安科瑞 王晶淼 咨詢家：Acrel-wjm

在“雙碳”目標(biāo)與農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的背景下，光伏農(nóng)業(yè)已成為推動鄉(xiāng)村振興的重要方向。從城鎮(zhèn)屋頂分布式光伏，到田間地頭的“板上發(fā)電、板下種養(yǎng)”模式，這種空間復(fù)合利用方式，在緩解土地資源約束的同時，實現(xiàn)了電力生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)經(jīng)營的雙重收益，逐步成為低碳農(nóng)業(yè)的典型實踐。

以裝機(jī)容量1000kW的光伏農(nóng)業(yè)項目為例，占地約20–25畝，年發(fā)電量可達(dá)150萬kWh，約相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤540噸，減少二氧化碳排放1600噸。該類項目在維持農(nóng)業(yè)正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，為農(nóng)戶提供了穩(wěn)定的電力收入，兼具經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

隨著光伏農(nóng)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，其在能源管理方面也面臨一些挑戰(zhàn)，例如：光伏發(fā)電受天氣影響存在波動，與農(nóng)業(yè)灌溉、溫控等穩(wěn)定負(fù)荷之間難以有效匹配；設(shè)備分布分散、通信協(xié)議多樣，形成數(shù)據(jù)隔離，增加了集中監(jiān)控難度；故障處理響應(yīng)不夠及時，綜合收益難以準(zhǔn)確評估等問題，均對項目整體效益形成制約。

在此背景下，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)逐步應(yīng)用于光伏農(nóng)業(yè)場景，以支持其實現(xiàn)細(xì)化管控、智能調(diào)度與及時運維。安科瑞Acrel-2000MG 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，旨在為光伏農(nóng)業(yè)項目提供運行管理支持。

光伏農(nóng)業(yè)能源管理系統(tǒng)概述

一、面向光伏農(nóng)業(yè)場景的系統(tǒng)設(shè)計

Acrel-2000MG 系統(tǒng)針對光伏農(nóng)業(yè)應(yīng)用特點，可接入光伏發(fā)電、儲能裝置及農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷等多種設(shè)備，實現(xiàn)全鏈路數(shù)據(jù)采集與綜合管控，具備監(jiān)測與能量管理一體化功能。該系統(tǒng)以電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定為前提，支持平抑光伏波動、調(diào)節(jié)負(fù)荷供需、優(yōu)化用能成本，覆蓋從發(fā)電、儲電到用電、運維與效益評估的全過程。

系統(tǒng)采用設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層三層架構(gòu)，支持Modbus、IEC60870等通信協(xié)議，通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適用于設(shè)備分布廣泛、環(huán)境復(fù)雜的光伏農(nóng)業(yè)場景。

二、系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)據(jù)集成

該系統(tǒng)基于分層分布式設(shè)計，實現(xiàn)全鏈路數(shù)據(jù)貫通，典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下：

圖1 典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

五大系統(tǒng)功能

1、全維度實時監(jiān)測

系統(tǒng)通過電氣接線圖形式展示光伏、儲能及農(nóng)業(yè)用電回路狀態(tài)，采集電壓、電流、功率等電氣參數(shù)，監(jiān)測開關(guān)狀態(tài)與故障信息。

光伏監(jiān)測：包括逆變器運行狀態(tài)、發(fā)電量統(tǒng)計、等效碳減排數(shù)據(jù)，以及輻照度、環(huán)境溫濕度等氣象參數(shù)；

儲能監(jiān)測：實時顯示充放電功率、荷電狀態(tài)（SOC）、電池電壓與溫度等，異常狀態(tài)可提示；

負(fù)荷監(jiān)測：對灌溉、溫控、養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)負(fù)荷的功率與電量進(jìn)行可視化監(jiān)測。

2、發(fā)電預(yù)測與策略調(diào)節(jié)

針對光伏出力的波動性，系統(tǒng)提供以下功能：

發(fā)電預(yù)測：基于歷史數(shù)據(jù)與氣象預(yù)報，實現(xiàn)72小時短期及4小時超短期功率預(yù)測，輔助制定發(fā)電計劃；

策略配置：根據(jù)光伏出力、儲能容量、負(fù)荷需求與分時電價等信息，設(shè)置削峰填谷、防逆流等運行策略，提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

光伏預(yù)測界面

策略配置界面

3、運行維護(hù)支持

系統(tǒng)提供以下運維輔助功能：

告警與記錄：在設(shè)備異常時提供界面與短信提示，并記錄事件前后數(shù)據(jù)，便于分析；

遠(yuǎn)程控制：支持對光伏逆變器、儲能變流器等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停與參數(shù)設(shè)置，部分場景可結(jié)合視頻監(jiān)控進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)查看。

報警信息

4、效益評估分析

系統(tǒng)自動統(tǒng)計發(fā)電量、用電成本與并網(wǎng)收益，估算碳減排量與標(biāo)煤節(jié)約量，通過報表與曲線形式進(jìn)行展示，為項目運行評估與優(yōu)化提供參考。

運行報表

5、電能質(zhì)量與系統(tǒng)兼容性

電能質(zhì)量監(jiān)測：對電壓畸變率、諧波等參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，輔助判斷供電狀態(tài)；

設(shè)備兼容性：支持接入多種類型的光伏逆變器與儲能設(shè)備，系統(tǒng)具備用戶權(quán)限管理機(jī)制。

電能質(zhì)量界面

6、硬件選型

審核編輯 黃宇