易允恒 安科瑞電氣股份有限公司

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摘要

針對高比例新能源接入導(dǎo)致的配電網(wǎng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行難題，本文提出基于“終端-邊緣-云”三級架構(gòu)的智慧能源解決方案。通過23個示范項(xiàng)目驗(yàn)證：終端層AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)動作時間≤1.78s（滿足GB/T 33593）；邊緣層ACCU-100控制器提升光伏就地消納率至98.7%；云端AcrelEMS3.0平臺降低運(yùn)維成本45.8%。該方案為GB/T 45418-2025標(biāo)準(zhǔn)落地提供技術(shù)路徑。

1 引言

1.1 問題提出

國家能源局2025年數(shù)據(jù)顯示，分布式光伏滲透率超35%的區(qū)域中：

72%配電站存在電壓越限（±10%超標(biāo)率＞8%）

58%變壓器面臨過載風(fēng)險(xiǎn)（負(fù)載率＞90%時段占比增加2.3倍）

新能源調(diào)度響應(yīng)延遲導(dǎo)致棄光率＞15%

1.2 標(biāo)準(zhǔn)要求分析

GB/T 45418-2025核心條款：

9.3.2：要求分布式電源具備功率控制及高低電壓穿越能力

9.4.6：明確電動汽車充電設(shè)施需支持雙向能量交互

10.1.5：規(guī)定二次系統(tǒng)滿足多設(shè)備協(xié)調(diào)控制需求

1.3 解決方案架構(gòu)

構(gòu)建分層控制體系（圖1）：

注：架構(gòu)符合IEC 61850分層邏輯，各層響應(yīng)時間見表1

表1 三級架構(gòu)性能指標(biāo)

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證

2.1 新能源并網(wǎng)安全防護(hù)

2.1.1 防孤島保護(hù)機(jī)制

動作邏輯（圖2）： def anti_islanding():

if (U < 0.85p.u. or U > 1.15p.u.) and t > 2s: # 電壓越限判定

trip_signal = True

elif (f < 49.5Hz or f > 50.5Hz) and t > 0.2s: # 頻率越限判定

trip_signal = True

實(shí)測數(shù)據(jù)：

浙江5MW光伏電站：動作時間1.78s（國家電器安全質(zhì)檢中心報(bào)告No.2024ET-SE018）

故障切除成功率100%

2.1.2 電壓穿越能力強(qiáng)化

控制策略：

低壓穿越（0.85p.u.）：逆變器注入容性無功（Q=1.5×(1-U)×P?）

高壓穿越（1.15p.u.）：吸收感性無功（Q=-(U-1)×P?）

江蘇項(xiàng)目效果：電壓合格率從87.3%提升至99.6%

2.2 多能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度

2.2.1 優(yōu)化模型構(gòu)建 min sum_{t=1}^{T} [C_{grid}(t)P_{grid}(t) - C_{feed}(t)P_{feed}(t)] + lambda cdot max(P_{demand})

約束條件

begin{cases}

P_{PV}(t) + P_{ESS}^{dis}(t) + P_{grid}(t) = P_{load}(t) + P_{EV}(t) \

SOC_{min} leq SOC(t) leq SOC_{max} \

0 leq P_{EV}(t) leq 0.8P_{trans} # 變壓器負(fù)載約束

end{cases}

2.2.2 實(shí)證分析（上海某園區(qū)）

2.3 車網(wǎng)互動（V2G）技術(shù)落地

2.3.1 硬件性能

AEV200-DC240M4充電堆：

電壓范圍：150-1000V DC

充放電切換時間：＜200ms

轉(zhuǎn)換效率：96.2%（第三方認(rèn)證）

2.3.2 控制流程

北京V2G站收益：單樁日均套利263元（峰谷電價(jià)差0.9元/kWh）

3 綜合應(yīng)用效果

深圳工業(yè)區(qū)項(xiàng)目全景部署（2025年）：

直接節(jié)能收益：278萬元/年

避免擴(kuò)容投資：420萬元

4 結(jié)論

本研究通過構(gòu)建“終端-邊緣-云”三級協(xié)同控制架構(gòu)，系統(tǒng)性解決新型配電網(wǎng)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行難題，主要貢獻(xiàn)如下：

安全防護(hù)體系創(chuàng)新：終端層AM5SE-IS裝置將孤島保護(hù)動作時間壓縮至1.78s（低于國標(biāo)2s要求），結(jié)合動態(tài)無功補(bǔ)償策略，使電壓合格率提升12.3個百分點(diǎn)；

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型突破：邊緣層ACCU-100控制器實(shí)現(xiàn)光儲充聯(lián)合優(yōu)化，在上海園區(qū)驗(yàn)證年節(jié)約用能成本267.7萬元，光伏消納率達(dá)98.7%；

系統(tǒng)韌性顯著增強(qiáng)：云端AcrelEMS3.0平臺“1+N”架構(gòu)接入23個場站，運(yùn)維效率提升79.2%，完美響應(yīng)GB/T 45418-2025第10.1.5條多設(shè)備協(xié)調(diào)控制要求；

標(biāo)準(zhǔn)推廣價(jià)值：深圳項(xiàng)目實(shí)證顯示，該方案降低變壓器峰值負(fù)載25個百分點(diǎn)，為高滲透率新能源配電網(wǎng)提供標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施范式。

審核編輯 黃宇