易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

摘要

隨著“雙碳”目標(biāo)深入推進(jìn)，高比例可再生能源并網(wǎng)與多場景能源管理成為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的核心挑戰(zhàn)。安科瑞EMS 3.0光儲(chǔ)協(xié)同平臺(tái)基于分層技術(shù)架構(gòu)（感知層、通訊層、平臺(tái)層、應(yīng)用層）與動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法（DRL模型、虛擬同步機(jī)技術(shù)），在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市交通、通信基站等場景中實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充系統(tǒng)的高效協(xié)同。本文通過實(shí)證案例分析，驗(yàn)證了該平臺(tái)在提升光伏消納率（農(nóng)業(yè)場景92%）、降低用能成本（工業(yè)場景年節(jié)省電費(fèi)300萬元）、保障供電可靠性（通信基站100%可用性）等方面的顯著成效，為多行業(yè)碳中和路徑提供技術(shù)支撐。

一、引言

全球能源轉(zhuǎn)型背景下，中國提出“雙碳”目標(biāo)，要求2030年非化石能源消費(fèi)占比達(dá)25%。然而，高比例可再生能源并網(wǎng)面臨三大挑戰(zhàn)：波動(dòng)性消納、電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)性瓶頸。2025年“430”與“531”政策進(jìn)一步收緊并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制儲(chǔ)能配置（≥15%裝機(jī)容量）與市場化交易比例（≥30%）。安科瑞EMS 3.0平臺(tái)通過技術(shù)創(chuàng)新與場景化設(shè)計(jì)，為分布式光儲(chǔ)系統(tǒng)提供系統(tǒng)性解決方案。

二、EMS 3.0技術(shù)架構(gòu)與核心功能

1. 分層技術(shù)體系

感知層：

高精度數(shù)據(jù)采集：部署APM系列智能電表（精度±0.5%）、ARTM-PV8光伏傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測輻照度、組件溫度及陰影遮擋；

環(huán)境感知模塊：集成氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)與微氣候監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)光伏出力分鐘級(jí)預(yù)測（誤差≤3%）。

通訊層：

多協(xié)議兼容：支持Modbus TCP、IEC 61850、OPC UA，適配華為、陽光電源、寧德時(shí)代等設(shè)備；

安全加密：采用國密SM9算法與硬件級(jí)防火墻，滿足GB/T 22239-2019網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。

平臺(tái)層：

動(dòng)態(tài)優(yōu)化引擎：基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)（DRL）模型，秒級(jí)優(yōu)化光儲(chǔ)充協(xié)同策略，目標(biāo)函數(shù)涵蓋經(jīng)濟(jì)性（LCOE最低）、安全性（頻率波動(dòng)≤±0.2Hz）；

虛擬同步機(jī)2.0：儲(chǔ)能模擬同步發(fā)電機(jī)慣性特性，系統(tǒng)阻尼系數(shù)提升50%，頻率調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間≤50ms。

應(yīng)用層：

虛擬電廠聚合：跨區(qū)域聚合分布式資源，參與調(diào)頻（響應(yīng)時(shí)間≤1秒）、調(diào)峰及需求響應(yīng)；

區(qū)塊鏈綠電交易：支持點(diǎn)對點(diǎn)綠電交易與碳足跡溯源，生成ISO 14064合規(guī)報(bào)告。

2. 核心技術(shù)創(chuàng)新

陰影遮擋自適應(yīng)MPPT算法： 動(dòng)態(tài)調(diào)整光伏組串工作點(diǎn)，復(fù)雜遮擋環(huán)境下發(fā)電效率提升15%-20%（實(shí)測數(shù)據(jù)）。

多目標(biāo)優(yōu)化模型： 結(jié)合電價(jià)、負(fù)荷與天氣預(yù)測，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能“兩充兩放”策略（谷電充電、峰電放電），套利收益提升25%。

預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)： AI模型實(shí)時(shí)診斷電池健康狀態(tài)（SOH誤差≤1.5%）、電纜絕緣老化風(fēng)險(xiǎn)，故障預(yù)警準(zhǔn)確率≥95%。

三、典型場景應(yīng)用與實(shí)證分析

1. 農(nóng)業(yè)場景：智慧農(nóng)場光儲(chǔ)灌溉系統(tǒng)

痛點(diǎn)：

灌溉依賴柴油發(fā)電機(jī)，成本高（0.8元/kWh）、碳排放量大（2.6kg CO?/kWh）；

光伏消納率僅60%，余電上網(wǎng)收益低（0.3元/kWh）。

解決方案：

部署200kW光伏+30kW/60kWh儲(chǔ)能，啟用“光伏優(yōu)先灌溉+儲(chǔ)能夜間調(diào)峰”模式；

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)（ANet-ESCU Pro）預(yù)測降雨概率，動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能SOC閾值。

效益：

柴油替代率90%，年節(jié)省成本48萬元；

光伏消納率提升至92%，碳排減少156噸/年。

2. 工業(yè)場景：零碳工廠虛擬電廠實(shí)踐

痛點(diǎn)：

峰谷電價(jià)差大（峰電1.2元/kWh，谷電0.3元/kWh），電費(fèi)成本占比營收12%；

變壓器容量不足，擴(kuò)容投資需500萬元。

解決方案：

配置10MW光伏+1.5MW/3MWh儲(chǔ)能，接入EMS 3.0平臺(tái)；

虛擬電廠聚合園區(qū)負(fù)荷，參與電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)（補(bǔ)償0.8元/kWh）。

效益：

年電費(fèi)節(jié)省1200萬元，調(diào)頻收益增加200萬元；

變壓器峰值負(fù)荷降低30%，延緩擴(kuò)容投資3年。

3. 城市交通場景：地鐵光儲(chǔ)供電系統(tǒng)

痛點(diǎn)：

地鐵牽引負(fù)荷波動(dòng)大（峰值5MW/谷值1MW），電網(wǎng)沖擊嚴(yán)重；

備用柴油機(jī)組碳排放高（1.8kg CO?/kWh）。

解決方案：

沿線部署5MW光伏+750kW/1.5MWh儲(chǔ)能，啟用“負(fù)荷跟隨+動(dòng)態(tài)擴(kuò)容”策略；

儲(chǔ)能平抑負(fù)荷波動(dòng)，光伏直供車站照明與空調(diào)系統(tǒng)。

效益：

電網(wǎng)沖擊減少40%，年節(jié)省電費(fèi)600萬元；

柴油備用使用量下降70%，碳排減少4200噸/年。

4. 通信場景：偏遠(yuǎn)5G基站離網(wǎng)供電

痛點(diǎn)：

市電不穩(wěn)定，年斷電時(shí)長＞100小時(shí)，運(yùn)維成本高（20萬元/站/年）；

柴油發(fā)電機(jī)可靠性低，故障率≥15%。

解決方案：

基站配置50kW光伏+10kW/20kWh儲(chǔ)能，啟用VF控制模式；

儲(chǔ)能支持離網(wǎng)0秒切換，保障通信設(shè)備100%供電。

效益：

年運(yùn)維成本降低至8萬元，投資回收期≤4年；

柴油使用量清零，碳排減少120噸/站/年。

四、討論與政策建議

1. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

IRR提升：農(nóng)業(yè)與工業(yè)場景IRR分別從5%提升至10%、從6%提升至12%；

政策合規(guī)性：100%滿足“430”政策儲(chǔ)能配置與3%防逆流閾值要求。

2. 行業(yè)推廣建議

農(nóng)業(yè)：推廣“光伏+儲(chǔ)能+智能灌溉”模式，納入鄉(xiāng)村振興補(bǔ)貼范圍；

工業(yè)：將虛擬電廠收益納入碳配額交易體系，鼓勵(lì)企業(yè)參與調(diào)頻市場；

城市基建：將光儲(chǔ)系統(tǒng)納入軌道交通建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)制替代柴油備用電源。

3. 未來研究方向

AI算法優(yōu)化：開發(fā)輕量化邊緣計(jì)算模型，降低硬件部署成本；

多能互補(bǔ)：探索“光伏+氫能”混合儲(chǔ)能技術(shù)，提升長時(shí)調(diào)節(jié)能力。

五、結(jié)論

安科瑞EMS 3.0平臺(tái)通過技術(shù)創(chuàng)新與場景化適配，實(shí)現(xiàn)了分布式光儲(chǔ)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、通信等場景的高效應(yīng)用，顯著提升經(jīng)濟(jì)性、安全性與低碳性。其核心價(jià)值在于：

技術(shù)穿透力：MPPT、虛擬同步機(jī)等技術(shù)直擊行業(yè)痛點(diǎn)；

政策契合度：全面響應(yīng)“430”“531”政策要求；

生態(tài)擴(kuò)展性：開放式架構(gòu)支持未來能源形態(tài)演進(jìn)。

在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，EMS 3.0將成為多行業(yè)能源轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)載體。

審核編輯 黃宇