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極簡科普 | 嵌入式EMS:流水(shuǐ)線生(shēng)産微電(diàn)網
極簡科普 | 嵌入式EMS:流水(shuǐ)線生(shēng)産微電(diàn)網
發布:2023-04-09

近130餘年來(lái)(1880-2012),全球平均地表溫度上(shàng)升了0.85攝氏度,同時(shí)北極海冰的面積在以每十年3.5~4.1%的速率減少(shǎo),僅1901年到2010年全球的海平面上(shàng)升0.19m。人(rén)類愈發意識到,人(rén)類活動已經對氣候和(hé)生(shēng)态環境産生(shēng)不可(kě)逆的影(yǐng)響,且最終會(huì)影(yǐng)響到人(rén)類自身。


溫室效應的連鎖反應


各國政要和(hé)科學家(jiā)們終于達成一緻

——開(kāi)始減碳!


世界主要國家(jiā)的碳中和(hé)承諾時(shí)間(jiān)


這次減碳,我們國家(jiā)是認真的。2020年我國宣布2030年碳達峰、2060年碳中和(hé),以現狀每年160億噸的二氧化碳排放量(約占全世界的1/3),這意味着:我國将實現全球最高(gāo)碳排放降幅,以全球曆史上(shàng)最短(duǎn)時(shí)間(jiān)實現雙碳。

中國碳排放占比示意圖

據測算(suàn),我國能源活動相關碳排放占比達到85.5%其中50%以上(shàng)來(lái)源于電(diàn)力生(shēng)産消費。為(wèi)加速破解這一困局,過去10年,我們國家(jiā)大(dà)力支持可(kě)再生(shēng)能源發展,到目前為(wèi)止,我國可(kě)再生(shēng)能源裝機量已經占了全球的三分之一,同時(shí)用于可(kě)再生(shēng)能源的投資已連續七年居全球第一,另外,全球50%的風電(diàn)、80%的光伏設備組件來(lái)自我國。

中國減碳目标

為(wèi)我國可(kě)再生(shēng)能源快速發展感到自豪的同時(shí),也碰到了一些(xiē)困難。最直觀碰到的就是:大(dà)量分布式可(kě)再生(shēng)能源的接入,對傳統配電(diàn)網的安全、高(gāo)效運行(xíng)提出了更高(gāo)的要求。

這時(shí),大(dà)家(jiā)紛紛把目光又投向了“微電(diàn)網”。

微電(diàn)網示意圖

微電(diàn)網是一種高(gāo)效利用分布式可(kě)再生(shēng)能源的有(yǒu)效形式。早在1882年,愛(ài)迪生(shēng)在紐約珍珠街(jiē)建成一座獨立的、由燃煤蒸汽發動機驅動的發電(diàn)廠,世界上(shàng)第一個(gè)微電(diàn)網誕生(shēng)了,直到1886年,愛(ài)迪生(shēng)建立了58個(gè)直流電(diàn)微電(diàn)網,但(dàn)隻能提供小(xiǎo)規模的局部供電(diàn)和(hé)配電(diàn)。

不久後,因為(wèi)電(diàn)力服務行(xíng)業成為(wèi)國家(jiā)監管的壟斷市場(chǎng),微電(diàn)網發展動力漸弱。

直到1999年,美國電(diàn)力可(kě)靠性技(jì)術(shù)解決方案學會(huì)(CERTS)首次對微電(diàn)網在可(kě)靠性、經濟型及其對環境的影(yǐng)響方面進行(xíng)了研究。

随後,歐盟、美國等發達國家(jiā)都開(kāi)展了微電(diàn)網的試點項目,例如EU Microgrids、智能電(diàn)網等項目。

我國微電(diàn)網發展的開(kāi)端在2010年。中國國家(jiā)科技(jì)部通(tōng)過了《國家(jiā)高(gāo)科技(jì)研究發展計(jì)劃(863)》立項了近十個(gè)有(yǒu)關微電(diàn)網方面的研究課題。到了2015年,國家(jiā)能源局發布了《關于推進新能源微電(diàn)網示範項目建設的指導意見》,又在2017年,國家(jiā)發改委、國家(jiā)能源局聯合發布《推進并網型電(diàn)網建設試型辦法》,促進微電(diàn)網健康有(yǒu)序發展。

經過20+年的發展,獨立微電(diàn)網技(jì)術(shù)已經相對成熟。微電(diàn)網不僅能夠提供穩定的電(diàn)力供應,實現電(diàn)力能源的再利用和(hé)多(duō)種能源形式的供給,還(hái)能調節用電(diàn)平衡,實現需求側管理(lǐ), 有(yǒu)效降低(dī)用戶用電(diàn)成本,已經具備為(wèi)獨立海島、特殊重點用戶、園區(qū)、企業、商業區(qū)域、居民等多(duō)種類型用戶和(hé)場(chǎng)景供電(diàn)的能力。

未來(lái),配電(diàn)網也将會(huì)一種“常見的網架形态”,和(hé)傳統的大(dà)電(diàn)網協同共生(shēng)、融合發展。其中,微電(diàn)網的“智能控制(zhì)平台”是與大(dà)電(diàn)網和(hé)諧共生(shēng)的“必備條件”。

傳統的微電(diàn)網智能控制(zhì)平台建設依舊(jiù)存在很(hěn)多(duō)困難。例如需要針對每一個(gè)微電(diàn)網進行(xíng)個(gè)性化開(kāi)發,不僅需要制(zhì)定針對性控制(zhì)策略,還(hái)要開(kāi)發個(gè)性化的平台界面,每一個(gè)基礎工程都必須實現從0到1的反複,開(kāi)發周期長,後續運維也需要投入專業的編程人(rén)員。此外,傳統微電(diàn)網與電(diàn)網之間(jiān)的互動由調度集中控制(zhì)實現,随着微電(diàn)網數(shù)量的增多(duō),可(kě)能出現集中式調度的負擔較大(dà)、擴展靈活性不足、可(kě)靠性不足等問題。

——換句話(huà)說,傳統的微電(diàn)網智能控制(zhì)平台建設就好比“手工作(zuò)坊”,傳統的微電(diàn)網運行(xíng)就好比“唯一總店(diàn)直銷”。

微電(diàn)網示意圖

針對上(shàng)述的問題,極簡物控推出嵌入式EMS。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)産品化方案之一讓微電(diàn)網智能控制(zhì)平台建設實現快速複刻,由“手工作(zuò)坊”變成“流水(shuǐ)線工廠”,讓微電(diàn)網運行(xíng)由“集中式控制(zhì)”變成“分層分區(qū)控制(zhì)”,好比由“總店(diàn)直銷”變成“經銷商分銷”

首先,針對個(gè)性化開(kāi)發難度大(dà)、時(shí)間(jiān)長問題:

一方面,嵌入式EMS支持低(dī)代碼控制(zhì)。嵌入式EMS采用先進的組态控制(zhì)技(jì)術(shù),僅需配置“測點配置”、“通(tōng)道(dào)配置”、“策略配置”等3個(gè)excel文件,即可(kě)實現目标控制(zhì)策略,讓控制(zhì)策略變得(de)像“搭積木”一樣簡單;此外,如果一旦被控設備種類、性能發生(shēng)變化,也僅需對excel文件進行(xíng)簡單的修改與調整,即可(kě)讓控制(zhì)策略靈活滿足用戶需求。

另一方面,嵌入式EMS更加“靈活專業”。嵌入式EMS具備能源管理(lǐ)的各種高(gāo)級應用功能,包括自定義監控、自定義報表、自定義看闆、自定義計(jì)劃、自定義告警、自定義權限等,通(tōng)過高(gāo)度靈活的自定義功能,用戶能夠個(gè)性化定制(zhì)控制(zhì)平台,靈活滿足幾乎所有(yǒu)場(chǎng)景的控制(zhì)需求,有(yǒu)效避開(kāi)了傳統從0->1的基礎開(kāi)發。

南麂島微電(diàn)網工程

其次,針對集中控制(zhì)負擔大(dà)、靈活性差、可(kě)靠性不足的問題:

一方面,嵌入式EMS軟硬件高(gāo)度集成。嵌入式EMS将控制(zhì)器(qì)、協同控制(zhì)系統集成于不足0.002m3的硬件中,不僅能夠跳(tiào)過設備協同的繁瑣步驟,而且能夠輕松部署于台區(qū)終端、控制(zhì)櫃、開(kāi)關櫃等設備空(kōng)間(jiān)中,能夠以最快速度搭建微電(diàn)網智能大(dà)腦(nǎo),真正實現即插即用

另一方面,嵌入式EMS支持分層控制(zhì)架構,包括就地控制(zhì)、集中控制(zhì)、遠程控制(zhì)。就地控制(zhì)層能夠快速平抑系統波動,恢複穩定供電(diàn)集中控制(zhì)層負責微電(diàn)網最優運行(xíng)控制(zhì),具備邊緣計(jì)算(suàn)、邊緣互聯、雲邊協同能力,保障微電(diàn)網的穩定性和(hé)經濟性;遠程控制(zhì)層為(wèi)實現區(qū)域能源綜合利用效率的最大(dà)化提供支持,負責實現對特定應用,包括需求側響應、光伏發電(diàn)分析、儲能運行(xíng)分析、負荷管理(lǐ)、優化運行(xíng)和(hé)經濟最優控制(zhì)等功能。

微電(diàn)網分層分區(qū)控制(zhì)架構

可(kě)以說,嵌入式EMS為(wèi)“微電(diàn)網高(gāo)質量流水(shuǐ)線生(shēng)産”提供了更加“低(dī)成本、高(gāo)效率”的實現途徑,不僅大(dà)幅度降低(dī)了微電(diàn)網智能控制(zhì)平台的開(kāi)發建設成本,也讓後期微電(diàn)網的運行(xíng)維護更靈活輕巧,微電(diàn)網的控制(zhì)更加智能全面。同時(shí),随着微電(diàn)網數(shù)量不斷增加,受益于嵌入式EMS是産品化的解決方案,微電(diàn)網群的建設邊際成本會(huì)進一步降低(dī),為(wèi)微電(diàn)網規模化的建設提供了一種新的思路。