引言：

在全球能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，能源系統(tǒng)正經(jīng)歷從單向傳輸向雙向互動(dòng)的深刻變革。源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化作為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心路徑，通過(guò)整合電源、電網(wǎng)、負(fù)荷與儲(chǔ)能資源，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)的動(dòng)態(tài)平衡。河南省人民政府辦公廳發(fā)布的《河南省加快推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化實(shí)施方案》（豫政辦〔2024〕72號(hào)），為全國(guó)提供了可復(fù)制的實(shí)踐范本。本文結(jié)合該方案，系統(tǒng)闡述源網(wǎng)荷儲(chǔ)全景監(jiān)控解決方案的實(shí)施框架與技術(shù)路徑。

 一、方案背景：能源轉(zhuǎn)型的迫切需求

河南省方案明確指出，傳統(tǒng)能源體系面臨三大挑戰(zhàn)：

新能源消納困境：風(fēng)電、光伏占比快速提升，但其間歇性導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定性下降，棄風(fēng)棄光現(xiàn)象頻發(fā)。

系統(tǒng)效率低下：工業(yè)園區(qū)峰谷差超30%，變壓器容量浪費(fèi)嚴(yán)重；儲(chǔ)能充放電策略不合理，影響經(jīng)濟(jì)效益。

政策與技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng)：國(guó)家“十四五”規(guī)劃明確發(fā)展智能微電網(wǎng)，推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同；物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)成熟，為全景監(jiān)控提供技術(shù)支撐

二、       技術(shù)架構(gòu)：分層分布式與開(kāi)放兼容設(shè)計(jì)

設(shè)備層：

集成多功能電力儀表、逆變器、充電樁等設(shè)備，支持ModBus、IEC60870-5-103等通信協(xié)議，兼容主流廠商產(chǎn)品。

部署測(cè)溫傳感器、電氣消防監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與安全狀態(tài)全面感知。

傳輸層：

采用嵌入式數(shù)據(jù)融合終端，支持串口、網(wǎng)口、LoRa、光纖等多種接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)與斷點(diǎn)續(xù)傳。

通過(guò)加密傳輸技術(shù)保障數(shù)據(jù)安全，防止惡意攻擊。

數(shù)據(jù)層：

存儲(chǔ)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警日志等，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口供第三方系統(tǒng)調(diào)用。

支持大數(shù)據(jù)分析，挖掘能源消費(fèi)規(guī)律，為優(yōu)化策略提供依據(jù)。

應(yīng)用層：

提供可視化監(jiān)控平臺(tái)，通過(guò)3D建模、動(dòng)態(tài)圖表展示能源流動(dòng)與設(shè)備狀態(tài)。例如，圖撲軟件HT實(shí)現(xiàn)園區(qū)能量系統(tǒng)“賽博朋克”風(fēng)格可視化，支持360度旋轉(zhuǎn)觀察。

集成智能預(yù)測(cè)、故障診斷、策略優(yōu)化等功能模塊，實(shí)現(xiàn)能源管理自動(dòng)化與智能化。

三、       核心功能：全鏈條智能化監(jiān)控

“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四大環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化，結(jié)合全景監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡：

能源生產(chǎn)端監(jiān)控：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)光伏板效率、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)發(fā)電量。安科瑞AcrelEMS 3.0方案優(yōu)化光伏出力，減少棄光率。

生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化：基于AI算法動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電設(shè)備運(yùn)行策略，提升新能源消納率。

電網(wǎng)傳輸端監(jiān)控：

狀態(tài)感知與互動(dòng)：監(jiān)測(cè)電壓、電流參數(shù)，識(shí)別電網(wǎng)故障；通過(guò)能量路由器協(xié)調(diào)光伏、儲(chǔ)能與電網(wǎng)的能量流動(dòng)。

友好接入機(jī)制：根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷需求調(diào)整分布式電源接入量，實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)協(xié)同運(yùn)行。

負(fù)荷消費(fèi)端管理：

設(shè)備精細(xì)化管理：監(jiān)測(cè)空調(diào)、照明等設(shè)備用電特性，采用錯(cuò)峰用電、節(jié)能控制策略。圖撲可視化方案通過(guò)動(dòng)態(tài)曲線圖顯示24小時(shí)負(fù)荷分布，引導(dǎo)用戶調(diào)整用電行為。

有序充電管理：結(jié)合變壓器容量與電價(jià)信號(hào)，協(xié)調(diào)充電樁功率，避免集中充電導(dǎo)致電網(wǎng)過(guò)載。

儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化：

充放電策略控制：根據(jù)能源生產(chǎn)與消費(fèi)數(shù)據(jù)，合理安排儲(chǔ)能設(shè)備充放電時(shí)序。例如，在光伏發(fā)電高峰期儲(chǔ)能，用電高峰期放電，降低用電成本。

健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)跟蹤電池剩余電量、充放電次數(shù)，預(yù)測(cè)電池壽命，優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃。

四、       實(shí)施路徑：多場(chǎng)景適配與價(jià)值釋放

方案明確多種實(shí)施場(chǎng)景，涵蓋工業(yè)、農(nóng)村、服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域，以下為典型案例：

工業(yè)場(chǎng)景：產(chǎn)業(yè)園區(qū)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化

案例：某產(chǎn)業(yè)園區(qū)部署分布式光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)與智能微電網(wǎng)，通過(guò)全景監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電、儲(chǔ)能的動(dòng)態(tài)平衡。

價(jià)值：年節(jié)約電費(fèi)支出120萬(wàn)元，降低碳排放3000噸，提升園區(qū)能源自給率至65%。

農(nóng)村場(chǎng)景：整村開(kāi)發(fā)源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目

案例：某農(nóng)村地區(qū)利用屋頂光伏與生物質(zhì)發(fā)電，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“自發(fā)綠電為主、大電網(wǎng)兜底保障”。

價(jià)值：推動(dòng)農(nóng)村能源革命，激發(fā)農(nóng)村消費(fèi)潛力，培育壯大集體經(jīng)濟(jì)。

公共機(jī)構(gòu)場(chǎng)景：學(xué)校源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化

案例：某高校部署光伏+儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)全景監(jiān)控平臺(tái)優(yōu)化用電策略，結(jié)合需求響應(yīng)機(jī)制參與電力市場(chǎng)交易。

價(jià)值：年節(jié)約能源成本80萬(wàn)元，提升校園能源管理智能化水平。

五、       軟件特色界面展示

5.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

5.2 光伏界面

展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.3 儲(chǔ)能界面

展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。PCS、BMS的數(shù)據(jù)展示及控制。

5.4 風(fēng)電界面

展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.5 充電樁界面

展示對(duì)充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.6 發(fā)電預(yù)測(cè)

通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

5.7 策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

5.8 實(shí)時(shí)報(bào)警

具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

5.9 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

5.10 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

5.11 故障錄波

系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

5.12 事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前面10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶指定和隨意修改。

六、       解決方案相關(guān)產(chǎn)品推薦

結(jié)語(yǔ)：

河南省《加快推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化實(shí)施方案》為全國(guó)提供了可復(fù)制的實(shí)踐范本，其核心在于通過(guò)全景監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)平衡。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的深度應(yīng)用，源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化將向更高效、更智能的方向演進(jìn)，為全球能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)中國(guó)方案。