面对 “双碳” 目标下工业园区的能源痛点 —— 可再生能源弃电多、电费成本高、停电影响生产,MyEMS(微能源管理系统)成为微电网协同调度的核心工具。本文从园区实际需求出发,先拆解新型电力系统对微电网的具体要求,再讲清 MyEMS 如何通过 “目标定方向、主体明权责、流程抓落地” 搭建调度机制,接着用简化的模型逻辑说明 “怎么算最优解”,最后以某省级工业园区的真实案例,展示这套机制如何让园区每月少花 7 万电费、碳减排 20%、实现零停电。全文侧重 “能落地、好理解、用得上”,为园区微电网建设提供可复制的实践方案。
一、引言:园区能源管理的 “老大难” 与 MyEMS 的破局机会
1.1 园区的真实痛点:电费、弃电、停电三大难题
当下工业园区搞能源管理,绕不开三个坎:一是电费高,峰谷电价差大,白天用网电贵,晚上储能又没管好;二是弃光弃风多,屋顶装了光伏、厂区外建了风电,遇上负荷低的时候只能 “发了不用”,清洁能源白投钱;三是停电影响大,电网故障或 DG(分布式电源)波动时,生产设备一停就是损失,关键负荷(比如应急系统、核心生产线)经不起断供。
这些问题的核心,其实是 “源、网、荷、储” 没协同好 —— 光伏风电出力不稳定,负荷用能没规律,储能充放电没章法,各环节像 “各自为政的部门”,缺一个 “总指挥” 来统筹。
1.2 MyEMS:微电网的 “能源总指挥”
MyEMS 就是这个 “总指挥”。它不像传统监控系统只看数据,还能做预测、算最优方案、发调度指令:比如提前算好明天光伏能发多少电,告诉储能 “晚上谷电时多充电,白天峰电时放电”,让工厂尽量用便宜电、少用高价网电;要是风电突然出力降了,它能立马让储能补电,避免停电。
但现在很多园区用 MyEMS,要么只盯着 “省钱”,没考虑 “双碳” 目标下的减碳要求;要么各主体(比如光伏运营商、工厂用户、储能公司)权责不清,调度指令没人执行;要么模型参数和实际脱节,算出来的方案没法落地。本文就围绕 “怎么让 MyEMS 真正用起来、见实效” 展开,给园区提供一套能落地的协同调度方案。
1.3 我们怎么讲清这套方案?
全文分四步走:先看新型电力系统对园区微电网到底有啥具体要求;再设计 MyEMS 的调度机制 —— 明确要达成什么目标、谁来干活、流程怎么走;然后简单说清优化模型是怎么算的(不搞复杂公式,只讲核心逻辑);最后用某园区的真实案例,展示这套方案的实际效果。
二、新型电力系统要什么?MyEMS 就得做什么
新型电力系统提 “高比例可再生能源、源网荷储互动、安全可靠”,落到园区微电网,就是三个具体需求,而 MyEMS 的功能正好对应解决:
2.1 需求 1:多消纳清洁能源 ——MyEMS 得会 “精准预测”
园区装了光伏风电,最怕 “发得多、用得少” 导致弃电。这就要求 MyEMS 能提前算准出力:比如用 LSTM 算法预测明天 24 小时的光伏出力(精度得够 90% 以上)、风电出力(85% 以上),再结合工厂的生产计划算负荷需求,这样才能提前安排 “什么时候用清洁能源,什么时候补网电”,减少弃光弃风。
2.2 需求 2:源荷灵活互动 ——MyEMS 得会 “调度调节”
工厂的负荷不是固定的:比如空调、制冷设备可以错峰开,电动汽车充电能避开用电高峰。MyEMS 要能识别这些 “可调节负荷”,在光伏出力高峰时,引导它们多用电;在出力低谷时,让它们少用电,甚至让储能放电补缺口,平抑功率波动,不用总依赖电网。
2.3 需求 3:安全不能掉链子 ——MyEMS 得会 “应急响应”
电网突然故障,或者光伏风电突然停了,园区不能停生产。MyEMS 要能在 100 毫秒内反应:要么启动备用电源(比如燃气轮机),要么切掉非关键负荷(比如路灯、非生产用空调),优先保障核心生产线、应急照明的供电,实现 “孤岛运行”,不让停电影响生产。
简单说,新型电力系统的需求,就是 MyEMS 的 “任务清单”—— 预测准、调得动、反应快,三者缺一不可。
三、MyEMS 调度机制:目标、主体、流程都要 “落地”
3.1 三维目标:园区最关心的三件事
调度不能瞎调,得盯着三个核心目标,这也是园区管理者最关心的:
- 省钱: 综合能源成本最低。包括买网电的钱(分时电价得算进去,峰段少买、谷段多买)、光伏风电的运维费(光伏每度电约 0.08 元,风电 0.12 元)、储能充放电的损耗费(每度电 0.05 元)。
- 减碳: 碳排放最少。参考《省级温室气体清单》,电网购电(尤其是燃煤电)每度约排 0.98 克二氧化碳,燃气轮机每度 0.42 克,光伏风电不排碳,所以调度时要多优先用清洁能源。
- 不停电: 供电可靠性最高。核心要求是 “平均停电时长(SAIDI)≤5 分钟 / 年,停电次数(SAIFI)≤0.2 次 / 年”,不能因为调度问题影响生产。
3.2 四方协同:谁来干活、干多久?
调度不是 MyEMS “一个人说了算”,得联合四方主体,明确权责,不然指令推不动:
举个例子:MyEMS 算出来明天中午光伏出力足,就让工厂把制冷设备调到中午开,同时让储能别充电;要是风电出力比预测少了 10%,就让储能放电补缺口,避免买高价峰段电。
3.3 三级调度:从计划到应急,全流程覆盖
调度得有层次感,分 “日前、日内、实时” 三级,应对不同场景:
1.提前一天计划(T-24h): MyEMS 根据天气预报算光伏风电出力,结合工厂生产计划,出一份 “明日调度表”—— 比如 “谷段(22:00-8:00)储能充满电,峰段(8:00-22:00)优先用光伏电,不够再放储能”。
2.提前 1 小时调整(T-1h): 临近时段,要是发现风电出力比计划少了 10%,MyEMS 立马修正方案 —— 要么让储能多放会儿电,要么少切一些非关键负荷,确保供电够。
3.实时应急(T-1min): 突发情况来了,比如光伏逆变器故障,MyEMS 在 100 毫秒内触发备用方案 —— 启动燃气轮机,或者切掉部分路灯、非生产空调,保障核心生产线不断电。
四、优化模型:怎么算才 “最优”?
不用搞复杂公式,核心逻辑就一条:把 “省钱、减碳、不停电” 三个目标打包,在实际约束下找最好的方案。
4.1 核心逻辑:多目标打包优化
MyEMS 会给三个目标设权重(园区可自己调):比如工业园区更看重省钱,就给 “省钱” 40% 权重,“减碳” 30%,“不停电” 30%;要是环保园区,就给 “减碳” 更高权重。然后算一个综合分数,分数最低的方案就是最优的。
简单理解:比如方案 A 能省 10 万,但碳排多 50 吨;方案 B 省 8 万,但碳排少 60 吨,MyEMS 会根据权重算哪个方案综合更好,而不是只看一个指标。
4.2 不能踩的 “红线”:运行约束
算方案时,得遵守实际运行的规矩,不然方案没法落地:
- 功率要平衡: 发的电(光伏 + 风电 + 网电 + 储能放电)得等于用的电(工厂负荷 + 储能充电),不能 “发少用多”(会停电),也不能 “发多用少”(会浪费)。
- 设备有上限: 光伏风电不能超最大出力,储能不能充太满(最多 90%)也不能放太干(最少 20%),不然伤设备。
- 负荷有底线: 核心生产线的电不能切,非关键负荷最多切 15%,比如空调不能全停,得保证车间基本温度。
4.3 算得快、算得准:用改进 PSO 算法
MyEMS 用 “改进粒子群算法” 算方案,好处是快 —— 单次计算不超过 30 秒,能满足实时调度需求;而且准 —— 会自动调整计算策略,比如算出来储能超安全范围了,就自动修正方案,确保结果能用。
五、园区实战:某省级工业园区的落地效果
5.1 园区家底:先摸透能源情况
这个园区占地 5 平方公里,有 20 家工厂,微电网配置很典型:
- 发电端: 2MW 光伏(屋顶 + 地面)、1MW 风电、0.5MW 燃气轮机(备用)。
- 储能端: 1MWh 锂电池储能(充放电功率 500kW,剩余电量 20%-90% 安全)。
- 用电端: 核心负荷 1.2MW(生产线、应急系统),非核心 0.8MW(空调、照明),40% 负荷可调节。
- 电价: 峰段(8:00-22:00)1.2 元 / 度,谷段(22:00-8:00)0.4 元 / 度,差价很大,有省钱空间。
5.2 MyEMS 怎么装、怎么用?
- 硬件: 装了边缘网关(1 分钟采一次数据)、智能电表、气象传感器,用 4G/5G 传数据,确保实时性。
- 软件: 有数据采集、预测、优化、监控四个模块,工厂管理者能在界面上看调度计划,也能手动干预(比如紧急情况切负荷)。
- 运行周期: 2024 年 7-8 月(夏季高负荷,空调用电多),分两阶段对比:
- 第一阶段(7.1-7.15): 不用 MyEMS,按传统方式供电 —— 光伏风电随便发,不够就买网电,储能偶尔用。
- 第二阶段(7.16-8.31): 启用 MyEMS,按 “日前 - 日内 - 实时” 三级调度跑。
5.3 效果说话:省钱、减碳、不停电
5.3.1 每月少花 7 万电费
- 峰段购电少了 28%: 中午光伏出力高峰,正好匹配工厂用电高峰,少买高价网电;
- 谷段购电多了 15%: 晚上用便宜谷电给储能充电,白天不用买高价电;
- 运维费省了 8.3%: 光伏风电出力利用率高了 18%,燃气轮机少启动 30 次,少花运维钱;
- 最终: 月均电费从 56 万降到 49 万,每月省 7 万,一年就是 84 万。
5.3.2 碳减排 20%,超额完成目标
之前每月碳排 850 吨(主要是买网电和开燃气轮机);
现在每月排 680 吨:光伏风电消纳率从 72% 升到 90.2%,燃气轮机少开 40%;
减排率 20%,比园区年度目标(15%)还高,还能拿碳交易收益。
5.3.3 生产再也不怕停电
之前每月停 2 次电,平均停电 12 分钟,生产线一停就损失钱;
现在 MyEMS 应急响应快(≤100 毫秒),有问题立马补电或切非关键负荷,整个阶段没停过一次电,核心生产稳了。
六、总结与下一步:MyEMS 调度的落地启示
6.1 三个核心启示
- 目标要贴园区实际: 别只算学术账,要盯着 “省钱、减碳、不停电” 这三个园区真关心的事;
- 权责要分清楚: MyEMS 是 “总指挥”,但得让光伏运营商、工厂、储能公司都明确自己的活,不然指令推不动;
- 流程要接地气: 从提前计划到实时应急,每一步都要能落地,不能搞 “纸上调度”。
6.2 下一步能怎么升级?
- 应对极端天气: 比如台风、暴雨时,MyEMS 能提前预测光伏风电出力骤降,提前充好储能,避免停电;
- 多园区一起调: 比如 A 园区光伏多、B 园区负荷大,MyEMS 联盟能让 A 的电输给 B,实现区域互补;
- 加入虚拟电厂(VPP): 把园区微电网接入 VPP,帮电网调峰调频,还能赚额外收益,让能源更值钱。