安科瑞 馬香霞

AcrelEMS智慧能源管理平臺將企業(yè)用電分為源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充，能夠監(jiān)測企業(yè)整體供配用電狀況，并在一個(gè)系統(tǒng)中集中展示，便于管理人員集中管理以及更好地對企業(yè)進(jìn)行維護(hù)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

平臺架構(gòu)

現(xiàn)場通過以太網(wǎng)或4G與本地系統(tǒng)和平臺通訊，本地系統(tǒng)搭建在客戶自己配置的工控機(jī)上，平臺搭建在云服務(wù)器或客戶自己配置的服務(wù)器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能與服務(wù)器聯(lián)通的地方，通過有權(quán)限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機(jī)APP訪問和操作平臺。

平臺兼容單個(gè)站點(diǎn)和多個(gè)站點(diǎn)接入，采用B/S+C/S架構(gòu)，在物理上分為四層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層、站控層和平臺層。

現(xiàn)場設(shè)備層：主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于計(jì)量、保護(hù)、控制、治理的各類傳感器，包括充電樁、多功能電表、防逆流裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、無功補(bǔ)償裝置、微機(jī)保護(hù)測控裝置、弧光保護(hù)裝置以及第三方的逆變器、儲(chǔ)能柜等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動(dòng)采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)同時(shí)上傳至站控層系統(tǒng)和平臺。智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。

站控層：通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。本地站控層系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。系統(tǒng)可以制定并自動(dòng)執(zhí)行計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容、備用電源等控制策略，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)一體化智慧協(xié)同。

平臺層：平臺可以本地、私有云和公有云部署，包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，一般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合一配置。平臺提供WEB和APP兩種訪問方式，功能包括變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、分布式光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁、電力監(jiān)控、電能管理、電氣安全、電能質(zhì)量、能耗分析、設(shè)備管理、運(yùn)維管理、用戶報(bào)告等，主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)視和控制、能效分析、能耗及收益等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、策略下發(fā)等，對外輔助用戶參與需求響應(yīng)和電力市場交易。

1.1 平臺設(shè)計(jì)

1.1.1 功能性

（1）系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展能力，以適應(yīng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

（2）嚴(yán)格符合多層體系結(jié)構(gòu)的要求，能清晰將用戶界面、展現(xiàn)控制、業(yè)務(wù)邏輯、運(yùn)算邏輯、數(shù)據(jù)操作各個(gè)層次分開，并有效保證各個(gè)層次的松耦合。

（3）具有較好的可維護(hù)性，能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用運(yùn)行狀況的監(jiān)控，能實(shí)現(xiàn)在修改已有功能，部署新功能時(shí)不對正在運(yùn)行的其他功能造成影響。

（4）支持各個(gè)層次的多種協(xié)議，支持與其它系統(tǒng)的互聯(lián)互通等技術(shù)，可使本系統(tǒng)與其它系統(tǒng)靈活地完成能力共享。

（5）具有完整的操作權(quán)限管理功能和完善的系統(tǒng)安全機(jī)制，能夠?qū)γ總€(gè)操作人員的每次操作有詳細(xì)的記錄。

（6）采用簡潔、直觀、友好的圖形化中文界面。

1.1.2 非功能性

（1）平臺基于容器化的高可用架構(gòu)，所有功能支持快速、靈活、分布式、集群化部署，同時(shí)支持Docker云化部署和服務(wù)器部署；集群中各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠按照一定的策略進(jìn)行負(fù)載均衡。

（2）平臺支持本地輕量化部署，即按功能模塊按需拆分部署。

（3）平臺技術(shù)要求

l 采用以下一種或幾種主流消息隊(duì)列組件：EMQX、等；

l 采用以下一種或幾種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式：Mysql、Redis、MongoDB等；

l 平臺同時(shí)支持Docker云化部署和屬地化服務(wù)器部署兩種部署模式；

（4）當(dāng)用戶數(shù)據(jù)量或平臺訪問次數(shù)增加時(shí)，平臺支持水平擴(kuò)展以滿足性能要求；

（5）平臺具備低代碼化的頁面引擎能力，滿足個(gè)性化要求，支持在一定程度上編輯平臺頁面的功能。

（6）業(yè)務(wù)安全及隱私保護(hù)：

A.系統(tǒng)的密碼具有復(fù)雜度要求；

B.系統(tǒng)在web端登錄過程中，連續(xù)五次嘗試登錄失敗后，賬號將被鎖定；

C.系統(tǒng)有日志審計(jì)功能，支持對關(guān)鍵操作進(jìn)行記錄；

D.支持基于角色權(quán)限和訪問控制，防止未授權(quán)或繞過授權(quán)訪問；

E.系統(tǒng)通過安全等級保護(hù)三級認(rèn)證。

1.1.3 安全性

（1）系統(tǒng)安全

如系統(tǒng)內(nèi)部配置有基于Windows、Linux操作系統(tǒng)的服務(wù)器，支持第三方安裝防病毒軟件。

系統(tǒng)具備訪問權(quán)限的識別和控制功能，提供復(fù)雜密碼口令等保護(hù)措施。對各種管理員可以授予不同級別的管理權(quán)限。遠(yuǎn)程登錄用戶的令牌均具有有效期，有效期滿則自行作廢。

可通過系統(tǒng)管理員對系統(tǒng)的資源和運(yùn)行進(jìn)行配置、控制和管理，包括用戶身份、系統(tǒng)功能配置、系統(tǒng)操作設(shè)置等。

系統(tǒng)提供日志記錄功能，以便及時(shí)掌握系統(tǒng)安全狀態(tài)；提供完整的操作系統(tǒng)監(jiān)控；能夠監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)及服務(wù)器的運(yùn)行情況。

（2）業(yè)務(wù)安全

系統(tǒng)可配合其他安全管理系統(tǒng)完成統(tǒng)一帳戶管理、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)等功能。

（3）安全通信

A.采用校驗(yàn)技術(shù)保證通信過程中數(shù)據(jù)的完整性；

B.釆用加密技術(shù)保證通信過程中數(shù)據(jù)的保密性。

1.1.4 拓展性

平臺具有可擴(kuò)展性，采用組件化設(shè)計(jì)原則，用戶可以選擇需要的組件構(gòu)成不同規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，新功能、新業(yè)務(wù)的增加能夠在不影響系統(tǒng)運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)可采用分布式集群多節(jié)點(diǎn)的建設(shè)方式，系統(tǒng)支持集群多節(jié)點(diǎn)建設(shè)。集群中各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠按照多種靈活的策略分擔(dān)總業(yè)務(wù)量。

2 站控層系統(tǒng)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況裁剪站控層子系統(tǒng)

2.1 分布式光伏解決方案系列

根據(jù)光伏系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的要求，需要10kV電壓等級并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)配置繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置，如線路保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、防孤島保護(hù)（含防逆流）、UPS電源等設(shè)備；為滿足調(diào)度自動(dòng)化要求，需配置遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、對時(shí)設(shè)備及安全防護(hù)裝置；為滿足系統(tǒng)電量統(tǒng)計(jì)，需配置電能計(jì)量裝置，如關(guān)口計(jì)量表、并網(wǎng)電能表、自用電計(jì)量電能表及采集終端等裝置；為滿足并網(wǎng)電能質(zhì)量的要求，需要配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置；同時(shí)建立整個(gè)光伏系統(tǒng)的通信設(shè)備，滿足系統(tǒng)的互聯(lián)互通和可管理性。

在電氣監(jiān)控室配置一套分布式光伏監(jiān)控系統(tǒng)，通過通信管理機(jī)及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)時(shí)采集微機(jī)保護(hù)裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、計(jì)量、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等二次設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域光伏發(fā)電系統(tǒng)全面監(jiān)控與自動(dòng)化管理。同時(shí)在監(jiān)控室配置通信系統(tǒng)、對時(shí)系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)內(nèi)部的通信與上級調(diào)度需求，配置一套一體化電源系統(tǒng)，為二次設(shè)備及監(jiān)控主機(jī)等重要設(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定可靠的電源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)光伏系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4-1 分布式光伏系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 分布式儲(chǔ)能解決方案系列

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲(chǔ)能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)下級各儲(chǔ)能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還可以實(shí)現(xiàn)與上級調(diào)度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互，既能接受上級調(diào)度指令，又可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

同時(shí)，系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。

圖4-2 分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 充電樁解決方案系列

系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對汽車充電站、電動(dòng)自行車充電站及各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理如充電機(jī)過溫保護(hù)、輸入輸出過壓等故障，并搭配限流式電氣防火保護(hù)器，對線路中的剩余電流、溫度及異常進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)線路發(fā)生短路時(shí)，自動(dòng)在150微秒內(nèi)切斷回路，無危險(xiǎn)火花產(chǎn)生，起到短路滅弧的作用，及時(shí)切除火災(zāi)隱患，保障充電安全。

系統(tǒng)提供充電服務(wù)，并支持多種支付方式，包括但不限于投幣、刷卡以及移動(dòng)支付（如微信支付等），實(shí)現(xiàn)便捷的用戶充電體驗(yàn)。對充電過程中的電能消耗進(jìn)行精細(xì)化管理，支持電能統(tǒng)計(jì)分析，幫助用戶掌握電能消耗情況。系統(tǒng)能夠自動(dòng)報(bào)警故障情況，便于快速響應(yīng)和維護(hù)，確保充電設(shè)施正常運(yùn)行。具備財(cái)務(wù)對賬功能，確保財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。

系統(tǒng)支持有序充電策略調(diào)度，實(shí)時(shí)監(jiān)控變壓器負(fù)載和汽車充電樁狀態(tài)，汽車充電樁動(dòng)態(tài)響應(yīng)限制功率，從而優(yōu)化電動(dòng)汽車充電行為，減少對電網(wǎng)的沖擊，并促進(jìn)新能源的高效利用，解決變壓器容量不足的難題。

2.4 光儲(chǔ)充解決方案系列

“光儲(chǔ)充”一體化系統(tǒng)是指由分布式電源、用電負(fù)荷、配電設(shè)施、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的小型發(fā)配用電系統(tǒng)，也稱為微電網(wǎng)。一直以來，電動(dòng)汽車充電站都面臨土地資源不足或電網(wǎng)接入的問題。而“光儲(chǔ)充”一體化系統(tǒng)的出現(xiàn)，不僅解決了有限的土地及電力容量資源里配電網(wǎng)的問題，還通過能量存儲(chǔ)和優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)本地能源生產(chǎn)與用能負(fù)荷基本平衡。

儲(chǔ)能充電一體化系統(tǒng)由儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電設(shè)施組成，針對區(qū)域充電站電力容量不足的痛點(diǎn)，主要用于解決區(qū)域充電站的增容擴(kuò)容難的問題，該系統(tǒng)還能參與電網(wǎng)調(diào)峰、削峰填谷等輔助服務(wù)，支持短時(shí)離網(wǎng)運(yùn)行，甚至作為能源互聯(lián)網(wǎng)的的配套設(shè)施，支持智能電網(wǎng)、智能充電、智能信息網(wǎng)的三網(wǎng)融合發(fā)展。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)專門研發(fā)的一款能量管理系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷告警、全景分析、有序管理和控制，滿足微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、調(diào)整控制前瞻化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，在多種策略控制下，有利于新能源高效利用、資源合理分配以及微電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，提升企業(yè)的能源利用率，降低運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

圖4-4 微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 運(yùn)行環(huán)境及基本要求

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況裁剪子系統(tǒng)

3.1 硬件配置要求

（1）Acrel-1000DP硬件配置

為使Acrel-1000DP正常工作，安裝系統(tǒng)軟件的主機(jī)需滿足如下硬件條件：

CPU：3.0GHz以上；

內(nèi)存：4GB以上；

硬盤：500G以上；

顯卡：支持VGA接口、分辨率支持1920*1080。

（2）Acrel-2000MG硬件配置

為使Acrel-2000MG正常工作，安裝系統(tǒng)軟件的主機(jī)需滿足如下硬件條件：

CPU：3.0GHz以上；

內(nèi)存：4GB以上；

硬盤：500G以上；

顯卡：支持VGA接口、分辨率支持1920*1080。

（3）AcrelEMS硬件配置

為使AcrelEMS正常工作，部署平臺的主機(jī)需滿足如下硬件條件：

適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

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