近130余年来(1880-2012),全球平均地表温度上升了0.85摄氏度,同时北极海冰的面积在以每十年3.5~4.1%的速率减少,仅1901年到2010年全球的海平面上升0.19m。人类愈发意识到,人类活动已经对气候和生态环境产生不可逆的影响,且最终会影响到人类自身。
各国政要和科学家们终于达成一致
——开始减碳!
这次减碳,我们国家是认真的。2020年我国宣布2030年碳达峰、2060年碳中和,以现状每年160亿吨的二氧化碳排放量(约占全世界的1/3),这意味着:我国将实现全球最高碳排放降幅,以全球历史上最短时间实现双碳。
据测算,我国能源活动相关碳排放占比达到85.5%,其中50%以上来源于电力生产消费。为加速破解这一困局,过去10年,我们国家大力支持可再生能源发展,到目前为止,我国可再生能源装机量已经占了全球的三分之一,同时用于可再生能源的投资已连续七年居全球第一,另外,全球50%的风电、80%的光伏设备组件来自我国。
为我国可再生能源快速发展感到自豪的同时,也碰到了一些困难。最直观碰到的就是:大量分布式可再生能源的接入,对传统配电网的安全、高效运行提出了更高的要求。
这时,大家纷纷把目光又投向了“微电网”。
微电网是一种高效利用分布式可再生能源的有效形式。早在1882年,爱迪生在纽约珍珠街建成一座独立的、由燃煤蒸汽发动机驱动的发电厂,世界上第一个微电网诞生了,直到1886年,爱迪生建立了58个直流电微电网,但只能提供小规模的局部供电和配电。
不久后,因为电力服务行业成为国家监管的垄断市场,微电网发展动力渐弱。
直到1999年,美国电力可靠性技术解决方案学会(CERTS)首次对微电网在可靠性、经济型及其对环境的影响方面进行了研究。
随后,欧盟、美国等发达国家都开展了微电网的试点项目,例如EU Microgrids、智能电网等项目。
我国微电网发展的开端在2010年。中国国家科技部通过了《国家高科技研究发展计划(863)》立项了近十个有关微电网方面的研究课题。到了2015年,国家能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》,又在2017年,国家发改委、国家能源局联合发布《推进并网型电网建设试型办法》,促进微电网健康有序发展。
经过20+年的发展,独立微电网技术已经相对成熟。微电网不仅能够提供稳定的电力供应,实现电力能源的再利用和多种能源形式的供给,还能调节用电平衡,实现需求侧管理, 有效降低用户用电成本,已经具备为独立海岛、特殊重点用户、园区、企业、商业区域、居民等多种类型用户和场景供电的能力。
未来,配电网也将会一种“常见的网架形态”,和传统的大电网协同共生、融合发展。其中,微电网的“智能控制平台”是与大电网和谐共生的“必备条件”。
传统的微电网智能控制平台建设依旧存在很多困难。例如需要针对每一个微电网进行个性化开发,不仅需要制定针对性控制策略,还要开发个性化的平台界面,每一个基础工程都必须实现从0到1的反复,开发周期长,后续运维也需要投入专业的编程人员。此外,传统微电网与电网之间的互动由调度集中控制实现,随着微电网数量的增多,可能出现集中式调度的负担较大、扩展灵活性不足、可靠性不足等问题。
——换句话说,传统的微电网智能控制平台建设就好比“手工作坊”,传统的微电网运行就好比“唯一总店直销”。
针对上述的问题,极简物控推出嵌入式EMS。极简物控的嵌入式EMS是目前市面上核心的微电网能量管理产品化方案之一,让微电网智能控制平台建设实现快速复刻,由“手工作坊”变成“流水线工厂”,让微电网运行由“集中式控制”变成“分层分区控制”,好比由“总店直销”变成“经销商分销”。
首先,针对个性化开发难度大、时间长问题:
一方面,嵌入式EMS支持低代码控制。嵌入式EMS采用先进的组态控制技术,仅需配置“测点配置”、“通道配置”、“策略配置”等3个excel文件,即可实现目标控制策略,让控制策略变得像“搭积木”一样简单;此外,如果一旦被控设备种类、性能发生变化,也仅需对excel文件进行简单的修改与调整,即可让控制策略灵活满足用户需求。
另一方面,嵌入式EMS更加“灵活专业”。嵌入式EMS具备能源管理的各种高级应用功能,包括自定义监控、自定义报表、自定义看板、自定义计划、自定义告警、自定义权限等,通过高度灵活的自定义功能,用户能够个性化定制控制平台,灵活满足几乎所有场景的控制需求,有效避开了传统从0->1的基础开发。
其次,针对集中控制负担大、灵活性差、可靠性不足的问题:
一方面,嵌入式EMS软硬件高度集成。嵌入式EMS将控制器、协同控制系统集成于不足0.002m3的硬件中,不仅能够跳过设备协同的繁琐步骤,而且能够轻松部署于台区终端、控制柜、开关柜等设备空间中,能够以最快速度搭建微电网智能大脑,真正实现即插即用!
另一方面,嵌入式EMS支持分层控制架构,包括就地控制、集中控制、远程控制。就地控制层能够快速平抑系统波动,恢复稳定供电;集中控制层负责微电网最优运行控制,具备边缘计算、边缘互联、云边协同能力,保障微电网的稳定性和经济性;远程控制层为实现区域能源综合利用效率的最大化提供支持,负责实现对特定应用,包括需求侧响应、光伏发电分析、储能运行分析、负荷管理、优化运行和经济最优控制等功能。
可以说,嵌入式EMS为“微电网高质量流水线生产”提供了更加“低成本、高效率”的实现途径,不仅大幅度降低了微电网智能控制平台的开发建设成本,也让后期微电网的运行维护更灵活轻巧,微电网的控制更加智能全面。同时,随着微电网数量不断增加,受益于嵌入式EMS是产品化的解决方案,微电网群的建设边际成本会进一步降低,为微电网规模化的建设提供了一种新的思路。