企业微电网系统是一套集能源生产、转换、存储、控制于一体的分布式能源供应体系,能够实现企业自主供能、峰谷电价套利、应急备电等多重目标,其稳定运行依赖于四大核心模块的协同配合。
一、分布式发电模块
分布式发电模块是企业微电网的能源供给核心,负责将各类一次能源转化为电能,满足企业基础用电需求。该模块的发电单元需结合企业能源资源禀赋与用电特性配置,主要包含两类:
1.可再生能源发电单元:以光伏、风电为主,是绿色微电网的核心组成部分。光伏系统可依托企业厂房屋顶、闲置空地建设,风电系统适用于风力资源丰富的工业园区企业,二者均能实现清洁发电、降低企业碳排放量。
2.可控发电单元:以燃气轮机、柴油发电机为主,作为可再生能源发电的补充。此类单元发电功率稳定、响应速度快,可在光伏、风电出力不足(如夜间、阴天)时启动,保障能源供应连续性,同时部分燃气轮机可实现热电联产,满足企业供热、供冷需求。
分布式发电模块的关键在于多源互补,通过不同发电单元的组合,平衡能源供给的稳定性与环保性。
二、储能模块
储能模块是企业微电网的能量调节中枢,解决分布式发电“间歇性、波动性”的痛点,同时实现能源的“移峰填谷”。其核心功能包括三个方面:
1.削峰填谷:在电网低谷电价时段储能,高峰电价时段放电,降低企业用电成本;
2.功率平滑:平抑光伏、风电的出力波动,避免对企业用电设备和电网造成冲击;
3.应急备电:当电网停电时,作为备用电源快速切换供电,保障企业关键设备(如实验室精密仪器、生产线核心装置)的持续运行。
当前企业微电网常用的储能技术为锂电池储能,具备响应速度快、能量密度高、循环寿命长等优势;部分高耗能企业也会采用钒液流电池储能,适合大容量、长时程储能场景。储能模块的容量需根据企业用电负荷曲线、发电功率波动范围精准测算。
三、能量转换与配电模块
能量转换与配电模块是微电网的能量传输枢纽,承担“发电-储能-用电”之间的能量转换与分配任务,确保电能安全、高效输送。该模块包含两大核心组件:
1.能量转换组件:主要为逆变器、整流器。逆变器负责将光伏、储能输出的直流电转换为符合企业用电标准的交流电;整流器则在储能充电时,将电网或发电单元的交流电转换为直流电。高性能的逆变器需具备低谐波、高转换效率的特点,减少能量损耗。
2.配电与并网组件:包含配电柜、并网开关、负荷开关等。配电柜负责将电能分配至企业不同用电负荷区域;并网开关实现微电网与大电网的灵活切换,支持“并网运行”和“孤岛运行”两种模式——并网模式下可与大电网双向交互电能,孤岛模式下可脱离大电网独立供电。
此外,该模块需配置过载保护、短路保护等装置,保障配电系统的安全性。
四、监控与能量管理模块
监控与能量管理模块(EMS)是企业微电网的智慧大脑,通过数据采集、分析与控制指令下发,实现整个系统的优化运行。其核心功能分为三层:
1.数据采集与监控:实时采集发电单元出力、储能荷电状态(SOC)、企业用电负荷、电网电价等数据,通过可视化平台展示系统运行状态,支持故障报警与历史数据追溯。
2.优化调度:基于预设策略和实时数据,自动调整各单元运行模式。例如,光伏出力充足时,优先使用光伏供电,多余电量储存在储能系统;高峰电价时段,优先释放储能电量,减少大电网购电。
3.协同控制:实现发电、储能、负荷的协同响应,例如当检测到电网电压异常时,快速切换至孤岛运行模式;当储能荷电状态过高时,启动企业可调节负荷(如冷却水系统)消纳多余电能。
先进的能量管理系统还可接入人工智能算法,通过机器学习优化调度策略,进一步提升微电网的经济收益与运行效率。
四大核心模块相互依存、协同运作,共同构成企业微电网的完整体系,帮助企业实现能源自给自足、降低用电成本、提升能源供应可靠性,助力工业企业向绿色低碳转型。