在“3060碳達峰碳中和(hé)”的目标願景下，全社會(huì)綠色低(dī)碳轉型已是大(dà)勢所趨。

2020年浙江第二産業單位增加值能耗為(wèi)0.84噸标準煤／萬元，是全社會(huì)能耗水(shuǐ)平的2倍，可(kě)見，工業領域是節能降碳的關鍵領域之一。

極簡物控的嵌入式EMS是目前市面上(shàng)核心的微電(diàn)網能量管理(lǐ)産品化方案之一。嵌入式EMS以“工廠”為(wèi)核心突破點，積極開(kāi)展“綠色低(dī)碳轉型”的工業實踐，實現能源電(diàn)力資源的數(shù)字化管控，助力工廠節能降本。

這次，我們就以杭州某工廠的實際應用為(wèi)案例，為(wèi)大(dà)家(jiā)來(lái)介紹一下，如何用嵌入式EMS打造一個(gè)“零碳工廠”。

首先，讓我們來(lái)介紹一下工廠的基本情況。

案例工廠的核心業務為(wèi)電(diàn)氣制(zhì)造，年生(shēng)産用電(diàn)量約 200 萬千瓦時(shí)，年最大(dà)負荷利用小(xiǎo)時(shí)數(shù)1000小(xiǎo)時(shí)，負荷高(gāo)峰主要分布于7-17時(shí)，與光伏出力特性契合度較高(gāo)。工廠內(nèi)包含1750千瓦的分布式光伏，150千瓦/425千瓦時(shí)儲能裝置，建設15個(gè)風光電(diàn)智慧燈杆，部署30個(gè)電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)樁。

案例工廠已具備較多(duō)的可(kě)調控資源，為(wèi)了實現節能降本減碳的目标，我們依托嵌入式EMS開(kāi)展了如下四方面的工作(zuò)：

一是硬件安裝部署。

開(kāi)關櫃是連接電(diàn)源和(hé)負荷的中樞，其傳統作(zuò)用是進行(xíng)開(kāi)合、控制(zhì)和(hé)保護用電(diàn)設備，因此，将嵌入式EMS安裝部署在工廠的開(kāi)關櫃中，實現傳統開(kāi)關櫃智能化，集監測、感知、控制(zhì)、優化調度為(wèi)一體(tǐ)。以開(kāi)關櫃為(wèi)核心，後期工廠新建新能源發電(diàn)、儲能等設備時(shí)，均能靈活簡單實現擴展，适應性強。

二是控制(zhì)策略配置。

首先，啓動數(shù)據采集與通(tōng)信配置工作(zuò)。嵌入式EMS具備20多(duō)種常規通(tōng)信協議，通(tōng)過上(shàng)傳“測點配置”和(hé)“通(tōng)道(dào)配置”的excel文件，設定需要采集的關鍵參數(shù)，實現被控設備的計(jì)量裝置與嵌入式EMS之間(jiān)通(tōng)信，即可(kě)輕松采集光伏、儲能、充電(diàn)樁等能源設備運行(xíng)參數(shù)，還(hái)能夠全面采集空(kōng)調、車(chē)間(jiān)流水(shuǐ)線、路燈等設備的能耗信息。

其次，制(zhì)定優化控制(zhì)策略。結合用戶的控制(zhì)目标，在“策略配置”的excel文件中，規定被控設備的觸發條件、動作(zuò)類型、事件類型，設計(jì)控制(zhì)邏輯結構，整個(gè)過程中不涉及任何代碼編寫，非專業編程人(rén)員也可(kě)輕松實現，讓制(zhì)定策略像“搭積木”一般簡單。

三是軟件平台開(kāi)發。

依托嵌入式EMS自帶的軟件系統，能夠對光伏、儲能、充電(diàn)樁、空(kōng)調、流水(shuǐ)線等已連接的設備數(shù)據進行(xíng)實時(shí)監控，并掌握每一次控制(zhì)策略的執行(xíng)情況（執行(xíng)成功或者失敗以及執行(xíng)效果），便于運維人(rén)員根據策略執行(xíng)情況進行(xíng)優化調整。此外，本案例工廠還(hái)自主開(kāi)發“園區(qū)綜合能源管理(lǐ)平台”，對園區(qū)內(nèi)設備布局、設備狀态、控制(zhì)執行(xíng)情況、節能降本效果等成果進行(xíng)綜合可(kě)視(shì)化、智能化展示。

四是算(suàn)法優化升級。

嵌入式EMS內(nèi)嵌集成方程組求解、優化模型求解、分布式計(jì)算(suàn)等工業控制(zhì)運算(suàn)方法和(hé)功能，适用于各類場(chǎng)景，支持負荷預測、新能源出力預測、儲能優化控制(zhì)、需求響應、充電(diàn)樁有(yǒu)序充電(diàn)、設備柔性控制(zhì)等高(gāo)級算(suàn)法，實現整個(gè)區(qū)域內(nèi)的大(dà)規模資源實時(shí)優化調控。

舉2個(gè)例子：

一是園區(qū)削峰策略。通(tōng)過分布式發電(diàn)單元以及儲能單元配合出力，降低(dī)日內(nèi)負荷的高(gāo)峰。同時(shí)策略還(hái)需兼顧變壓器(qì)防過載、負荷高(gāo)峰控制(zhì)、電(diàn)價高(gāo)峰控制(zhì)需求要求，保持工廠設備處安全經濟運行(xíng)。

二是需求響應策略。一方面，系統可(kě)根據分布式發電(diàn)預測及儲能容量，自動計(jì)算(suàn)在該響應時(shí)段內(nèi)，可(kě)響應的功率大(dà)小(xiǎo)，響應時(shí)長。執行(xíng)需求響應時(shí)，系統可(kě)根據用戶設定的申報功率和(hé)時(shí)間(jiān)段，自動執行(xíng)需求響應。另一方面，若可(kě)控負荷為(wèi)空(kōng)調負荷，應對空(kōng)調區(qū)域溫度進行(xíng)有(yǒu)效預測管理(lǐ)，再結合儲能系統進行(xíng)需求側響應。在保障生(shēng)産環境溫度适宜的情況下，盡可(kě)能足額進行(xíng)需求響應。

在完成硬件安裝、策略配置、軟件開(kāi)發、算(suàn)法升級後，工廠效益得(de)到了顯著提升。

· 經濟效益

在系統建設期間(jiān)，零碳工廠“光儲充一體(tǐ)化微電(diàn)網”數(shù)字化系統的建設成本由300萬元／套降低(dī)至100萬元/套以下，成本下降超60%以上(shàng)，系統運維由需要2個(gè)及以上(shàng)專業編程人(rén)員降至1個(gè)兼職巡檢人(rén)員。

在系統運營期間(jiān)，光伏通(tōng)過“自發自用，餘量上(shàng)網”節約電(diàn)費約140萬元／年，儲能通(tōng)過“低(dī)充高(gāo)放”等方式盈利約22萬元／年，通(tōng)過參與電(diàn)網日前削峰響應獲得(de)補貼約8萬元／年（按浙江省需求響應按照4元/千瓦時(shí)的上(shàng)限标準進行(xíng)補償）。

在工廠生(shēng)産期間(jiān)，尤其是近年來(lái)，極端天氣頻發，政府“能耗”雙控和(hé)“碳排”雙控的力度逐漸加大(dà)，在電(diàn)力緊缺時(shí)，不得(de)不采取“有(yǒu)序用電(diàn)”等措施，許多(duō)工廠被迫調整自己的生(shēng)産計(jì)劃，導緻出現訂單違約損失，而打造“零碳工廠”，使工廠實現能源電(diàn)力自給自足，保證工廠按計(jì)劃生(shēng)産。

· 時(shí)間(jiān)效益

傳統的微電(diàn)網數(shù)字化系統建設，需要根據工廠可(kě)控資源、用戶需求進行(xíng)定制(zhì)化開(kāi)發，開(kāi)發周期為(wèi)3-6個(gè)月不等。而嵌入式EMS具備“即插即用”、“靈活組合”、“軟硬件高(gāo)度一體(tǐ)化”等多(duō)種特性，能夠将建設周期壓縮至10個(gè)工作(zuò)日以內(nèi)，大(dà)幅縮減了系統建設時(shí)間(jiān)成本。

· 社會(huì)效益

在“電(diàn)力供需”緊張時(shí)段，工廠通(tōng)過參與電(diàn)網需求響應，幫助實現日前削峰填谷1000千瓦/次，每次大(dà)約為(wèi)2小(xiǎo)時(shí)，助力電(diàn)網百分百安全穩定運行(xíng)。

· 生(shēng)态效益

自2020年項目投産運營以來(lái)，新能源發電(diàn)量增長146%，新能源滲透率提高(gāo)至70%，累計(jì)減少(shǎo)二氧化碳排放2800噸，平均每年減少(shǎo)二氧化碳900噸/年以上(shàng)。

嵌入式EMS打造的“零碳工廠”，不僅從源頭實現了“節能降本”，且優化了工廠的經濟安全運行(xíng)模式，促進工廠綠色低(dī)碳可(kě)持續發展，成功打造了行(xíng)業标案例，為(wèi)局部個(gè)體(tǐ)的效能提升提供了新的解決思路與方案。