安科瑞 劉邁

　　引言

　　在 “雙碳" 目標全面推進的背景下，我國能源轉(zhuǎn)型進入關(guān)鍵階段，構(gòu)建清潔低碳、安全有效的能源體系已成為校園發(fā)展的核心方向。綠色校園作為教育現(xiàn)代化與低碳社會建設(shè)的重要載體，涵蓋教學(xué)科研、師生生活、公共服務(wù)、實訓(xùn)產(chǎn)業(yè)等多元用能場景，用電負荷類型多樣、時段集中且分布廣泛，傳統(tǒng)供用電模式存在能源利用效率低、新能源接納能力弱、用能管理粗放、能耗監(jiān)管缺失等問題，難以適配綠色校園低碳節(jié)能、智能有效、安全穩(wěn)定的發(fā)展需求。

　　分布式能源技術(shù)的成熟為綠色校園節(jié)能降碳提供了新路徑，校園屋頂光伏、車棚光伏、實訓(xùn)基地光伏、小型風(fēng)電等新能源的落地成為發(fā)展共識。然而，可再生能源受氣象、季節(jié)條件影響顯著，發(fā)電量具有間歇性和不穩(wěn)定性，加之校園配電網(wǎng)負荷波動大、峰谷差顯著，大規(guī)模并網(wǎng)易導(dǎo)致電壓波動、供電可靠性下降、變壓器過載等問題。在此背景下，融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)的智能微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，通過實現(xiàn)分布式能源的靈活調(diào)控與協(xié)同運行，為綠色校園解決新能源并網(wǎng)難題、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提升用能管理水平提供了有效方案。

　　1. 智能微電網(wǎng)核心特性與價值

　　智能微電網(wǎng)是基于先進電力電子技術(shù)、信息技術(shù)構(gòu)建的小型自治電力系統(tǒng)，具備獨立運行與并網(wǎng)運行雙重能力，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的自主調(diào)控、安全保護與有效管理。其核心構(gòu)成包括分布式電源（校園光伏、小型風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電機等）、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、各類教學(xué)與生活負荷及智能監(jiān)控系統(tǒng)，適配綠色校園 “集中式供能、多元化用能、時段性負荷" 的特點，通過多模塊協(xié)同工作，達成以下核心價值：

　　1.1能源互補與供電保障：

　　多種分布式電源協(xié)同運行，可根據(jù)資源條件動態(tài)調(diào)整出力，在電網(wǎng)故障或校園重要活動保電場景下切換至孤島模式，保障教學(xué)機房、實驗室、圖書館、食堂、宿舍等關(guān)鍵負荷的連續(xù)供電，大幅提升校園供電可靠性。

　　1.2并網(wǎng)適配與靈活調(diào)控：

　　通過智能調(diào)度技術(shù)化解分布式能源并網(wǎng)沖擊，提升校園配電網(wǎng)接納新能源的能力，實現(xiàn)與外部電網(wǎng)的能量雙向流動，互為備用，既滿足校園本地用能需求，也可將富余電力并網(wǎng)增收，增強電力系統(tǒng)靈活性。

　　1.3節(jié)能降碳與成本優(yōu)化：

　　利用校園本地可再生能源，減少化石能源消耗，降低碳排放強度，同時通過削峰填谷、有序用電、錯峰充電等策略降低校園用電成本，實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益雙贏。

　　1.4智慧管控與宣教融合：結(jié)合綠色校園建設(shè)需求，實現(xiàn)能源管理與校園治理、低碳教育的融合，通過可視化平臺讓師生清晰掌握用能情況，讓學(xué)校實現(xiàn)精細化能源管控，助力打造宜教宜學(xué)、低碳示范的綠色校園生態(tài)。

　　2. 智能微電網(wǎng)國內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢

　　2.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　近年來，我國智能微電網(wǎng)技術(shù)在校園場景的應(yīng)用加速落地，北京、上海、江蘇、浙江、廣東等多地已建成一批高校、中小學(xué)綠色微電網(wǎng)示范項目，覆蓋綜合型大學(xué)、職業(yè)院校、中小學(xué)等多元場景。多地高校依托屋頂光伏、校園儲能、充電樁群，構(gòu)建光儲充一體化微電網(wǎng)，可再生能源發(fā)電占比持續(xù)提升，成為校園綠色發(fā)展；職業(yè)院校結(jié)合實訓(xùn)基地建設(shè)微電網(wǎng)，兼具能源供給與教學(xué)實踐功能，為不同類型綠色校園的微電網(wǎng)應(yīng)用積累了豐富經(jīng)驗。

　　2.2 國際發(fā)展趨勢

　　國外智能微電網(wǎng)技術(shù)正向校園場景深度滲透，美國、日本、德國及歐洲部分國家已將微電網(wǎng)技術(shù)作為校園能源升級與低碳教育的核心手段。美國高校注重微電網(wǎng)的應(yīng)急供電與 resilience 能力，保障教學(xué)科研連續(xù)運行；德國依托新能源政策，推動校園分布式光伏與微電網(wǎng)結(jié)合，實現(xiàn)校園能源自給自足；日本聚焦校園小容量微電網(wǎng)的精細化調(diào)控，適配教學(xué)、生活、實訓(xùn)復(fù)合負荷特點。亞太地區(qū)新興經(jīng)濟體校園能源改造需求旺盛，成為校園微電網(wǎng)技術(shù)的重要潛在市場。

　　3. 智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)體系

　　智能微電網(wǎng)在綠色校園的有效運行，需適配其 “本地資源利用、負荷集中、管控便捷、宣教結(jié)合" 的特點，依賴多技術(shù)融合支撐，核心技術(shù)體系包括以下四大維度：

　　3.1多能互補兼容技術(shù)：

　　整合校園屋頂光伏、車棚光伏、實訓(xùn)光伏、小型風(fēng)電等分布式電源，通過技術(shù)適配實現(xiàn)能源出力的互補平衡，減少單一能源波動對校園供電系統(tǒng)的影響，提升本地能源利用效率。

　　3.2雙模式運行控制技術(shù)：

　　支持并網(wǎng)與孤島模式的無縫切換，并網(wǎng)狀態(tài)下實現(xiàn)與外部電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度，富余電力并網(wǎng)；孤島狀態(tài)下保障校園關(guān)鍵負荷穩(wěn)定運行，適用于重要教學(xué)活動、科研實驗等保電場景。

　　3.3智能能量調(diào)度技術(shù)：

　　基于預(yù)設(shè)策略與校園實時用能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消耗的動態(tài)調(diào)配，針對教學(xué) “日間高峰、夜間低谷"、宿舍 “晚間高峰" 用能特點進行削峰填谷，降低配電網(wǎng)損耗，提高可再生能源消納率。

　　3.4儲能優(yōu)化配置技術(shù)：通過校園集中儲能、樓宇分布式儲能的充放電控制，平抑分布式能源的出力波動，緩解校園配電網(wǎng)壓力，在用電高峰釋放儲存電能，解決新能源 “發(fā)電與用能時段不匹配" 的問題。

　　四、智能微電網(wǎng)在綠色校園的實踐基礎(chǔ)

　　綠色校園憑借建筑屋頂資源豐富、公共區(qū)域開闊、新能源資源可開發(fā)性強、用能負荷時段規(guī)律且可控等獨特優(yōu)勢，成為智能微電網(wǎng)技術(shù)的理想應(yīng)用場景。當(dāng)前，國內(nèi)多地綠色校園已開展分布式光伏試點，教學(xué)樓、宿舍、食堂屋頂光伏，車棚光伏等項目大量落地，為綠色校園智能微電網(wǎng)建設(shè)奠定了堅實的電源基礎(chǔ)。

　　從運行模式來看，當(dāng)前校園新能源發(fā)電主要以 “自發(fā)自用、余電上網(wǎng)" 為主，直接抵消教學(xué)、生活、公共服務(wù)用電消耗，節(jié)省用電成本。從長遠發(fā)展來看，隨著校園分布式能源裝機容量的提升，引入集中儲能 + 樓宇儲能技術(shù)、結(jié)合師生電動車充電樁、新能源實訓(xùn)設(shè)備等新型用能設(shè)施成為必然趨勢，通過儲能系統(tǒng)的削峰填谷與智能調(diào)度，可進一步提高新能源利用率，緩解校園配電網(wǎng)供電壓力，推動綠色校園能源體系向更有效、更穩(wěn)定、更智能、更具宣教價值的方向升級。

　　5.安科瑞智慧能源管理平臺概述

　　AcrelEMS智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預(yù)測、動態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

圖1AcrelEMS智慧能源管理平臺主界面

　　5.1平臺結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充"各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、

　　常規(guī)負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進行優(yōu)化控制，促進新能源消納的同時降低對電網(wǎng)的至大需量，使之運行安全。

圖2AcrelEMS智慧能源管理平臺結(jié)構(gòu)

　　5.2平臺功能

　　能源數(shù)字化展示

　　通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁以及其它負荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運行情況。

　　5.3優(yōu)化控制

　　直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲能充電及消耗過程，通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對比等。

　　5.4智能預(yù)測

　　結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負荷功率進行預(yù)測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負荷控制實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

　　5.5能耗分析

　　采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。

　　5.6有序充電

　　系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯(lián)動控制，引導(dǎo)用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運行安全。

　　5.7運維巡檢

　　系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現(xiàn)運維流程閉環(huán)管理。

　　6.設(shè)備選型

　　除了智慧能源管理平臺外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端"能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

　　7. 結(jié)語

　　在國家 “雙碳" 政策推動與綠色校園建設(shè)的雙重驅(qū)動下，新能源利用與智慧能源管理已成為校園高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。綠色校園擁有豐富的屋頂、車棚等新能源開發(fā)資源，且用能負荷具備 “時段規(guī)律、可調(diào)控、可錯峰" 的特點，具備發(fā)展分布式光伏與智能微電網(wǎng)的天然優(yōu)勢。通過推廣應(yīng)用智能微電網(wǎng)技術(shù)，綠色校園可充分激活本地新能源資源，實現(xiàn) “就地發(fā)電、就地消納、余電上網(wǎng)"，結(jié)合安科瑞 EMS3.0 智慧能源管理平臺的調(diào)控、輕量化運維、低碳宣教能力，既能優(yōu)化校園能源結(jié)構(gòu)、降低碳排放，又能減少學(xué)校用電成本、提升供電可靠性，同時為師生提供低碳教育實踐場景，助力打造綠色校園示范。

　　未來，隨著校園集中儲能 + 樓宇分布式儲能的進一步融合應(yīng)用，以及平臺與校園智慧管理、低碳教育系統(tǒng)的深度聯(lián)動，綠色校園能源體系將向更清潔、更具教育價值的方向邁進，為教育行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型打造樣板。在全社會 “節(jié)碳" 需求日益迫切的背景下，智能微電網(wǎng)技術(shù)與安科瑞 EMS3.0 智慧能源管理平臺在綠色校園的深度應(yīng)用，必將為我國 “雙碳" 目標實現(xiàn)與教育高質(zhì)量發(fā)展注入強勁動力。

　　參考文獻

　　安科瑞電器制造有限公司。安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與選型手冊 [Z]. 2022 (05).

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　　江涵，顧宗琦，史曉晗等。校園低碳轉(zhuǎn)型背景下高校數(shù)智化用能方案及綠色發(fā)展研究 [J]. 電力大數(shù)據(jù)，2024,27 (07):1-14.