基于新型配電網要求的智慧能源管理平臺設計

摘要：近年來新能源裝機容量迅速增加，隨著大規模分布式光伏和儲能裝機并網，10kV及以下配電網也經歷著越來越嚴峻的考驗。分布式光伏、工商業儲能和電動汽車充電樁構成的新型電力系統正在不斷沖擊傳統配電網的運行方式。為了促進新型電力系統下城鎮和農村配電網絡的健康可靠運行，2025年6月1日實施的GB/T 45418-2025《配電網通用技術導則》(以下簡稱導則)為新型配電網建設提供了標準規范。

1 新型配電網對新能源建設的要求

10kV配電網屬于負荷側，主要用于為工商業用戶和大型公共設施供電。導則規定了10kV及以下交流配電網在規劃、網架結構與設備、建設與改造、運維檢修、新能源接入、二次系統等方面的技術要求，適用于城鎮、農村等地區配電網規劃、建設、改造和運維。此外，導則對配電網適應新型電力系統做了要求，核心目的保障配電網可靠供電、提升清潔能源接納能力、適應多元負荷需求，推動配電網智能化、綠色化發展。

導則對分布式電源并網要求：“9.3.2 分布式電源并網功率控制、電壓和頻率的適應性、防孤島保護等應符合 GB/T33593的規定,通過三相接入配電網的分布式電源應具備功率控制和高、低電壓穿越能力。電化學儲能裝置接入配電網應符合 GB/T36547的規定。”

對新能源消納的要求：“9.3.4 分布式電源應就近接入配電網。當配電網承載力不足時,宜采取必要的適應性改造措施,提高分布式電源就地消納能力。”

對電動汽車充換電設施的要求：“9.4.6 電動汽車充電設施宜具備有序充電功能,充換電設施宜具備雙向交換電能、車網互動等支持配電網功率調節的功能。”

對二次系統的要求：“10.1.5 配電網二次系統建設應滿足分布式電源、儲能裝置以及電動汽車充換電設施等接入和協調控制需求。”

2 安科瑞新能源配套軟硬件一體化方案

安科瑞為新能源工程包括分布式光伏、儲能、充電站提供軟硬件一體化解決方案，圖2為一個包含分布式光伏、儲能、汽車充電站和傳統用電負荷組成的新型10kV配電網，由10kV開閉所、10kV并網分布式光伏系統、10kV并網儲能系統、電動汽車充電站以及其它負荷組成。安科瑞提供的解決方案包括：

● 10kV分布式光伏和儲能系統防孤島保護、電能質量監測、防逆流控制以及新能源并網的數據安全和調度對接；

● 交直流充電樁以及有序充電解決方案；

● 10kV配電網繼電保護、箱變測控、故障診斷以及電氣監控；

● 通過“云-邊-端”協同為新能源站點提供新能源消納、防逆流控制等多種能源使用策略；

● 提供1+N運維管理方案：1套云平臺，N個新能源場站運維管理。

圖2 包含分布式光伏、儲能、充電樁的10kV配電系統

2.1 分布式光伏解決方案

10kV線路接入的光伏電站容量范圍通常在400kW~6MW，安科瑞Acrel-1000DP分布式光伏發電監控系統，可兼容國產麒麟操作系統，采集現場逆變器、箱變測控裝置、防孤島保護、防逆流控制裝置、計量儀表、電能質量在線監測裝置、直流屏等設備數據，本地實時顯示和報警，提供遠程遙控操作和調節，并具備光功率預測、有功/無功功率控制、頻率電壓緊急控制等功能，此外，系統配置網絡安全監測、橫向隔離、縱向加密認證裝置以滿足電網數據安全要求，數據上傳調度系統以滿足并網要求，為用戶提供分布式光伏監控和并網方案，保障光伏電站運行穩定可靠性。

圖3 分布式光伏電站綜合自動化系統結構

光伏監控系統需要使用相關保護、測控、穩控、分析及數據安全和通訊設備，典型的分布式光伏電站并網系統需要用到的二次設備如下表所示。

2.2 儲能系統解決方案

根據GB/T 36547《電化學儲能系統接入電網技術規定》要求，10kV并網的儲能系統容量在500kW~5MW范圍內，儲能系統的微機保護配置要求：儲能電站并網點配置AM5-IS防孤島保護，非計劃孤島時應在2s動作，將儲能電站與電網斷開。

儲能系統應具備直流絕緣監測功能，如果BMS或者PCS不具備絕緣監測功能需單獨配置直流絕緣監測裝置。

通過10kV接入公用電網的儲能系統電能質量宜滿足GB/T19862要求的電能質量監測裝置，并網點配置電能質量在線監測裝置。

Acrel-2000MG微電網能量管理系統具有完善的電池管理功能和豐富的外部通信接口，可實現對儲能系統、充電系統、光伏系統等智能設備的運行信息實時監控，包括對儲能系統內電壓、電流、溫度、壓力、流量等信息采集、實時監視、優化管理、智能維護及信息查詢功能。具備新能源消納、峰谷套利、防逆流、需量控制、柔性擴容、限電模式等多種控制策略，保障儲能系統安全穩定、智能運行。

2.2 有序充電解決方案

安科瑞APSMS充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的有序充電管理系統，可以實現對企業變壓器負荷率、負荷需求結合充電樁的監控、調度和管理，通過能源策略控制和峰谷價格引導機制實現有序充電，提高充電樁的利用率和充電效率。

3 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺采用B/S架構，滿足分布式電源、儲能裝置以及電動汽車充換電設施等接入和協調控制需求。平臺采用“1+N”設計，可以接入數量眾多的新能源場站數據，將分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動汽車充電樁聚合在一起，結合發電預測、負荷預測、電價波動、電網調度指令等情況，靈活調整微電網控制策略并下發給儲能、可調負荷等系統，采用“云-邊-端”協同策略控制，保障配電網穩定運行。

圖4 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺云邊端策略協同

終端設備控制策略是現場設備在并網、離網狀態下的運行策略，包括有功功率/無功功率控制、電壓/頻率控制、至大功率追蹤、虛擬同步發電機慣量模擬等多種策略，由儲能變流器、光伏逆變器、充電樁等設備提供；

邊端協調控制策略是本地ACCU-100協調控制器或Acrel-2000MG能量管理系統執行的能源策略，包括新能源消納、防逆流控制、峰谷套利、柔性擴容、需量控制、限電模式等等，這些策略可以在本地執行；

云端優化控制策略是AcrelEMS3.0平臺基于發電預測、負荷預測、電價波動以及虛擬電廠平臺的調度指令而做出的策略優化，這些策略下發給本地協調控制器或能量管理系統來執行。

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺主要包含以下功能：

圖5 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺功能界面

● 綜合監控：實現配電網配電室、光伏系統、儲能系統、負荷、充電樁、環境數據的采集、監測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統計等功能；

● 智能控制：協同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態規劃智能策略，實現儲能、光伏協調控制，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：具備微電網能耗及效益分析、微電網經濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統計；

● 功率預測：以歷史光伏輸出功率和歷史數值天氣數據為基礎，結合數值天氣預報數據和光伏發電單元的地理位置，采用深度學習算法建立預測模型庫，實現光伏發電的短時和超短時功率預測，并經進行誤差分析；同時對微電網內所有負荷，基于歷史負荷數據，通過大數據分析算法，預測負荷功率曲線。

● 優化調度：根據分布式能源發電預測、負荷預測結果，并結合分時電價、電網交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本低或碳排放低為目標，建立優化模型，采用深度學習算法解析微電網運行功率計劃，系統通過將功率計劃進行分解，實現對光伏、儲能、充電樁的優化控制。