安科瑞劉鴻鵬

摘要

隨著“雙碳”目標的加快推進，企業(yè)光伏儲能電站成為實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的重要路徑。然而，多種能量流（光伏、儲能、負荷、電網(wǎng)）并存下，能源數(shù)據(jù)的采集、有效上傳、實時控制成為系統(tǒng)能效提升與安全運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于安科瑞ANET2E4SM分體式通信管理機的核心功能與架構(gòu)，探討其在企業(yè)光伏儲能電站中的實際應(yīng)用價值與技術(shù)優(yōu)勢，為用戶提供一種靈活、穩(wěn)定的通信解決方案。

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1. 背景與現(xiàn)狀

當前企業(yè)級光伏儲能系統(tǒng)中，往往包括多類設(shè)備：光伏逆變器、儲能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電能表、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等。上述設(shè)備涉及多規(guī)約、不同通信接口（RS485、CAN、ModbusTCP等），對系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與統(tǒng)一管理帶來巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)集中式通信架構(gòu)已難以滿足日益復(fù)雜的系統(tǒng)聯(lián)接需求，亟需模塊化、靈活部署的通信調(diào)度中樞。

2. 數(shù)據(jù)采集難點

在光儲充一體化充電站中，數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)能效管理、運營調(diào)度、安全控制與輔助服務(wù)的基礎(chǔ)。但由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備多樣、場景分散等因素，數(shù)據(jù)采集面臨諸多技術(shù)與工程難題。以下是常見的核心難點分析：

2.1 設(shè)備種類繁多，通信規(guī)約不統(tǒng)一

光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、直流快充樁、充電模塊、環(huán)境監(jiān)測儀、電能表、消防設(shè)備等設(shè)備廠商各異；

不同設(shè)備采用不同通信規(guī)約：如ModbusRTU、ModbusTCP、DL/T645、IEC104、CAN等；

不同設(shè)備通信接口也不同：RS485、RS232、以太網(wǎng)、CAN、4G、WiFi等混用；

缺乏統(tǒng)一采集接口，導致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合成本高、配置復(fù)雜。

2.2 站點分散、布線難度大

光伏組件在屋頂、儲能電池在室外機柜，充電樁布置在停車區(qū)，物理距離長；

通信線路布設(shè)長、繞行多、穿墻穿管多，施工難、成本高；

無線通訊可能因干擾、電磁屏蔽、信號阻斷等問題穩(wěn)定性差；

多站點項目如“充電站+微電網(wǎng)+廠區(qū)”更需跨區(qū)域采集系統(tǒng)支持。

2.3 高頻數(shù)據(jù)與低頻數(shù)據(jù)混合，帶寬與存儲壓力大

充電樁、電池系統(tǒng)、PCS等設(shè)備需要秒級采樣以實現(xiàn)告警、調(diào)度和峰谷套利；

光伏、環(huán)境監(jiān)測、電表等則以分鐘級/小時級采樣為主；

不同采樣頻率、數(shù)據(jù)精度與上傳機制需合理分配采集器帶寬、網(wǎng)關(guān)處理能力與平臺存儲容量；

否則會導致采集延遲、數(shù)據(jù)丟包或平臺宕機等問題。

2.4 邊緣計算與本地判斷能力不足

部分傳統(tǒng)采集設(shè)備僅具備“被動采集+上傳”能力；

無法在本地實現(xiàn)超限判斷、斷線報警、聯(lián)動控制、虛擬設(shè)備邏輯組網(wǎng)等邊緣智能；

在與EMS、調(diào)度平臺失聯(lián)時無法執(zhí)行應(yīng)急控制策略，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。

2.5 采集數(shù)據(jù)不全或“失真”

部分關(guān)鍵設(shè)備未安裝表計或傳感器，存在“能耗盲區(qū)”；

一些設(shè)備上傳數(shù)據(jù)不標準（如負值、缺值、零點漂移）或未經(jīng)校準，易引起監(jiān)測誤判；

不同數(shù)據(jù)時間戳不一致，存在“數(shù)據(jù)錯位”，導致調(diào)度邏輯失效或收益分析偏差；

數(shù)據(jù)不全還會影響碳排放統(tǒng)計、電價預(yù)測、負荷建模等高階應(yīng)用。

2.6 采集系統(tǒng)擴展難、升級難、運維難

原有系統(tǒng)往往為“固定采集—固定設(shè)備—固定協(xié)議”模式；

若后期擴充儲能、換充電樁、換逆變器，則需重新布線或更換采集模塊；

設(shè)備故障難以定位，數(shù)據(jù)異常難以追溯，整體運維效率低；

缺乏統(tǒng)一平臺，導致平臺切換、系統(tǒng)整合、人力維護負擔大。

光儲充電站的數(shù)據(jù)采集難點，集中在“設(shè)備異構(gòu)、布線困難、規(guī)約多樣、智能不足、系統(tǒng)割裂”五大方向。

要解決這些問題，需要部署具備以下能力的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或通信管理方案：

多規(guī)約兼容、多端口接入、模塊化擴展；支持邊緣計算與虛擬設(shè)備；可對接多平臺，具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與加密；易維護、可遠程配置與升級；與能源管理系統(tǒng)聯(lián)動，支持策略閉環(huán)。

3. 分體式通信管理機

本系列智能通信管理機是一款采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行 網(wǎng)絡(luò)接口，用于將一個目標區(qū)域內(nèi)所有的智能監(jiān)控/保護裝置的通信數(shù)據(jù)整理匯總后，實時上傳主站系統(tǒng)，完 成遙信、遙測等能源數(shù)據(jù)采集功能。 同時，本系列智能通信管理機支持接收上級主站系統(tǒng)下達的命令，并轉(zhuǎn)發(fā)給目標區(qū)域內(nèi)的智能系列單元， 完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分、合閘遠方控制或裝置的參數(shù)整定，實現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能，以達到遠動輸出調(diào) 度命令的目標。 本系列智能通信管理機提供豐富的規(guī)約庫支持，實現(xiàn)不同二次設(shè)備供應(yīng)商的智能設(shè)備互聯(lián)。作為自動化 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測設(shè)備之間的通信接口設(shè)備，本系列智能通信管理機實現(xiàn)了規(guī)約轉(zhuǎn)換、接口匹配、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等 三項功能。 本系列智能通信管理機提供 RS485 通信端口，每個端口最多可帶 32 臺儀表設(shè)備（對于低壓綜合保護建議 每個端口掛接不超過 4 個）；可根據(jù)儀表設(shè)備的通信波特率、通信線路長度及客戶對通信數(shù)據(jù)的刷新速度要 求最終決定每個通信端口所帶的設(shè)備數(shù)量。 本系列智能通信管理機實時并行多任務(wù)處理與第三方設(shè)備的訪問及上位系統(tǒng)的連接通信，支持軟件組態(tài)。 通過專門的配置管理軟件，可為不同通道掛載設(shè)備選擇不同的通信協(xié)議，并可通過更改配置文件來改變通信 管理機所連接儀表設(shè)備的數(shù)量及數(shù)據(jù)信息，而不需更改軟件程序。 

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3.1 型號說明

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3.2 技術(shù)參數(shù)

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3.3 設(shè)備特點

安科瑞ANET2E4SM是一款模塊化分體式通信管理機，具備：

2個以太網(wǎng)口（支持主站通信、上云）；

4路RS485串口（光耦隔離，適應(yīng)高干擾環(huán)境）；

模塊化擴展能力（支持M485/CAN/4G/MBUS等多種子模塊）；

兼容Modbus、DLT645、IEC104等主流規(guī)約；

支持邊緣計算、虛擬設(shè)備、多規(guī)約轉(zhuǎn)換與遠程維護。

其采用嵌入式ARM平臺，具備低功耗、強兼容、安裝簡便（35mm導軌式）等特點，尤其適用于分布廣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的企業(yè)光儲系統(tǒng)通信場景。

 3.4 設(shè)備規(guī)格

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 3.5 組網(wǎng)架構(gòu)

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4. 分體式網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用價值

4.1 多規(guī)約接入，打通設(shè)備通信壁壘 

在實際電站中，光伏逆變器和儲能PCS往往由不同廠家提供，通信規(guī)約各異。ANET2E4SM通過內(nèi)置豐富規(guī)約庫，實現(xiàn)：

光伏側(cè)ModbusRTU接入；

儲能側(cè)支持CAN或RS485接口的BMS/PCS通信；

配電系統(tǒng)中智能表計、消防電源監(jiān)測等設(shè)備一并集成。

4.2 分布式接入與數(shù)據(jù)匯總 

模塊化設(shè)計允許用戶將通信管理機部署于不同區(qū)域，如屋頂光伏、機房儲能、廠區(qū)充電樁處。通過局域網(wǎng)將各ANET2E4SM設(shè)備連接至EMS平臺，實現(xiàn)分布采集、集中管理。

4.3 邊緣計算能力，減輕平臺負載

ANET2E4SM支持本地數(shù)據(jù)篩選、越限判斷、斷線判斷與虛擬設(shè)備求和運算，可在現(xiàn)場預(yù)處理數(shù)據(jù)后再上傳，降低后臺平臺壓力，提高響應(yīng)速度。

例如：系統(tǒng)可在現(xiàn)場判斷電池SOC異常、PCS狀態(tài)漂移等，并實時觸發(fā)告警或啟用備用策略。

4.4 支持轉(zhuǎn)發(fā)與多主站對接

光儲系統(tǒng)中可能存在EMS平臺、消防監(jiān)控平臺、電網(wǎng)對接系統(tǒng)。ANET2E4SM支持數(shù)據(jù)多路徑轉(zhuǎn)發(fā)，可將同一設(shè)備數(shù)據(jù)同時推送至多個主站，避免重復(fù)接線與數(shù)據(jù)割裂。

6. 結(jié)語

ANET-2E4SM分體式通信管理機作為光伏儲能場站的“數(shù)據(jù)調(diào)度核心”，通過統(tǒng)一規(guī)約管理、邊緣智能處理、模塊化部署等手段，助力企業(yè)實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通，是當前光儲項目智能化升級不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。隨著光儲融合場景不斷豐富，其價值將更加凸顯。