安科瑞電氣股份有限公司

摘要

在 “雙碳” 戰(zhàn)略深入推進(jìn)、交通領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型加速的背景下，如何將高耗能的交通基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)化為綠色能源的重要載體，成為行業(yè)探索的關(guān)鍵方向。高速公路作為國(guó)家重要交通網(wǎng)絡(luò)，其沿線廣闊的路域空間（如邊坡、服務(wù)區(qū)、隧道等）為分布式光伏等新能源應(yīng)用提供了天然場(chǎng)景。隨著新能源技術(shù)升級(jí)與智慧能源管理體系的發(fā)展，交通與能源的深度融合（“交能融合”）成為推動(dòng)交通產(chǎn)業(yè)綠色化、智能化的重要路徑。在此趨勢(shì)下，山東高速集團(tuán)率先布局，從 2021 年建設(shè)全國(guó)首個(gè)規(guī)模化高速公路邊坡光伏項(xiàng)目起步，逐步探索出覆蓋多場(chǎng)景的路域光伏解決方案，推動(dòng)高速公路從傳統(tǒng)能源消費(fèi)者向綠色能源產(chǎn)銷(xiāo)者轉(zhuǎn)型。

引言 易允恒 18702125179

近年來(lái)，山東高速集團(tuán)以 “雙碳” 戰(zhàn)略為引領(lǐng)，深耕交能融合創(chuàng)新實(shí)踐，構(gòu)建起覆蓋高速公路全場(chǎng)景的綠色能源體系。從全國(guó)首個(gè)規(guī)模化邊坡光伏項(xiàng)目落地，到如今路域光伏年均發(fā)電約 7.8 億千瓦時(shí)、年減排二氧化碳約 69 萬(wàn)噸，其發(fā)電量占全國(guó)路域光伏總?cè)萘康?70%，成為行業(yè)標(biāo)桿。通過(guò)創(chuàng)新光伏與高速公路一體化設(shè)計(jì)、搭建多尺度區(qū)域微電網(wǎng)，山東高速將光伏應(yīng)用從服務(wù)區(qū)屋頂拓展至邊坡、隧道、聲屏障等全場(chǎng)景，并依托智慧能源管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) “自發(fā)自用優(yōu)先” 的能源調(diào)配。從液冷超充充電樁的便利服務(wù)到虛擬電廠試點(diǎn)的探索，山東高速正以技術(shù)升級(jí)推動(dòng)角色轉(zhuǎn)型，為現(xiàn)代交通產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展提供 “山東方案”。然而，隨著規(guī)模擴(kuò)大與場(chǎng)景復(fù)雜化，現(xiàn)有能源管理系統(tǒng)在精準(zhǔn)調(diào)度、多能協(xié)同等方面的短板逐漸顯現(xiàn)，亟需更智慧化的系統(tǒng)支撐深度轉(zhuǎn)型。

1.能融合深化中的能源管理需求：從基礎(chǔ)調(diào)度到智慧協(xié)同

隨著路域光伏規(guī)模化布局與 “光儲(chǔ)充換” 一體化設(shè)施的加密，山東高速的能源管理場(chǎng)景已從單一光伏應(yīng)用升級(jí)為多源協(xié)同、產(chǎn)銷(xiāo)聯(lián)動(dòng)的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)能源管理的精準(zhǔn)性、靈活性提出了更高要求。這種需求升級(jí)既是技術(shù)迭代的必然結(jié)果，也是實(shí)現(xiàn) “電盡其用” 目標(biāo)的核心支撐。

在基礎(chǔ)調(diào)度層面，現(xiàn)有系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn) “自發(fā)自用優(yōu)先” 的初步目標(biāo)，但面對(duì)多元化場(chǎng)景仍顯不足。以濟(jì)菏高速公路為例，其涵蓋收費(fèi)站、邊坡、隧道等 12 類(lèi)光伏應(yīng)用場(chǎng)景，用電負(fù)荷涉及充電樁、地源熱泵、照明等 20 余種設(shè)備，不同場(chǎng)景的發(fā)電特性與用電需求存在顯著差異：邊坡光伏受天氣影響波動(dòng)大，服務(wù)區(qū)充電樁則呈現(xiàn)早晚高峰的脈沖式負(fù)荷。現(xiàn)有管控系統(tǒng)雖能完成光伏與市政電網(wǎng)的基礎(chǔ)調(diào)配，但在極端天氣下的負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率僅為 75%，儲(chǔ)能 “充電寶” 的充放電策略缺乏動(dòng)態(tài)優(yōu)化，導(dǎo)致約 8% 的光伏發(fā)電量因調(diào)度不及時(shí)而浪費(fèi)。梁山東收費(fèi)站的實(shí)踐顯示，當(dāng)多場(chǎng)景用電負(fù)荷疊加時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)延遲可達(dá) 2 分鐘，存在能源供需失衡的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

在規(guī)模化協(xié)同層面，虛擬電廠試點(diǎn)暴露出現(xiàn)有系統(tǒng)的協(xié)同能力短板。山東高速在濟(jì)青高速中線的 14 兆瓦時(shí)虛擬電廠試點(diǎn)中，需整合龍泉收費(fèi)站屋頂光伏、樞紐立交邊坡光伏與填土邊坡儲(chǔ)能設(shè)備的資源，但現(xiàn)有系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，缺乏全域能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聚合分析能力。在參與電力市場(chǎng)交易時(shí)，因無(wú)法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)各節(jié)點(diǎn)的發(fā)電潛力與用電缺口，報(bào)價(jià)策略保守，導(dǎo)致綠電交易溢價(jià)率較行業(yè)平均水平低 5 個(gè)百分點(diǎn)。這種 “分散管理、協(xié)同不足” 的現(xiàn)狀，制約了路域光伏從 “規(guī)模發(fā)電” 向 “效益發(fā)電” 的轉(zhuǎn)型。

更核心的需求在于全生命周期的能效優(yōu)化。路域光伏設(shè)施分布分散，邊坡、隧道等場(chǎng)景的運(yùn)維難度大，現(xiàn)有系統(tǒng)缺乏對(duì)光伏組件健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，組件故障平均發(fā)現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 3 天，影響發(fā)電效率。同時(shí)，隨著 3.0 版本光伏組件的全面應(yīng)用，其與儲(chǔ)能設(shè)備、充電樁的技術(shù)適配性要求更高，傳統(tǒng) “經(jīng)驗(yàn)型” 調(diào)度已無(wú)法滿足多設(shè)備協(xié)同的精度需求。數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)智慧化策略?xún)?yōu)化，路域光伏的綜合發(fā)電效率可再提升 10%，運(yùn)維成本降低 15%，這正是推動(dòng)能源管理系統(tǒng)升級(jí)的直接動(dòng)力。

從行業(yè)趨勢(shì)看，能源管理正從 “被動(dòng)響應(yīng)” 向 “主動(dòng)預(yù)測(cè)” 轉(zhuǎn)型。當(dāng)新能源發(fā)電全面入市交易后，電價(jià)波動(dòng)、負(fù)荷波動(dòng)與發(fā)電波動(dòng)的三重不確定性交織，要求系統(tǒng)具備 “預(yù)測(cè) - 優(yōu)化 - 交易 - 反饋” 的閉環(huán)能力。山東高速計(jì)劃未來(lái)三年將路域光伏規(guī)模擴(kuò)大至年均發(fā)電 15 億千瓦時(shí)，虛擬電廠調(diào)節(jié)容量提升至 500 兆瓦時(shí)，這種跨越式發(fā)展亟需一套能覆蓋 “發(fā)電預(yù)測(cè) - 負(fù)荷調(diào)度 - 市場(chǎng)交易 - 運(yùn)維管理” 全鏈條的智慧能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從 “基礎(chǔ)調(diào)度” 到 “智慧協(xié)同” 的質(zhì)變。

2.安科瑞分布式光伏+儲(chǔ)能+充電樁協(xié)同優(yōu)化解決方案

2.1安科瑞智慧能源管理平臺(tái)

AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)是針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類(lèi)交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、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(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶(hù)降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)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(tái)的企業(yè)級(jí)子系統(tǒng)。

2.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充”各環(huán)節(jié)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集測(cè)控裝置、光伏、儲(chǔ)能、充電樁、常規(guī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化控制，促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對(duì)電網(wǎng)的至大需量，使之運(yùn)行安全。

2.3平臺(tái)功能

2.3.1.能源數(shù)字化展示

通過(guò)展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁以及其它負(fù)荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運(yùn)行情況。

2.3.2協(xié)調(diào)控制策略

通過(guò)優(yōu)化控制儲(chǔ)能和可控負(fù)載提升實(shí)現(xiàn)新能源消納、需量控制、峰谷套利；平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對(duì)比等。

2.3.3.智能預(yù)測(cè)

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對(duì)光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負(fù)荷功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與實(shí)際功率進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

2.3.4.優(yōu)化調(diào)度

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(jìn)行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對(duì)標(biāo)，并折算標(biāo)煤或碳排放等。基于能耗最優(yōu)、成本最低和碳排放最少的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度；考慮電網(wǎng)供電力平滑與電壓穩(wěn)定的安全運(yùn)行調(diào)度策略；需求側(cè)響應(yīng)電網(wǎng)互動(dòng)策略。

2.3.5能源規(guī)劃

基于負(fù)荷信息、設(shè)備信息、市場(chǎng)信息、地理信息等內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化配置，提供經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的容量配置方案。

2.3.6.智能運(yùn)維

設(shè)備檔案管理，重要設(shè)備包括變壓器、空調(diào)主機(jī)等設(shè)備信息，配置二維碼；運(yùn)維流程管理，任務(wù)管理、巡檢記錄、缺陷記錄、消警記錄、搶修記錄、通知工單；設(shè)備維護(hù)，提醒用戶(hù)及時(shí)查看或更換相應(yīng)設(shè)備，并提示維修或更換建議；專(zhuān)家報(bào)告，系統(tǒng)定期為用戶(hù)生成能耗分析報(bào)告，提供專(zhuān)家建議。

3.設(shè)備選型

4.結(jié)語(yǔ)

山東高速的交能融合實(shí)踐，以年均 7.8 億千瓦時(shí)發(fā)電量、69 萬(wàn)噸碳減排量，為交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色轉(zhuǎn)型提供了鮮活樣本，實(shí)現(xiàn)了從能源消費(fèi)者到產(chǎn)銷(xiāo)者的跨越。但多場(chǎng)景調(diào)度精度不足、規(guī)模化協(xié)同乏力等問(wèn)題，凸顯了能源管理智慧化的迫切性。安科瑞 EMS3.0 智慧能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用，將通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)度與全域協(xié)同，進(jìn)一步釋放路域光伏潛力，為虛擬電廠運(yùn)營(yíng)和電力市場(chǎng)參與提供支撐。未來(lái)，以技術(shù)創(chuàng)新為紐帶的 “交通 + 能源” 融合路徑，不僅將推動(dòng)高速公路成為綠色能源核心節(jié)點(diǎn)，更將為行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供可推廣的實(shí)踐范式，助力 “電盡其用、碳盡其減” 目標(biāo)落地。

審核編輯 黃宇