西門子微網(wǎng)智能運行優(yōu)化和調(diào)度系統(tǒng)案例

湖南艾歐曼自動化設(shè)備有限公司網(wǎng)訊：西門子助力華電電力科學(xué)研究院有限公司，為國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)（實驗）中心提供了微網(wǎng)智能運行優(yōu)化和調(diào)度系統(tǒng)，幫助實現(xiàn)了園區(qū)供能和用能的、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。

1879年初，西門子為中國提供了一臺10馬力的蒸汽發(fā)電機，專門用于上海港的照明，大大提高了港口的工作效率。今天，以這種“在哪兒用能，就在哪兒產(chǎn)能”的理念為核心，在集中式供能之外，分布式能源系統(tǒng)正以星火燎原之勢蓬勃發(fā)展。

與集中式供電不同，分布式能源系統(tǒng)位于用電端周邊，可以自發(fā)自用，如果有余電還可以饋還給主電網(wǎng)，獲得經(jīng)濟收益。同時，由于系統(tǒng)在產(chǎn)能時多使用風(fēng)能、太陽能和天然氣等可再生能源或清潔能源，它還具有清潔、等特點。

華電電力科學(xué)研究院有限公司（華電電科院）作為分布式能源領(lǐng)域的*，已經(jīng)在杭州搭建了國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)（實驗）中心（研發(fā)中心）。作為國家*下屬分布式能源專業(yè)的研究機構(gòu)，研發(fā)中心正以其園區(qū)作為研究和實驗對象，開展分布式能源系統(tǒng)的可行性與經(jīng)濟性等方面的研究。

為幫助研發(fā)中心更好地管理園區(qū)內(nèi)的太陽能等多種能源，西門子為研發(fā)中心提供了SICAM AK1703微網(wǎng)控制器和包括MGMS微網(wǎng)管理應(yīng)用在內(nèi)的Spectrum Power能源監(jiān)控管理平臺（Spectrum Power平臺），助力實現(xiàn)了園區(qū)供能和用能的、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。

▲國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)（實驗）中心內(nèi)安裝了西門子SICAM AK1703微網(wǎng)控制器。

“隨著中國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，能源生產(chǎn)與利用的清潔和已經(jīng)成為了許多能源企業(yè)發(fā)展的‘硬指標(biāo)’。發(fā)展分布式能源系統(tǒng)是大勢所趨。” 華電電力科學(xué)研究院有限公司分布式能源技術(shù)部（國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)（實驗）中心）工程師、副主任鄭文廣表示，“在這一領(lǐng)域，西門子有著*的技術(shù)與豐富的經(jīng)驗，是值得信賴的合作伙伴。與西門子的合作讓我們的工作事半功倍。”

西門子（中國）有限公司能源管理集團智慧能源事業(yè)部總經(jīng)理鄭峰則表示：“華電電科院研發(fā)中心項目對西門子來說具有開創(chuàng)性的意義，它的MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)是西門子在中國成功落地的個微網(wǎng)管理系統(tǒng)。以此為起點和*，我們正在持續(xù)深耕分布式能源領(lǐng)域。”

“復(fù)雜的微網(wǎng)實驗室工程”

位于杭州的研發(fā)中心被包圍在一片蔥郁的綠色之中。在占地面積達2.6萬平方米的園區(qū)內(nèi)可以看到一棟棟排列整齊的實驗樓。天氣晴朗時，實驗平臺墻上的一塊塊太陽能板更是像一顆顆寶石，在陽光下閃閃發(fā)光。

園區(qū)使用的能源大部分來自分布式能源系統(tǒng)。由于系統(tǒng)整合了光伏發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電，需要同時管理電、熱和冷等多種能源，它也是目前國內(nèi)分布式能源種類多且復(fù)雜的微網(wǎng)實驗室工程之一。在安裝上，它設(shè)備種類較多，接口不一，不易統(tǒng)一接入微電網(wǎng)管理系統(tǒng)。在電網(wǎng)運行上，它不僅技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜，運行控制難度也很大。

但是，面對困難，華電電科院與西門子都沒有退縮。為了將設(shè)備連接到Spectrum Power平臺，西門子對園區(qū)內(nèi)的微燃機、內(nèi)燃機和換熱器等相關(guān)設(shè)備做了細(xì)致的考察，根據(jù)實際情況更新或重繪了設(shè)備圖紙，并以此為依據(jù)對系統(tǒng)做了本地化匹配，終順利將設(shè)備全部接入平臺。

而在電網(wǎng)運行上，Spectrum Power平臺則憑借其強大的功能，保證了微電網(wǎng)、節(jié)能、靈活和穩(wěn)定的運行。

▲ 西門子的Spectrum Power能源監(jiān)控管理平臺助力園區(qū)實現(xiàn)供能和用能的、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。

“一石三鳥”，產(chǎn)能

占地廣闊的園區(qū)在運轉(zhuǎn)時需要大量電力與熱能的支持。一般來說，建筑物需要從電網(wǎng)獲取電力，而通過燃煤得到熱能。但是，在使用分布式能源系統(tǒng)后，園區(qū)內(nèi)的燃?xì)鈨?nèi)燃機和微燃機在燃燒天然氣發(fā)電時能將產(chǎn)生的熱能也收集起來，并通過一系列裝置將它們轉(zhuǎn)化為人們工作、生活時需要的熱能和冷，實現(xiàn)了冷熱電三聯(lián)供。這種“一石三鳥”的產(chǎn)能方式大大提高了能源利用率。

西門子的Spectrum Power平臺則可以根據(jù)園區(qū)的實際用能需要，調(diào)整冷、熱和電三種能源的產(chǎn)量，讓能源“物盡其用”。

精打細(xì)算，智慧“持家”

光是產(chǎn)能還不夠，園區(qū)運營者需要操心的是從產(chǎn)能到用能的整個過程。如何減少能源消耗，做到能源成本低，以實現(xiàn)“勤儉持家”，是他們面臨的一大挑戰(zhàn)。西門子Spectrum Power平臺便是研發(fā)中心的“智慧管家”。它“精打細(xì)算”，讓園區(qū)內(nèi)各種能源都“用在刀刃上”，讓能源產(chǎn)、用過程的經(jīng)濟性達到高。

研發(fā)中心使用的一次能源包括天然氣與太陽能。西門子Spectrum Power平臺搭載的MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以利用*的優(yōu)化算法，根據(jù)用戶側(cè)用電量和能源價格的波動，制定經(jīng)濟性高的微電網(wǎng)運行計劃。舉例來說，當(dāng)公共電網(wǎng)電價較低時，系統(tǒng)會增加從公共電網(wǎng)購買的電量，停止微電網(wǎng)內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電，并利用光伏發(fā)電為儲能系統(tǒng)蓄滿電力。而當(dāng)公共電網(wǎng)電價較高時，系統(tǒng)則會減少從公共電網(wǎng)購買的電量，轉(zhuǎn)而使用儲能系統(tǒng)中的電力，或主要使用燃?xì)獍l(fā)電和光伏發(fā)電。

此外，MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)的預(yù)測算法還可以根據(jù)天氣情況和歷史數(shù)據(jù)對發(fā)電及儲能情況進行預(yù)測性計算，制定未來發(fā)電計劃。優(yōu)化算法與預(yù)測算法相輔相成，進一步提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

穩(wěn)如泰山，不懼停電

作為園區(qū)運營者，操心的恐怕就是電網(wǎng)的穩(wěn)定了，而有了西門子Spectrum Power平臺，這一點也不再是困擾。

由于太陽能受天氣影響較大，為保證微電網(wǎng)不會在光伏發(fā)電量波動時受到?jīng)_擊，MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以利用平滑濾波功能，通過靈活調(diào)度儲能系統(tǒng)與燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備，對光伏發(fā)電進行平衡和補充，保證了供電穩(wěn)定。

而當(dāng)公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障，微電網(wǎng)也面臨停電風(fēng)險時，MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以自動切換到離網(wǎng)狀態(tài)，并利用自己的發(fā)電與儲能系統(tǒng)維持微電網(wǎng)正常運行，等需要時再自動并回公共電網(wǎng)。它還可以利用儲能系統(tǒng)進行黑啟動，實現(xiàn)*停電狀態(tài)下的重啟。有了MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)，研發(fā)中心就再也不用擔(dān)心停電了。

邁向可持續(xù)的未來

截至2018年7月，研發(fā)中心實驗平臺內(nèi)所有西門子相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備都已投運。在未來，研發(fā)中心的研究成果將被應(yīng)用到其它分布式能源項目中。

▲西門子與華電電科院工作人員討論項目情況。

鄭文廣表示：“通過‘舍遠(yuǎn)求近’、‘化合為分’，我們與西門子攜手，做到了智慧的能源生產(chǎn)、使用和管理。研發(fā)中心的研究成果將對我們未來在分布式能源領(lǐng)域的探索起到指導(dǎo)性的作用。我們相信，與西門子的攜手合作將幫助我們邁向一個更加可持續(xù)的未來。”

除實驗室項目外，西門子也已積極參與到微電網(wǎng)相關(guān)的商用項目中，其中就包括由陽光電源股份有限公司（陽光電源）承建的合肥市高新區(qū)微電網(wǎng)示范項目。該項目是國家*與國家*于2017年公布的28個新能源微電網(wǎng)示范項目之一。在項目中，西門子將為陽光電源提供基于新能源發(fā)電、儲能和產(chǎn)業(yè)園區(qū)負(fù)荷的能源微網(wǎng)管理系統(tǒng)，幫助產(chǎn)業(yè)園區(qū)實現(xiàn)能源利用和綠色環(huán)保等目標(biāo)。