簡婷
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:在全球向綠色低碳轉(zhuǎn)型的浪潮中,零碳園區(qū)脫穎而出,成為實現(xiàn) “雙碳” 目標的關鍵實踐單元。而源網(wǎng)荷儲一體化,作為零碳園區(qū)的核心支撐,正重塑著園區(qū)的能源格局,帶來一場靜悄悄的能源革命 。中國超過80%的工業(yè)企業(yè)已集中在園區(qū),園區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值平均占到全國的50%,碳排放量占全國的31%。2024年中央經(jīng)濟工作會議提出“建立一批零碳園區(qū)”,這是在中央經(jīng)濟工作會議中提出建立零碳園區(qū)。工信部要求建設一批零碳工廠和零碳工業(yè)園區(qū),將零碳園區(qū)納入工業(yè)綠色發(fā)展的重點工作。國家發(fā)改委、財政部發(fā)布政策,為零碳園區(qū)的設施升級提供了具體支持和資金保障。
政策背景
零碳園區(qū)建設是實現(xiàn)雙碳目標的重要舉措,各地紛紛出臺相關政策予以推動。
江蘇無錫:出臺《無錫市零碳園區(qū)建設三年行動方案(2025-2027年)》。2025年,遴選15 家園區(qū)開展零碳園區(qū)建設,13家工廠開展零碳工廠建設,推動8個源網(wǎng)荷儲一體化項目建設等。到2027年底,完成10家以上零碳園區(qū)項目的建設與驗收,建成20家以上零碳工廠等。圍繞能效水平化、生產(chǎn)過程清潔化等6個方面開展建設工作,同步推進零碳工廠、源網(wǎng)荷儲一體化項目等4大配套行動。對列入培育計劃的園區(qū),按績效評價結果,市級以 “撥改轉(zhuǎn)” 方式給予500萬元獎勵,可與特色產(chǎn)業(yè)園獎補政策重復享受。
廣東深圳:深圳市近零碳園區(qū)重點考察園區(qū)碳排放下降幅度、分布式能源利用、以及碳排放管理和碳披露,已形成四個批次19家近零碳園區(qū)試點。
四川:目標2025年建成20個近零碳園區(qū),指標體系采用梯度化計分,已有17家園區(qū)開展試點工作,園區(qū)主導產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣泛。
山東:山東省作為能源消費和碳排放大省,零碳園區(qū)指標多為定性指標,要求相對寬松,已有20個近零碳園區(qū)開展試點,試點園區(qū)以經(jīng)濟開發(fā)區(qū)為主。
安徽:制定詳細的零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設方案,優(yōu)先支持 “新三樣” 園區(qū)開展零碳試點,納入10個零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)試點,“新三樣” 園區(qū)占比高。
福建:福建省多地積極開展零碳試點,寧德市東僑經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)印發(fā)零碳園區(qū)實施方案;莆田市湄洲島打造零碳島嶼,入選多項項目案例和標準試點;漳州開發(fā)區(qū)致力于打造福建省零碳園區(qū);廈門象嶼綜合保稅區(qū)打造零碳綜合保稅區(qū)。
此外,內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)布了零碳園區(qū)地方標準《零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設規(guī)范》,配套制定綠電評價、碳足跡等標準。雄安新區(qū)出臺了《雄安新區(qū)零碳園區(qū)評價標準》,針對辦公商業(yè)類園區(qū),內(nèi)容側重于城市規(guī)劃建設。鹽城市發(fā)布《沿海 (近) 零碳產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設規(guī)范》,聚焦各類沿海園區(qū),強調(diào)海上風電、港口岸電等海洋產(chǎn)業(yè)特點。
零碳園區(qū)發(fā)展面臨的問題
在零碳園區(qū)政策賦能下,企業(yè)供配電結構正經(jīng)歷著深刻變革。分布式光伏、小型風力發(fā)電系統(tǒng)等新能源大量接入,電動汽車充電樁數(shù)量激增,儲能系統(tǒng)成為企業(yè)電網(wǎng)的關鍵組成部分,“企業(yè)微電網(wǎng)” 應運而生。然而,當下眾多工商企業(yè)卻面臨著諸多難題,如配電設施老舊、擴容困難,缺乏自動化和數(shù)字化監(jiān)測手段,內(nèi)部系統(tǒng)分散、數(shù)據(jù)孤島嚴重,運維保障能力薄弱等,這些問題嚴重制約了企業(yè)微電網(wǎng)的發(fā)展。
首先,園區(qū)的碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查四大體系尚不健全。大多數(shù)園區(qū)對如何進行碳排放統(tǒng)計,碳資產(chǎn)管理沒有明確概念,不明確園區(qū)碳排放基線,在具體實施過程中,缺乏明確的碳數(shù)據(jù)支持和實施路徑。
其次,對配套新能源規(guī)劃建設和管理缺乏工具,建什么,建多大,怎么用,投資回收期多長等等缺乏技術支撐。
第三,隨著新型電力系統(tǒng)發(fā)展,源網(wǎng)矛盾多發(fā),分布式發(fā)電消納難,綠電還缺乏相關政策支持,比如隔墻售電、綠電直供等政策的開放,將更有利于零碳園區(qū)的發(fā)展。最后,需要合理的運用能源管理軟件等工具,根據(jù)園區(qū)特性構建“源網(wǎng)荷儲一體化”微電網(wǎng),通過AI算法優(yōu)化能源調(diào)控,降低碳排放和能源成本。
2、安科瑞為零碳園區(qū)建設提供哪些方案
安科瑞作為專業(yè)的智慧能源管理解決方案提供商,能為零碳園區(qū)建設提供包括碳計量電表、分布式光伏、分布式儲能、電動車有序充電以及智慧能源管理平臺等解決方案,為零碳園區(qū)的建設提供“云-邊-端”一體化解決方案,利用“云邊協(xié)同”智慧策略幫助園區(qū)充分利用好新能源,幫助園區(qū)明確降碳成本效益路線圖。
2.1 碳電表
碳電表是一種新型的計量工具,它的出現(xiàn)是為了幫助我們更好地理解和計算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據(jù)實際電能消耗的計量數(shù)據(jù),動態(tài)計算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子,也就是平均每度電所蘊含的碳排放量。這個數(shù)值是實時更新的,能夠真實反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現(xiàn)對于企業(yè)有著非常重要的意義,有了這些數(shù)據(jù),企業(yè)就可以追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳排放,根據(jù)碳排放情況優(yōu)化電源結構,制定更加綠色低碳的生產(chǎn)模式。
AEM96三相多功能碳電表,集成三相電力參數(shù)測量、分時電能計量及碳排放統(tǒng)計,根據(jù)不同使用工況的電碳折算因子集成碳結算功能,包含12組碳排放值及對應的碳排放因子,它能夠?qū)崟r計算并給出企業(yè)生產(chǎn)用電帶來的碳排放量,讓碳排放像電能一樣方便記錄,配合安科瑞碳資產(chǎn)管理平臺,大大簡化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計工作。
圖1 AEM96三相多功能碳電表
2.2 分布式光伏解決方案
分布式光伏是零碳園區(qū)新能源建設,隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展以及國能發(fā)新能規(guī)〔2025〕7號文、發(fā)改價格〔2025〕136號文相繼出臺,分布式光伏建設越來越需要面臨并網(wǎng)、運行安全和能量管理方面的問題,并不是建了就能用,建了便可以有穩(wěn)定收益的。供電部門對于分布式光伏電站保護、穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信要求都比較高。
圖2 分布式光伏建設系統(tǒng)圖
①根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術規(guī)定》和《電能質(zhì)量管理辦法(暫行)》等相關標準和規(guī)范要求,光伏電站并網(wǎng)點需要監(jiān)測并網(wǎng)點電能量,包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、直流分量、諧波/間諧波 THD、閃變等;
②根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術規(guī)定》并網(wǎng)點安裝防孤島保護裝置,防止光伏電站孤島運行;
③光伏電站配置頻率電壓緊急控制控制,用于控制光伏電站出力,防止并網(wǎng)對電網(wǎng)造成干擾;
④并網(wǎng)點安裝國網(wǎng)電能計量表和遠動裝置用于上傳光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù),由當?shù)毓╇姴块T確定;
⑤對于自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)系統(tǒng),公共連接點處還需要配置防逆流保護裝置,動作與切除或調(diào)節(jié)光伏逆變器,根據(jù)要求可使用不同的控制策略。
⑥配置國網(wǎng)縱向加密認證裝置、正/反向隔離裝置、網(wǎng)絡安全監(jiān)測裝置、遠動網(wǎng)關等,按照電網(wǎng)要求的數(shù)據(jù)格式和安全要求接受電網(wǎng)調(diào)度;
⑦光伏監(jiān)控系統(tǒng)需采集站內(nèi)逆變器、箱變、保護測控裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、防孤島保護、電能計量等數(shù)據(jù),在本地工作站實時監(jiān)控,還需要把數(shù)據(jù)上傳給電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng),接受電網(wǎng)調(diào)度;
⑧根據(jù)當?shù)毓╇姴块T需要配置光功率預測系統(tǒng)、AGC/AVC系統(tǒng)、微機防誤系統(tǒng)、“四可”系統(tǒng)等,數(shù)據(jù)上傳調(diào)度系統(tǒng)。
分布式光伏建設相關二次設備:
2.3 分布式儲能解決方案
儲能系統(tǒng)作為光伏發(fā)電蓄水池和中轉(zhuǎn)站,在消納光伏發(fā)電過程中起著很重要的作用,在零碳園區(qū)建設中不可少。
按照GB/T 36547-2018《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術規(guī)定》要求,儲能系統(tǒng)的微機保護配置要求:儲能電站并網(wǎng)點配置AM5-IS防孤島保護,非計劃孤島時應在2s動作,將儲能電站與電網(wǎng)斷開。
關于儲能系統(tǒng)計量點的設置:如果儲能系統(tǒng)接入園區(qū)內(nèi)部電網(wǎng),計量點設置在并網(wǎng)點。
儲能單元應具備絕緣監(jiān)測功能,當儲能單元絕緣低時應能發(fā)出報警和/或跳閘信號通知儲能變流器及計算機監(jiān)控系統(tǒng),如果BMS或者PCS不具備絕緣監(jiān)測功能可單獨配置直流絕緣監(jiān)測裝置。
通過10kV接入公用電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,當儲能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標不滿足要求時,配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測并網(wǎng)點電能質(zhì)量。
圖3 儲能系統(tǒng)圖
儲能系統(tǒng)二次設備選型
2.4 有序充電解決方案
以電代油、以電代氣是零碳園區(qū)能源轉(zhuǎn)型中一個不可少的過程,為新能源車補充能源的充換電站也是必配設施。安科瑞有序充電系統(tǒng)基于預測算法,可以實現(xiàn)對企業(yè)變壓器負荷率、光伏發(fā)電和充電負荷需求預測結合充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理,提高光伏發(fā)電消納,提升園區(qū)微電網(wǎng)的運行可靠性,降低充電成本。
圖4 有序充電系統(tǒng)圖
有序充電系統(tǒng)設備選型方案
2.5 碳資產(chǎn)管理方案
AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺碳資產(chǎn)管理采用碳排放核算因子數(shù)據(jù)庫,符合SO14064-1:2018 組織層級溫室氣體排放和清除的量化和報告指南要求,為園區(qū)提供包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等功能,幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查體系。
圖5 碳排放核算符合性評估聲明
2.6 微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器
ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器主要采集光伏逆變器、儲能系統(tǒng)、變壓器負荷等數(shù)據(jù),根據(jù)設置的新能源使用邏輯來構建本地控制策略以及云端數(shù)據(jù)的交互,控制儲能設備、分布式能源、可調(diào)負荷設備的出力與電力需求,并能根據(jù)經(jīng)濟效益模型在滿足調(diào)度的前提下,進行光儲置換,響應云端策略配置,充分消納利用新能源。ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器具備以下功能特點:
數(shù)據(jù)采集:支持串口、以太網(wǎng)等多通道實時運行,滿足各類風電與光伏逆變器、儲能等設備接入;
通訊管理:支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約,可實現(xiàn)云邊協(xié)同(結合安科瑞智慧能源管理云平臺進行遠程運維)、OTA升級、就地/遠程切換、本地人機交互(選配);
邊緣計算:靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數(shù)據(jù)合并計算、 邏輯控制、斷點續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由;
策略管理:防逆流、計劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲協(xié)調(diào)等,并支持策略定制;
系統(tǒng)安全:基于不可信模型設計的用戶權限,防止非法用戶侵入;基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗證技術,采用數(shù)據(jù)標定與防篡改機制,實現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯;
運行安全:采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號與測量數(shù)據(jù),實現(xiàn)運行安全預警預測。
3、AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺-園區(qū)級微電網(wǎng)能源管理
在零碳或近零碳園區(qū)建設中,“光伏+儲能+充電”組合不可少的被應用到園區(qū)電網(wǎng)之中。隨著新能源占比增加,園區(qū)的管理必須依靠智慧能源管理平臺來實現(xiàn)碳資產(chǎn)管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設備運維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺可以幫助園區(qū)有效的管理能源,其功能包括:
綜合監(jiān)控:實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能;
智能控制:協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體,動態(tài)規(guī)劃智能策略,實現(xiàn)儲能、光伏協(xié)調(diào)控制,比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等;
能源分析:具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析、多維度電量分析,并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計;
碳資產(chǎn)管理:企業(yè)碳資產(chǎn)管理功能,包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等。
功率預測:以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎,結合數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置,采用深度學習算法建立預測模型庫,實現(xiàn)光伏發(fā)電的短時和超短時功率預測,并經(jīng)進行誤差分析;同時對微電網(wǎng)內(nèi)所有負荷,基于歷史負荷數(shù)據(jù),通過大數(shù)據(jù)分析算法,預測負荷功率曲線。
優(yōu)化調(diào)度:根據(jù)分布式能源發(fā)電預測、負荷預測結果,并結合分時電價、電網(wǎng)交互功率及儲能約束條件等因素,以用電成本低為目標,建立優(yōu)化模型,采用深度學習算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃,系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解,實現(xiàn)對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。
圖6 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺
4、零碳園區(qū)建設是實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑
零碳園區(qū)并非單一的減排單元,而是集能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級、技術創(chuàng)新、治理改革于一體的系統(tǒng)工程,是實現(xiàn) “雙碳”(碳達峰、碳中和)目標的關鍵抓手。其規(guī)劃和建設需要合理利用工具和能源管理軟件,來實現(xiàn)高效的能源利用。未來,隨著更多零碳園區(qū)的建成,其不僅將成為區(qū)域經(jīng)濟的 “綠色名片”,更將成為中國參與全球氣候治理的核心競爭力之一。
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