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智能微电网:从智能预警到多源互济,厦大储能创新平台打造能源安全“智慧方舟”

日期: 2025-09-23

在厦门大学翔安校区先进储能技术集成设施创新平台,一台台基于先进电源、负载构成的小型微电网系统正悄然运转。数字化大屏上,能量流在光伏、储能、充电桩及负载间精准跃动。这里没有巨型厂房的喧嚣,却凝聚着应对能源挑战的前沿智慧。

由厦门大学能源学院郑志锋教授团队联合厦门科华数能科技有限公司领衔打造的基于微电网系统底座的先进储能技术集成设施创新平台,已建成并投入运行一年。该平台深度融合了底层电源/能量转换器件健康状态、智慧能量管理、多元充电适配与多层级安全预警等关键技术,旨在构建一个高度安全可靠、经济高效、智慧柔性且可扩展的分布式智能微电网系统,为未来能源系统提供关键技术支撑与实证基地。

智能微电网基本架构图

智慧内核:EMS系统指挥“能源交响”

楼顶接入的50kw光伏是平台的“主奏”,200kW/430kwh的储能系统则是“蓄能池”与“稳定器”。平台的核心大脑——EMS智能管理系统,实时优化分配光伏产生的每一度绿电,优先满足平台日常需求,并将富余能量和夜间低价谷电智能存入储能系统。

“白天光伏出力为主,当市电电网出现异常或需要时,系统自动切换至光伏或储能单元或柴油发电工作,形成无缝衔接的昼夜能源保障”,项目负责人郑志锋教授介绍道:“更重要的是,我们的平台设计具备高度的开放性与兼容性,不仅当前实现了光伏、市电、电化学储能、柴油发电的协同,系统可灵活扩展:交流母线可扩充其他交流接入的设备,直流母线也可接入燃料电池/液流电池/超级电容器等平台,降低对传统电网的依赖。”柴油发电机作为最终后备,构筑起一道坚实的电力保障防线。

能量调度:楼宇智慧用能

即使在夜晚无光照、市电中断的极端条件下,该平台凭借其高度智能的调度能力与多元协同的能源架构,依然能够切换至离网自治模式,独立支撑实验室关键负荷持续运行8小时以上,打造真正安全可靠的“楼宇智慧用能”范例。

该平台不仅是一个用能单元,已成为一个可调度、可响应的虚拟电厂节点。在并网时,它留有接口可以参与学校内能源需求响应,实现应急电能调度;在离网时,它又能迅速重组微电网构建储能+光伏+V2G充电桩+柴发组成的构网系统,维持楼宇和平台供电稳定。

这种“自主运行+远程调控”的双重能力,不仅大幅提升用户的能源安全感,也为构建新型电力系统中广泛接入、灵活互动的分布式智慧能源体系提供了关键技术与实践支撑。微网在离网运行时,若市电恢复,微网系统可自动跟踪电网频率、电压、相位,实现无缝切换回并网模式。

极致适配:定义下一代智能充电

平台直面多元化充电需求,其充电区目前可以支持新能源轿车和电动自行车,也预留了接口可以接入新能源货车或无人机等新能源设备,构建了一个全场景的充电生态。

充电过程亦是“诊断”过程。系统通过实时动态采集电池的SOC(荷电状态)、SOH(健康状态)等关键参数,为用户生成个性化诊断报告,同时为电池管理算法优化提供海量数据支撑。其搭载的基于EKF算法的SOC预测模型,在复杂工况下可将预测绝对误差控制在≤2%的极高精度,为电池安全、寿命和效率管理设立了新标杆。

实时能量回收:打造极致能效与节能新高地

系统不仅配备了覆盖电芯、PACK、电池簇等多层级的智能充放电测试设备,更实现了充放电过程的全链路能量循环利用,尤其是PACK和簇这类单次充放吞吐量大的充放电设备,其所释放的电能通过高效逆变回馈装置,被精准回收到储能系统中,实现能源的闭环利用。在这一过程中,智能算法充当系统的实时优化与调度中心,精准计算并平衡多方需求。它实时监测储能系统的SOC、实时负荷需求及各链路备用容量,动态评估SOC裕量,并据此智能分配可调功率,精准适配PACK和簇层级充放电设备的测试用电需求。这不仅极大降低了传统测试过程中巨大的能源浪费,更将“放电”过程从纯粹能耗转变为系统“充电”过程,显著提升整体能效,也杜绝了能量回网会产生的一些安全隐患,这种自主消纳模式构建了测试与供能一体化的节能运行新范式,真正实现了“节能”与“高效”的统一。

安全基石:AI赋能,防患于未“燃”

安全是储能的生命线。平台取得了多项安全技术突破。其绝缘异常在线监测系统,能精准定位绝缘故障点,检测精度高达15%,将电气隐患扼杀于萌芽。更引人注目的是其直流、交流故障电弧防护系统。基于人工智能算法,系统可通过分析电弧噪声在极早期识别故障征兆,并能够做到在千钧一发之间切断电路,目前在实验室测试的电弧检测准确率可以达到98%以上,最高检测电压达1500V。项目团队目前正在将故障电弧与最新的Transformer架构融合起来追求更高的检测准确率,为储能系统树立了前所未有的安全屏障。目前已经与莱因斯(厦门)科技有限公司合作,共同推出直流、交流电弧故障检测设备,为储能系统这类高压系统保驾护航,智能系统可在后台实时监测所有设备的运行状况及各项运行参数,为遇到问题分析处理提供了强大的数据库。

经济社会效益:从实验室走向应急保障

超越技术本身,该平台更是一个强大的经济社会效益增发器。它作为一个多能源接入的备用基站与智能微电网系统,可在灾害导致电网中断时,快速切换为应急电源模式,为通信设备、安防系统等关键设施提供紧急电力,并且对于高压直流设备常见的电弧故障与绝缘电阻方面高度重视并实时检测,提升了社区与区域的灾害韧性与应对能力。

厦门大学这一基于智能微电网的先进储能技术系统创新平台的建成,不仅为清洁能源高效利用、电池全生命周期管理、多源智慧接入、高压直流系统安全方面提供了集研发、验证、示范于一体的高水平平台,更以其系统性的解决方案,为我国新型电力系统建设和能源安全战略贡献了“厦大智慧”,打造出可复制、可推广的“校园方舟”范式。



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