谐波超标、电压扰动等风险,满足国家电网并网技术规范,保障电站设备与电网运维人员安全,助力新能源项目顺利通过并网验收。

5.2 实现智慧运维,降低运维成本

平台集中采集光伏、储能设备运行数据,自动识别组件故障、逆变器异常,改变传统人工逐点巡检模式。运维人员可以远程掌握设备状态,精准定位故障位置,减少现场巡查工作量,提升运维效率。

5.3 实现多能源协同管控,优化用能成本

针对光储充一体化企业微电网,系统整合光伏发电、储能充放电、充电桩负荷数据,实现负荷分级调度。优先消纳光伏自发电力,利用储能削峰填谷,引导错峰充电,降低企业整体电费支出。

5.4 为双碳工作提供数据支撑

系统统计发电量、用电量数据,核算新能源替代传统火电的减碳量,为企业碳排放统计、能源管理、节能评估提供真实量化数据,支撑企业完成绿色低碳转型。

6 不足与展望

安科瑞这套解决方案面向企业微电网场景,已经形成完整软硬件产品链,但仍然存在可以进一步拓展的方向。第一,高级调度算法有待进一步挖掘,目前平台以数据监测、告警统计为主,未来可以引入 AI 预测算法,精准预测光伏发电出力,自动优化储能充放电策略;第二,大型园区多微电网协同联动能力有待增强;第三,面向用户侧虚拟电厂业务,可以进一步拓展接口,支撑企业微电网参与电网需求响应。

随着双碳战略持续推进,分布式光伏、储能、光储充项目建设规模还会持续增长,企业微电网市场空间广阔。新能源监控保护解决方案,不再是简单的配电监控,而是向着多能耦合、智能化调度、参与电网互动的方向持续演进。

7 结语

在能源转型大环境下,企业侧分布式新能源快速发展,安全并网、智慧运维、多能源协同成为刚需。安科瑞电气新能源行业解决方案依托 Acrel‑1000DP 光伏监控平台与全套硬件保护采集设备,覆盖分布式光伏、储能、充电桩、光储充场景,解决新能源并网安全、设备运维、数据孤岛现实痛点,助力工商业建设企业微电网,实现安全高效用能,为碳达峰碳中和战略落地贡献实践方案。企业微电网的技术将持续,能源监测、保护、调度一体化解决方案,会在后续新型电力系统建设中发挥更大的作用。


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