安科瑞-雷胜标（商务与技术咨询18702110275）

1 引言：零碳园区的时代机遇与挑战

在“双碳”目标（2030年前碳达峰，2060年前碳中和）的国家战略背景下，工业园区作为我国工业产出的主要载体（贡献超50%工业产出）和碳排放的重要来源（约占全国总量31%），其绿色低碳转型迫在眉睫。零碳园区，即通过整合可再生能源、高效储能、智能充电设施及智慧化管理，实现园区内能源生产与消耗的净碳排放趋近于零的产业园区，已成为实现工业领域深度减排的关键路径 。

然而，建设真正的零碳园区面临诸多挑战：能源结构复杂（光伏、风电、储能、电网多源并存）、用能负荷波动大、碳排放精准核算困难、各系统独立运行形成“数据孤岛”、运维成本高企等。一套能够实现“源（新能源）-网（智能电网）-荷（负荷）-储（储能）-充（充电设施）” 全链条协同管理和精细化碳管控的智慧系统，是破局的关键 。安科瑞EMS3.0能源管理系统正是为此而生的综合性解决方案。

2 需求及痛点：零碳园区建设的关键瓶颈

零碳园区的建设并非易事，主要存在以下核心需求和亟待解决的痛点：

1. 能源协同优化难： 园区内光伏、风电等新能源发电具有间歇性和波动性，如何高效消纳绿电、避免浪费（如“弃光弃风”），并协调储能充放电、充电桩运行与电网电价

2. （峰谷平），实现经济最优运行，是核心需求。传统人工调度或孤立系统难以应对 。

3. 碳排放精准核算难： 缺乏统一、实时的碳排放核算标准和方法。间接排放（如外购电力）常被忽视或估算不准，难以精确追踪到具体产线、设备或工序，影响减排策略的制定和碳资产管理的有效性 。

4. 系统安全稳定运行压力大： 大量新能源接入可能引发电网波动、电能质量下降（如电压不稳、谐波）、甚至“孤岛运行”风险。老旧配电设施扩容困难，缺乏有效的实时监控和预警手段，故障恢复时间长 。

5. 用能成本高企： 企业普遍面临基础电费（按变压器容量或最大需量计费）和峰谷电价差带来的高额电费压力。缺乏有效的需量管理和峰谷套利手段 。

6. 运维管理低效： 传统运维依赖人工巡检，效率低、成本高、隐患发现滞后。设备分散，数据难以集中管理和分析，形成“信息孤岛” 。

3 安科瑞EMS3.0解决方案

3.1 系统概述：智慧能源“大脑”

安科瑞EMS3.0是一款面向企业微电网（涵盖园区场景）的智慧能源管理平台。它采用先进的物联网(IoT)、大数据分析和云计算技术，构建了一个“云（平台）-边（本地网关/控制器）-端（现场设备）”协同的开放式分层架构 。

• 端（设备层）： 在园区“源、网、荷、储、充”各关键节点部署智能感知设备，如多功能电力仪表（监测电参量）、光伏汇流箱监测装置、储能变流器(PCS)及电池管理系统(BMS)接口、充电桩控制器、电能质量监测装置、电气安全传感器等。负责实时、毫秒级采集能源生产、传输、消耗、存储及环境状态等全量数据 。

• 边（网络通信层 & 边缘计算层）： 通过智能网关、网络交换机等设备汇聚现场层数据。智能网关具备本地数据存储、协议转换（支持Modbus, IEC 61850等多种工业协议）、边缘计算能力。在网络中断时，可暂存数据并在恢复后续传，保证数据完整性；同时可执行部分本地化快速控制策略（如基于预设规则的紧急切负荷） 。核心设备之一是ACCU-100微电网协调控制器，作为本地策略执行核心，具备毫秒级响应能力 。

• 云（平台层）： 部署在本地服务器或云端（公有云/私有云），是系统的“决策中枢”。包含数据服务器、应用服务器和Web服务器。平台通过B/S（浏览器访问）和APP方式提供人机交互界面，对海量数据进行存储、深度分析、可视化展示、智能预测（如光伏发电、负荷需求）和优化决策，并生成控制指令下发给边缘层执行 。

表：安科瑞EMS3.0系统分层架构与功能

3.2 功能特点：赋能零碳的核心能力

EMS3.0的核心价值在于其强大的软件功能，这些功能直指零碳园区的痛点：

1. 全景监测与可视化管理：

   • 能流大屏/组网拓扑图： 直观展示园区内能源（市电、光伏、风电、储能、充电桩、负荷）的实时流动情况、功率趋势、设备状态、关键指标（如发电量、用电量、SOC、碳排放）。构建虚拟能源网络，让管理者一目了然 。

   • 能源综合报表： 按尖、峰、平、谷时段，分类分项（电网、光伏、风电、储能、充电桩、负荷）精确统计用能数据、发电数据及收益情况 。

1. 多能协同与智能调度：

   • 削峰填谷： 在电价低谷时段充电，高峰时段放电，利用峰谷差价套利。

   • 需量控制： 平滑负荷曲线，降低月度最大需量，显著减少基础电费（案例显示可降低21%，年节约200万元） 。

   • 柔性扩容： 在用电负荷激增接近变压器容量极限时，储能快速放电补充，避免增容投资或罚款 。

   • 新能源最大化消纳： 结合光伏/风电功率预测（精度>85%）和负荷预测，动态调整策略。通过防逆流控制技术（刚性切断或柔性调节逆变器输出功率），确保绿电优先本地消纳，避免向电网反送电导致罚款（满足“自发自用、余电不上网”政策），典型案例绿电消纳率可达95% 。

   • 储能经济优化运行：

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  • 充电桩有序控制： 根据实时电价、电网总负荷、充电需求紧迫度（支持“先入先充”、“竞价”、“邀约”等模式），动态调节充电桩的输出功率或启停，实现负荷的“削峰填谷”，降低对配电网的冲击和运营成本（案例显示成本降低20%） 。

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1. 精准碳排管理与追踪：

   • 全链路碳计量： 内置2000+碳排放因子数据库，覆盖范围一（直接排放）、范围二（外购电力产生的间接排放）和范围三（可选，如供应链排放）。可精确追踪到具体产线、设备甚至工序的碳排放 。

   • 碳排热力图/报表： 自动生成碳排放热力图、趋势图及标准化报告，相比传统人工核算，时效性提升80%，满足国内外碳核查（如欧盟碳关税CBAM）和碳交易市场需求 。

1. 虚拟电厂(VPP)与市场互动：

   • 资源聚合： 将园区内分散的可调节负荷（如柔性生产线）、分布式电源（光伏、风电）、储能系统聚合为一个整体 。

   • 参与电力市场： 接受电网调度指令，参与需求响应（DR）、调峰调频辅助服务或电力现货市场交易，为园区创造额外收益（案例：某化工园区季度收益380万元） 。

1. 安全可靠运行保障：

   • 并网安全监控： 实时监测电能质量（电压、谐波、频率）、实施防孤岛保护，确保新能源安全并网 。

   • 智能预警与运维： 基于AI的设备状态分析，预测潜在故障（准确率>90%），实现预测性维护，减少突发停机（案例：变压器故障率下降60%）。支持智能巡检（可集成机器人），降低人工成本（案例：运维人力减少45%） 。

   • 多重安全防护： 从设备层到平台层，采用数据加密（SSL）、身份认证、访问控制等机制保障信息安全 。

4 系统应用实践：从蓝图到现实

安科瑞EMS3.0已在多个类型的零碳园区/项目中成功应用，验证了其效果：

1. 工业园区案例 (浙江某能源集团)：

   • 挑战： 高电费成本，光伏利用率不足，缺乏统一管理。

   • 方案： 接入3台光伏逆变器、储能系统、182个能耗监测点、2台汽车充电桩、3台电瓶车充电桩。

   • 成效： 通过动态储能策略（峰谷套利+需量控制）和有序充电，光伏消纳率提升至85%，整体用电成本降低约20% 。

1. 啤酒厂光伏防逆流项目：

   • 挑战： 1MW光伏装机，3个并网点，需严格满足“自发自用、余电不上网”政策，避免电网考核。

   • 方案： 部署防逆流保护装置（刚性控制）和防逆流管理系统（柔性调节，动态控制逆变器最大出力）。

   • 成效： 实现光伏最大功率利用，同时确保并网断路器不因逆流跳闸，满足电力公司考核要求 。

1. 高速公路风光储一体化 (河南某项目)：

   • 挑战： 服务区远离城市电网，供电可靠性要求高，新能源波动大，充电桩需求增长快。

   • 方案： 协调服务区屋顶/空地光伏、小型风机、储能系统与充电桩。

   • 成效： 实现能源部分自给自足，通过峰谷套利显著降低运营成本，提升供电可靠性 。

1. 大型零碳示范园区 (鄂尔多斯零碳产业园)：

   • 理念： “风光储氢”一体化，100%绿色能源供给。

   • 支撑： 应用类似EMS的智能物联源荷互动控制系统。

   • 成效： 本地风光直供占比80%，电网交易20%，新能源消纳率提升至92%，年减排超120万吨 。

5 硬件选型：构建系统的基石

EMS3.0的成功运行依赖于底层可靠、兼容性强的智能硬件。核心硬件包括：

1. 核心控制单元：

   • ACCU-100 微电网协调控制器： 核心边缘计算与控制单元。负责本地设备数据采集（支持多协议）、本地策略执行（如削峰填谷、备用电源切换）、与云端平台通信。具备毫秒级响应能力，适应高温、潮湿等复杂工业环境。典型支持容量：光伏≤400kWp，储能≤400kW 。

1. 感知监测层设备：

   • AMC/APM 系列多功能网络电力仪表： 安装于配电回路，实时监测电压、电流、功率、电能、功率因数、频率等全电参量，是能源计量与分析的基石 。

   • 光伏汇流箱监测装置/通讯管理机： 采集组串式光伏逆变器或汇流箱的发电数据、运行状态 。

   • 储能系统接口 (BMS/PCS通讯)： 实现与储能电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)的通讯，获取SOC、温度、充放电状态、告警信息等关键数据 。

   • 充电桩控制器/通讯接口： 实现对电动汽车充电桩的启停控制、功率调节、状态监测、计费数据采集 。

   • APView500 电能质量在线监测装置： 监测电压暂降/暂升、谐波、闪变等电能质量参数，保障用电安全和设备寿命 。

   • 无线测温传感器/接收器： 监测电气接点温度，预防过热故障，保障电气安全 。

   • 环境传感器 (温湿度、水浸、烟雾等)： 监测配电房/关键设备环境状态 。

表：安科瑞EMS3.0系统主要硬件选型

6 结论：迈向零碳未来的智慧引擎

安科瑞EMS3.0能源管理系统，通过其开放的分层架构、强大的感知能力、智能的分析决策引擎和灵活的控制策略，有效解决了零碳园区建设中的核心痛点——能源协同优化、碳排精准管控、安全稳定运行和降本增效。

它不仅是园区能源数据的“汇聚中心”和运行状态的“可视化窗口”，更是实现“源-网-荷-储-充”动态平衡、最大化消纳可再生能源、深度参与电力市场的“智慧大脑”。通过实际应用验证，该系统能够显著提升园区绿电消纳率（可达95%以上）、降低综合用能成本（15%-30%）、精确量化碳排放、并提升供电可靠性和运维效率。

随着技术的持续迭代（如深化AI预测算法、融合氢能、拓展V2G车网互动）以及政策环境的不断完善（如虚拟电厂、电力现货市场、碳交易市场），安科瑞EMS3.0将持续进化，赋能更多工业园区从“高碳耗能”向“低碳高效”乃至“零碳负碳”转型升级，成为构建新型电力系统和实现国家“双碳”战略目标不可或缺的核心技术支撑 。零碳园区的实现，离不开像EMS3.0这样的智慧能源“掌舵人”。