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摘要：在随着“双碳”战略的提出，园区级新能源微电网技术设计及系统选型作为零碳园区重要的组成部分被越来越的人所关注，本文简单总结了园区级新能源微电网系统在选型及设计时，需考虑的风电、光伏、储能系统的选型及要点、并网接入方式设计等。以江苏东台某工厂微网系统的总体方案为例，详细介绍了微网系统中风光储及并网接入设计、能量调度系统、运维系统的选型依据，拓扑结构。为园区级微网乃至零碳园区的推广提供了一定的参考价值。
关键词：微网；新能源；风电；光伏；储能；能量调度系统
1新能源微电网：概念界定、架构梳理与现存挑战探讨
1.1 新能源微电网产业发展的政策驱动背景
二十一世纪以来，随着气候变化问题得到关注及新能源发电技术成熟，分布式能源作为清洁能源利用的重要方式之一得到全球广泛关注。近年来，随着风电、光伏发电和储能技术等新在分布式能源领域的发展和应用，新能源微电网技术理念创新与实践应用进一步得到完善和提升。
我国分布式新能源微电网技术的研究起步相对较晚，尚处于基础理论研究阶段，在研究力量和研究成果上仍与国外存在一定差距。2009年以来，国家已启动新能源微电网发展研究。2012年7月，发改委发布《可再生能源发展“十二五”规划》和《太阳能发电发展“十二五”规划》，目的是促进分布式电源和新能源微电网的发展。以下就新能源发电中风力发电、光伏发电、储能等进行简要描述。
2015年7月国家能源局下发《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》提出了：可再生能源发展“十二五”规划把新能源微电网作为可再生能源和分布式能源发展机制创新的重要方向。近年来，有关研究机构和企业开展新能源微电网技术研究和应用探索，具备了建设新能源微电网示范工程的工作基础。对此提出了相应的建设目的、原则、要求及组织实施规范。
1.2独立风电与独立光发电技术问题及解决
风光发电具有以下风光波动大，利用率低问题。主要表现为，风力资源具有明显的波动性和周期性。
与风电类似，受时间段和气象条件限制，光电具有明显的时间性，输出功率与太阳高度和天气状况存在明显的关系，光伏发电也是一种间断的不稳定能源。
而结合风光互补，同时加上储能技术，可以很好的解决以上问题。能源的来源形式和能源的供应形式均实现了多种能源的充分利用和互补应用，保障用能的安全、可靠。同时储能技术能够，吸收、缓冲系统波动，削峰填谷，增强系统稳定性。
为了实现能源资源节约和生态环境保护，建设资源节约型、环境友好型社会，必须加强分布式电源和新能源微电网的研究与建设。
2园区级新能源微网系统的总体架构设计与分析
EMS3.0将“源-网-荷-储”全链路数据抽象为统一信息模型，自下而上划分为三层：
设备层：主要是连接于网络中用于计量、保护、控制、治理的各类传感器，包括充电桩、多功能电表、防逆流装置、电能质量监测、无功补偿装置、微机保护测控装置、电气火灾探测器、限流保护器以及第三方的逆变器、储能柜等。
平台层：包含现场智能网关、网络交换机等设备、站控层系统及平台。智能网关支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约，主动采集现场设备层设备的数据，并可进行规约转换，数据存储，并通过网络把数据同时上传至站控层系统和平台。智能网关可在网络故障时将数据存储在本地，待网络恢复时从中断的位置继续上传数据，保证服务器端数据不丢失；站控层系统通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等，可以制定并自动执行计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、有序充电、动态扩容、备用电源等控制策略，对内实现源、网、荷、储一体化智慧协同；平台可以本地、私有云和公有云部署，包含应用服务器、WEB服务器和数据服务器，一般应用服务器和WEB服务器可以合一配置。
应用层：包含综合能效管理、微电网智慧管理、碳管理可视化等核心模块，对内实现企业微电网集中监管、能效分析、碳排放及收益等数据统计、源网荷储充协调控制等，对外辅助用户参与需求响应和电力市场交易。
平台实现了从35kV配电到0.4kV用电侧的整体监控，满足光伏系统、风力发电、储能系统、充电桩以及空调系统的接入，全天候进行数据采集分析，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统，为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。
图1AcrelEMS零碳园区管理平台架构
3Acrel-EMS3.0在零碳园区中应用功能的概述
3.1能源综合管理
对企业中各能源进行监测统计，实时统计储能充放电、负荷用能、新能源发电和收益情况，并展示光伏发电趋势、储能放电趋势和用能趋势。根据能源流向，实时展示市电、储能的正反向流动情况，光伏、风电正向发电情况，充电桩、负荷的用电情况。
3.2光伏综合看板
展示分布式光伏站的地理位置，显示整体电站容量，实时发电功率，日月年发电量及其收益。便于用户对电站进行整体分析。展示辐照度，环境温湿度，风速，日月年发电量，功率曲线，逆变器参数。帮助用户了解当前站点的基本信息和运行状态，提供电站发电统计报表。
3.3风电综合看板
风电站监测分析，实时监测发电功率、电流、发电量、收益、气象信息，功率及发电量趋势，告警信息统计和视频实时监测并统计风电产生的收益。
3.4分布式储能看板
地图标注储能站点位置，展示平台中储能站运行状态、收益情况、收益排名和报警信息。
展示站点地址与装机容量及环境信息（包括水浸、温湿度信息）；支持展示当前储能站点下不同紧急程度报警信息的分布情况与数量；可展示充放电功率和电量数据。支持计划曲线、新能源消纳、防逆流、需量控制、削峰填谷和动态扩容等策略下发。
3.5充电桩看板
显示当前开户数量、充值金额、充电次数、冲抵时长等基本信息。并提供7日内曲线图。可查看站点详情，充电桩查询报表以及曲线图，充电记录报表，企业充电桩尖峰平谷时段的充电成本和收益信息。
3.6电力监控
低压配电监测大面板，提供变电站和光伏电站运行情况展示，展示单个变电站运行状况，直流屏的监测信息，包括市电、控母、合母和电池等信息，一/二路交流电压监测通过地图显示各电站具体位置，并展示目前告警数目和具体信息；绘制配电室2.5D图形，并在其中绑定数据，从而展示当前配电室电参量，及环境参量。
3.7电能质量监控
提供电能质量检测仪所采集数据，如电压有效值，偏差率，谐波畸变率，电流有效值，分相功率，总功率等。
3.8电气安全
展示选中变配电站的漏电流和线缆温度及报警状况、所选变电所线缆及母排电气接点温度、温度监测仪表各相温度实时数据并根据上下限设置规则标明温度颜色，针对每个测温接点生成报表，记录最大温度发生时间。支持接入工业绝缘检测仪，实时监测在线状态、绝缘电阻和泄露电容。
4优质硬件产品推荐与选型参考
5结论
随着新能源基地化开发及东西部电源侧依托特高压远距离输电的日趋饱和，以负荷侧（用户侧）的分布式园区级新能源微电网逐步兴起，不同园区的差异化较大，但总体系统选型思路均可从负荷侧的用电曲线为设计基础，其次风光系统可根据风资源、光辐照禀赋进行设计选型，储能系统可结合项目的实际运行情况，对于波动性较大的弱电网起到平抑出力、跟踪调度发电、参与电网调频以及削峰填谷的作用。此外还应考虑系统并网接入方式，能量的敏捷调度以及运维的数字化和便捷性。此外系统设计后还应根据选型情况进行经济性分析，此部分本文暂未做进一步展开。仅从模拟工程实例分析，为园区级新能源微电网系统选型及设计提供参考。
