安科瑞刘鸿鹏
摘要
随着全球能源危机的加剧和新能源技术的快速发展，微电网技术作为一种利用分布式能源的解决方案，逐渐成为现代企业储能电站的重要组成部分。本文基于安科瑞电气股份有限公司的微电网能量管理系统解决方案，探讨了微电网能量管理系统在现代企业储能电站中的应用。文章先介绍了微电网的背景与需求，随后详细分析了微电网系统的组成、运行模式及其在企业中的应用场景，通过实际案例展示了微电网能量管理系统在提升能源利用效率、降低用电成本、保障电力安全等方面的显著优势。
关键词:微电网、能量管理系统、储能电站、分布式能源、企业用电
1. 引言
随着全球能源结构的转型和“双碳”目标的提出，新能源发电技术如风电、光伏等得到了广泛应用。然而，新能源发电具有间歇性和不稳定性，如何利用这些能源成为当能源管理的重要课题。微电网技术的提出为这一难题提供了解决方案。微电网是一种由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷和监控保护装置组成的小型发配电系统，能够实现自我控制、保护和管理。微电网能量管理系统（EMS）作为微电网的核心，通过实时监控、智能预测、协调控制和经济调度等功能，确保微电网的安全和经济运行。
2. 微电网的背景与需求
2.1 能源危机与新能源发展
全球能源危机和用能需求的增加推动了新能源技术的发展。然而，新能源的能量密度普遍较低，且受地理位置和天气条件的影响较大，属于间歇式电源。微电网技术的提出为利用这些新能源电力提供了重要的技术方向。
2.2 企业用电需求
随着企业用电需求的持续提升，电力供应的可靠性和经济性成为企业关注的焦点。微电网能够通过储能系统和能量管理系统的协同工作，确保企业在电力紧张情况下的可靠用电，并通过削峰填谷、谷电利用等策略降低用电成本。
2.3 政策支持
近年来，国家政策大力推动微电网的发展。2015年国家能源局印发《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，2021年国务院发布《关于完整准确贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，明确支持微电网和分布式电源的市场主体地位。这些政策为微电网的广泛应用提供了制度保障。
3. 微电网系统的组成与运行模式
3.1 微电网的组成
微电网系统主要由分布式电源（如光伏、风电）、储能装置（如电池组、储能变流器）、能量转换装置、负荷和监控保护装置组成。微电网能够实现自我控制、保护和管理，既可以与外部电网并网运行，也可以离网独立运行。
3.2 微电网的运行模式
微电网的运行模式主要分为并网型和离网型。并网型微电网既可以与外部电网连接运行，也支持离网独立运行，以并网为主；离网型微电网不与外部电网联网，实现电能自发自用，功率平衡微电网。
3.3 微电网的应用场景
微电网广泛应用于工商业储能、充电站、商业楼宇、数据中心、工厂和产业园等场景。通过储能系统的部署，微电网能够满足瞬时大功率充电需求、降低容量电费和峰谷差，节约用电成本。
4. 微电网能量管理系统的功能与优势
微电网系统解决方案，通过在企业内部的源、网、荷、储、充的各个关键节点安装安科瑞自主研发的各类监测、分析、保护、治理装置；通过控制、计量、通信等技术，将分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车、电能路由器聚合在一起；平台根据电网价格、用电负荷、电网调度指令等情况，灵活调整微电网控制策略并下发给储能、充电桩、逆变器等系统与设备，确保企业微电网始终安全、可靠、节约、经济、低碳的运行。
Acrel-2000MG微电网能量管理系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、充电负荷进行实时监控、诊断告警、全景分析、有序管理和控制，满足微电网运行监视安全分析智能化、调整控制瞻化、全景分析动态化的需求，完成不同目标下光储充资源之间的灵活互动与经济优化运行，实现能源效益、经济效益和环境效益大化。
4.1控制架构
4.2 运行原理
4.3 储能能量管理系统界面
微电网能量管理系统包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷情况，体现系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、告警信息、收益、环境等
4.1 实时监控与智能预测
微电网能量管理系统能够对微电网的源、网、荷、储能系统、充电负荷进行实时监控和智能预测。通过高精度的数值气象预报和多维度神经网络预测方法，系统能够实现光伏和风电的短期和超短期功率预测，确保微电网的稳定运行。
4.2 协调控制与经济调度
微电网能量管理系统通过协调控制和经济调度，实现不同目标下光储充资源之间的灵活互动与经济优化运行。系统支持削峰填谷、需量控制、动态扩容、后备电源、平抑波动、有序充电等策略，保障用户的经济性与安全性。
4.3 电能质量与可靠性
微电网能量管理系统对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续监测。通过对电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断等暂态数据的监测分析，系统能够确保电能质量的稳定和可靠。
5. 案例分析
5.1 江阴风光储充微电网系统
江阴风光储充微电网系统采用0.4kV并网，光伏系统装机容量118kW，风电系统装机容量10kW，储能系统装机容量50kW/100kWh，充电桩系统包括7kW交流桩20台、60kW直流桩2台和120kW直流桩1台。该系统通过光伏配合储能系统满足内部需求，实现峰谷套利、备用电源等运行模式，显著提升了能源利用效率和用电经济性。
5.2 武汉正弦电气光储微电网系统
武汉正弦电气光储微电网系统采用全钒液流电池，电池容量70kW/140kWh，光伏容量100kW。系统运行模式包括削峰填谷和备用电源，通过微电网能量管理系统的实时监控和协调控制，确保了系统的安全和经济运行。
结论
微电网能量管理系统在现代企业储能电站中的应用，不仅能够提升新能源的利用效率，降低用电成本，还能保障电力供应的可靠性和稳定性。随着技术的不断更新和政策的持续支持，微电网能量管理系统将在未来的能源管理中发挥越来越重要的作用，助力企业实现绿色、低碳的能源利用目标。