1 引言：零碳園區的時代機遇與挑戰

在“雙碳”目標（2030年前碳達峰，2060年前碳中和）的國家戰略背景下，工業園區作為我國工業產出的主要載體（貢獻超50%工業產出）和碳排放的重要來源（約占全國總量31%），其綠色低碳轉型迫在眉睫。零碳園區，即通過整合可再生能源、高效儲能、智能充電設施及智慧化管理，實現園區內能源生產與消耗的凈碳排放趨近于零的產業園區，已成為實現工業領域深度減排的關鍵路徑 。

然而，建設真正的零碳園區面臨諸多挑戰：能源結構復雜（光伏、風電、儲能、電網多源并存）、用能負荷波動大、碳排放精準核算困難、各系統獨立運行形成“數據孤島”、運維成本高企等。一套能夠實現“源（新能源）-網（智能電網）-荷（負荷）-儲（儲能）-充（充電設施）” 全鏈條協同管理和精細化碳管控的智慧系統，是破局的關鍵 。安科瑞EMS3.0能源管理系統正是為此而生的綜合性解決方案。

2 需求及痛點：零碳園區建設的關鍵瓶頸

零碳園區的建設并非易事，主要存在以下核心需求和亟待解決的痛點：

1. 能源協同優化難： 園區內光伏、風電等新能源發電具有間歇性和波動性，如何高效消納綠電、避免浪費（如“棄光棄風”），并協調儲能充放電、充電樁運行與電網電價（峰谷平），實現經濟運行，是核心需求。傳統人工調度或孤立系統難以應對 。

2. 碳排放精準核算難： 缺乏統一、實時的碳排放核算標準和方法。間接排放（如外購電力）常被忽視或估算不準，難以精確追蹤到具體產線、設備或工序，影響減排策略的制定和碳資產管理的有效性 。

3. 系統安全穩定運行壓力大： 大量新能源接入可能引發電網波動、電能質量下降（如電壓不穩、諧波）、甚至“孤島運行”風險。老舊配電設施擴容困難，缺乏有效的實時監控和預警手段，故障恢復時間長 。

4. 用能成本高企： 企業普遍面臨基礎電費（按變壓器容量或最大需量計費）和峰谷電價差帶來的高額電費壓力。缺乏有效的需量管理和峰谷套利手段 。

5. 運維管理低效： 傳統運維依賴人工巡檢，效率低、成本高、隱患發現滯后。設備分散，數據難以集中管理和分析，形成“信息孤島” 。

3 安科瑞EMS3.0解決方案

3.1 系統概述：智慧能源“大腦”

安科瑞EMS3.0是一款面向企業微電網（涵蓋園區場景）的智慧能源管理平臺。它采用先進的物聯網(IoT)、大數據分析和云計算技術，構建了一個“云（平臺）-邊（本地網關/控制器）-端（現場設備）”協同的開放式分層架構 。

• 端（設備層）： 在園區“源、網、荷、儲、充”各關鍵節點部署智能感知設備，如多功能電力儀表（監測電參量）、光伏匯流箱監測裝置、儲能變流器(PCS)及電池管理系統(BMS)接口、充電樁控制器、電能質量監測裝置、電氣安全傳感器等。負責實時、毫秒級采集能源生產、傳輸、消耗、存儲及環境狀態等全量數據 。

• 邊（網絡通信層 & 邊緣計算層）： 通過智能網關、網絡交換機等設備匯聚現場層數據。智能網關具備本地數據存儲、協議轉換（支持Modbus, IEC 61850等多種工業協議）、邊緣計算能力。在網絡中斷時，可暫存數據并在恢復后續傳，保證數據完整性；同時可執行部分本地化快速控制策略（如基于預設規則的緊急切負荷） 。核心設備之一是ACCU-100微電網協調控制器，作為本地策略執行核心，具備毫秒級響應能力 。

• 云（平臺層）： 部署在本地服務器或云端（公有云/私有云），是系統的“決策中樞”。包含數據服務器、應用服務器和Web服務器。平臺通過B/S（瀏覽器訪問）和APP方式提供人機交互界面，對海量數據進行存儲、深度分析、可視化展示、智能預測（如光伏發電、負荷需求）和優化決策，并生成控制指令下發給邊緣層執行 。

3.2 功能特點：賦能零碳的核心能力

EMS3.0的核心價值在于其強大的軟件功能，這些功能直指零碳園區的痛點：

1. 全景監測與可視化管理：

– 能流大屏/組網拓撲圖： 直觀展示園區內能源（市電、光伏、風電、儲能、充電樁、負荷）的實時流動情況、功率趨勢、設備狀態、關鍵指標（如發電量、用電量、SOC、碳排放）。構建虛擬能源網絡，讓管理者一目了然 。

– 能源綜合報表： 按尖、峰、平、谷時段，分類分項（電網、光伏、風電、儲能、充電樁、負荷）精確統計用能數據、發電數據及收益情況 。

1. 多能協同與智能調度：

– 新能源消納： 結合光伏/風電功率預測（精度>85%）和負荷預測，動態調整策略。通過防逆流控制技術（剛性切斷或柔性調節逆變器輸出功率），確保綠電優先本地消納，避免向電網反送電導致罰款（滿足“自發自用、余電不上網”政策），典型案例綠電消納率可達95% 。

– 儲能經濟優化運行：

• 削峰填谷： 在電價低谷時段充電，高峰時段放電，利用峰谷差價套利。

• 需量控制： 平滑負荷曲線，降低月度最大需量，顯著減少基礎電費（案例顯示可降低21%，年節約200萬元） 。

• 柔性擴容： 在用電負荷激增接近變壓器容量極，儲能快速放電補充，避免增容投資或罰款 。

– 充電樁有序控制： 根據實時電價、電網總負荷、充電需求緊迫度（支持“先入先充”、“競價”、“邀約”等模式），動態調節充電樁的輸出功率或啟停，實現負荷的“削峰填谷”，降低對配電網的沖擊和運營成本（案例顯示成本降低20%） 。

1. 精準碳排管理與追蹤：

– 全鏈路碳計量： 內置2000+碳排放因子數據庫，覆蓋范圍一（直接排放）、范圍二（外購電力產生的間接排放）和范圍三（可選，如供應鏈排放）。可精確追蹤到具體產線、設備甚至工序的碳排放 。

– 碳排熱力圖/報表： 自動生成碳排放熱力圖、趨勢圖及標準化報告，相比傳統人工核算，時效性提升80%，滿足國內外碳核查（如歐盟碳關稅CBAM）和碳交易市場需求 。

1. 虛擬電廠(VPP)與市場互動：

– 資源聚合： 將園區內分散的可調節負荷（如柔性生產線）、分布式電源（光伏、風電）、儲能系統聚合為一個整體 。

– 參與電力市場： 接受電網調度指令，參與需求響應（DR）、調峰調頻輔助服務或電力現貨市場交易，為園區創造額外收益（案例：某化工園區季度收益380萬元） 。

1. 安全可靠運行保障：

– 并網安全監控： 實時監測電能質量（電壓、諧波、頻率）、實施防孤島保護，確保新能源安全并網 。

– 智能預警與運維： 基于AI的設備狀態分析，預測潛在故障（準確率>90%），實現預測性維護，減少突發停機（案例：變壓器故障率下降60%）。支持智能巡檢（可集成機器人），降低人工成本（案例：運維人力減少45%） 。

– 多重安全防護： 從設備層到平臺層，采用數據加密（SSL）、身份認證、訪問控制等機制保障信息安全 。

4 系統應用實踐：從藍圖到現實

安科瑞EMS3.0已在多個類型的零碳園區/項目中成功應用，驗證了其效果：

1. 工業園區案例 (浙江某能源集團)：

– 挑戰： 高電費成本，光伏利用率不足，缺乏統一管理。

– 方案： 接入3臺光伏逆變器、儲能系統、182個能耗監測點、2臺汽車充電樁、3臺電瓶車充電樁。

– 成效： 通過動態儲能策略（峰谷套利+需量控制）和有序充電，光伏消納率提升至85%，整體用電成本降低約20% 。

2. 啤酒廠光伏防逆流項目：

– 挑戰： 1MW光伏裝機，3個并網點，需嚴格滿足“自發自用、余電不上網”政策，避免電網考核。

– 方案： 部署防逆流保護裝置（剛性控制）和防逆流管理系統（柔性調節，動態控制逆變器最大出力）。

– 成效： 實現光伏最大功率利用，同時確保并網斷路器不因逆流跳閘，滿足電力公司考核要求 。

3. 高速公路風光儲一體化 (河南某項目)：

– 挑戰： 服務區遠離城市電網，供電可靠性要求高，新能源波動大，充電樁需求增長快。

– 方案： 協調服務區屋頂/空地光伏、小型風機、儲能系統與充電樁。

– 成效： 實現能源部分自給自足，通過峰谷套利顯著降低運營成本，提升供電可靠性 。

4. 大型零碳示范園區 (鄂爾多斯零碳產業園)：

– 理念： “風光儲氫”一體化，100%綠色能源供給。

– 支撐： 應用類似EMS的智能物聯源荷互動控制系統。

– 成效： 本地風光直供占比80%，電網交易20%，新能源消納率提升至92%，年減排超120萬噸 。

5 硬件選型：構建系統的基石

EMS3.0的成功運行依賴于底層可靠、兼容性強的智能硬件。核心硬件包括：

1. 核心控制單元：

– ACCU-100 微電網協調控制器： 核心邊緣計算與控制單元。負責本地設備數據采集（支持多協議）、本地策略執行（如削峰填谷、備用電源切換）、與云端平臺通信。具備毫秒級響應能力，適應高溫、潮濕等復雜工業環境。典型支持容量：光伏≤400kWp，儲能≤400kW 。

2. 感知監測層設備：

– AMC/APM 系列多功能網絡電力儀表： 安裝于配電回路，實時監測電壓、電流、功率、電能、功率因數、頻率等全電參量，是能源計量與分析的基石 。

– 光伏匯流箱監測裝置/通訊管理機： 采集組串式光伏逆變器或匯流箱的發電數據、運行狀態 。

– 儲能系統接口 (BMS/PCS通訊)： 實現與儲能電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)的通訊，獲取SOC、溫度、充放電狀態、告警信息等關鍵數據 。

– 充電樁控制器/通訊接口： 實現對電動汽車充電樁的啟停控制、功率調節、狀態監測、計費數據采集 。

– APView500 電能質量在線監測裝置： 監測電壓暫降/暫升、諧波、閃變等電能質量參數，保障用電安全和設備壽命 。

– 無線測溫傳感器/接收器： 監測電氣接點溫度，預防過熱故障，保障電氣安全 。

– 環境傳感器 (溫濕度、水浸、煙霧等)： 監測配電房/關鍵設備環境狀態 。

6 結論：邁向零碳未來的智慧引擎

安科瑞EMS3.0能源管理系統，通過其開放的分層架構、強大的感知能力、智能的分析決策引擎和靈活的控制策略，有效解決了零碳園區建設中的核心痛點——能源協同優化、碳排精準管控、安全穩定運行和降本增效。

它不僅是園區能源數據的“匯聚中心”和運行狀態的“可視化窗口”，更是實現“源-網-荷-儲-充”動態平衡、消納可再生能源、深度參與電力市場的“智慧大腦”。通過實際應用驗證，該系統能夠顯著提升園區綠電消納率（可達95%以上）、降低綜合用能成本（15%-30%）、精確量化碳排放、并提升供電可靠性和運維效率。

隨著技術的持續迭代（如深化AI預測算法、融合氫能、拓展V2G車網互動）以及政策環境的不斷完善（如虛擬電廠、電力現貨市場、碳交易市場），安科瑞EMS3.0將持續進化，賦能更多工業園區從“高碳耗能”向“低碳高效”乃至“零碳負碳”轉型升級，成為構建新型電力系統和實現國家“雙碳”戰略目標的核心技術支撐 。零碳園區的實現，離不開像EMS3.0這樣的智慧能源“掌舵人”。