泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)與虛擬電廠

安科瑞電氣股份有限公司  201801

簡介：從能源互聯(lián)網(wǎng)的阻礙，到電力物聯(lián)網(wǎng)的普遍聲譽，到虛擬電廠的再次普及，能源領(lǐng)域迫切需要進一步的數(shù)字智能發(fā)展。如今，隨著新電力系統(tǒng)建設(shè)的推進，虛擬電廠預(yù)計將迎來快速發(fā)展。除了國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司的電力信息公司外，市場正在努力探索新的藍海。

6月1日，據(jù)南方財經(jīng)報道，南方電網(wǎng)深圳供電局和南方電網(wǎng)研究所于5月19日至30日初次使用5G專用切片技術(shù)驗證了中國虛擬電廠的頻率調(diào)整技術(shù)。這標(biāo)志著深圳虛擬電廠基本具有實體電廠的功能，將有助于提城市電力保障能力和新能源消費能力，為國內(nèi)虛擬電廠的建設(shè)和運營輸出“深圳體驗"。

雖然我國虛擬電廠建設(shè)仍處于概念驗證和試點階段，但虛擬電廠指數(shù)近年來波動上升，引起了市場的廣泛關(guān)注，因為它可以護送穩(wěn)定的電力供應(yīng)。同時，隨著虛擬電廠的普及和良好的政策，能源物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在2023年的寒冷中逆勢成長，贏得了機遇。

爆火的虛擬電廠，昭示新風(fēng)口

今年有多熱？據(jù)上海市氣象局微博報道，5月29日13時09分，徐家匯站氣溫達到36.1℃，打破了5月份當(dāng)?shù)貧鉁剞┘o錄。不僅如此，北京、四川、江西、湖南、廣東、廣西等地也頻頻發(fā)布溫預(yù)警。

隨著居民用電量的急劇上升，疊加工業(yè)用電量居不下。雖然發(fā)電量逐年增加，但中國的電力緊張局勢仍在加劇。今年4月，我國總發(fā)電量為6583.5億千瓦時，同比增長8.18%。然而，根據(jù)國家能源管理局的預(yù)測，2023年中國蕞大的電力負荷將比去年大幅增加，中國的電力供應(yīng)將呈現(xiàn)緊密平衡，中國蕞大的電力負荷可能比2022年增加近1億千瓦，電力供應(yīng)仍然是一個重要的主題。

隨著電力資源的不斷緊張，數(shù)智化手段能否為電力系統(tǒng)提供新的幫助？當(dāng)然，答案是肯定的。在這種背景下，虛擬電廠乘勢而上。一般來說，虛擬發(fā)電廠是虛擬發(fā)電廠，它沒有實體發(fā)電廠（如火力發(fā)電廠）本身 ，它是一種管理模式或系統(tǒng)，其核心理念是匯集各種分散的可調(diào)電源和負荷，通過數(shù)字手段形成虛擬的“電廠"進行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，并作為參與電力市場的主體。

虛擬電廠之所以引起人們的關(guān)注，是因為它可以護送穩(wěn)定的電力供應(yīng)。隨著新能源在電力系統(tǒng)中間歇性特性的增加，電力負荷彈性面臨挑戰(zhàn)，虛擬電廠具有收集資源、調(diào)整流量、提*效率的功能，有助于提風(fēng)景大規(guī)模接入時電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安荃性。例如，在用電峰期，虛擬電廠可以實現(xiàn)大量購物中*心負荷與電網(wǎng)的互動。通過將購物中*心的室內(nèi)溫度提1-2攝氏度，可以大大降低購物中*心的空調(diào)負荷，緩解客戶幾乎沒有意識到的電網(wǎng)電壓。

此外，虛擬電廠可以以更低的成本參與電力系統(tǒng)的調(diào)整。根據(jù)國家電網(wǎng)的計算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)的峰值填充，需要投資4000億元才能滿足5%的峰值負荷，而通過虛擬電廠只需投資500億-600億元，而虛擬電廠的成本只有火電廠的1/8-1/7。

虛擬電廠概念股在各種優(yōu)勢背景下持續(xù)攀升。事實上，虛擬電廠并不是什么新鮮事?！笆?期間，我國開展了虛擬電廠試點工作，部署了多個虛擬電廠項目，取得了豐富的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。2022年6月，山西省能源局發(fā)布了《虛擬電廠建設(shè)運營管理實施方案》，明確了虛擬電廠的類型、市場流程和技術(shù)規(guī)范，成為shou個省級虛擬電廠實施方案。目前，山西正在推進兩批10個虛擬電廠試點項目，累計可調(diào)容量達400兆瓦。

去年8月，深圳虛擬電廠管理中*心成立，是中國一個虛擬電廠管理中*心，標(biāo)志著深圳虛擬電廠進入快速發(fā)展的新階段。虛擬電廠的普及對能源和電力行業(yè)來說并不奇怪。北京新聞貝殼金融記者了解到，隨著風(fēng)景的大規(guī)模接入，虛擬電廠可以提電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安荃性，成本低于火電調(diào)峰。此外，上海虛擬電廠參與的負荷類型蕞多；山東虛擬電廠可以參與輔助服務(wù)或現(xiàn)貨交易；廣東開*放需求響應(yīng)市場交易。

近日，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布消息稱，《虛擬電廠管理規(guī)范》和《虛擬電廠資源配置與評價技術(shù)規(guī)范》獲得批準(zhǔn)，這意味著中國的虛擬電廠建設(shè)將有國家統(tǒng)一的管理規(guī)范。

盡管虛擬電廠的熱度有所上升，但我國虛擬電廠的建設(shè)仍處于概念驗證和試點階段。目前，中國的虛擬電廠主要是邀請型的，通過ZF機構(gòu)或電力調(diào)度機構(gòu)發(fā)出邀請信號，然后通過負荷聚合商和虛擬電廠組織資源來滿足需求，從電網(wǎng)電價補貼中獲得收入。這意味著虛擬電廠的市場規(guī)模仍然非常有限。在其背后，新電力系統(tǒng)承載的能源物聯(lián)網(wǎng)風(fēng)口是更廣闊的市場目標(biāo)。

虛擬電廠，能否支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)重新起飛？

自2016年2月以來,我國開始逐步推動能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),并先后在全國開展試點,建設(shè)效果未能滿足預(yù)期。缺乏配套的商業(yè)模式使得各方資本在實際投資過程中缺乏積ji性。

2018年3月，由國網(wǎng)冀北電力主*導(dǎo)的IEC標(biāo)準(zhǔn)虛擬電廠《用例》提案獲批正式立項，這是國家電網(wǎng)在虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)編制領(lǐng)域的里程碑突破。國網(wǎng)冀北電力將通過主*導(dǎo)虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)，推動相關(guān)科研和技術(shù)的發(fā)展，探索在促進清潔消納等技術(shù)領(lǐng)域的冀北方案。

2019年1月,國家電網(wǎng)公司進一步提出“三型兩網(wǎng)"發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),旨在建立智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有機聯(lián)合的國際一硫能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)背景強調(diào)建設(shè)各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展、狀態(tài)全*面感知、信息*效處理的堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng),發(fā)揮電網(wǎng)在能源匯集、傳輸、轉(zhuǎn)換中的樞紐作用,促進清潔低碳發(fā)展,促進供需對接,提系統(tǒng)靈活性。

虛擬電廠的核心在于聚合與通信。分布式電源、分布式儲能、可控負荷、充電樁等不同類型的分布式資源就像是“沙"，通過虛擬電廠技術(shù)，這些“沙"被聚攏利用、整合協(xié)同，形成巨大的“寶藏"。

一般而言，虛擬電廠為新型電力系統(tǒng)提供稀*缺的平衡服務(wù)，而非簡單的電能量，其本質(zhì)是一種*級的市場化管理模式，可通過價*格進行電力供需風(fēng)險管理。虛擬電廠作為一種利用市場激勵規(guī)則,通過優(yōu)化、協(xié)調(diào)和控制等手段,聚合分布式能源參與電力市場與電力系統(tǒng)運行的運營模式,將是促進分布式能源與大電網(wǎng)友好協(xié)調(diào)優(yōu)化,促進電力系統(tǒng)清潔化的有效途徑之一。

以上內(nèi)容節(jié)選自微信公眾號：數(shù)智銳角《深圳經(jīng)驗，趟出了一條電力物聯(lián)網(wǎng)大道》，作者不二。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)與虛擬電廠

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)為能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供了有力的支持，也為虛擬電廠的建設(shè)和實施提供了技術(shù)驅(qū)動力。在某種程度上，虛擬電廠是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)上的具體形式和基本單元。自2019年國家電網(wǎng)發(fā)布《2020年泛在電力物聯(lián)網(wǎng)重*點建設(shè)任務(wù)大綱》以來，雖然泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進展一度放緩，但一直在指導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)品生態(tài)。如今，隨著虛擬電廠的興起，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要性再次顯現(xiàn)。

安科瑞電氣多年來一直深入從事企業(yè)微電網(wǎng)能效管理。根據(jù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的要求，增加了企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充"各環(huán)節(jié)的R&D投資，從AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)從1.0逐步迭代到3.0，實現(xiàn)了企業(yè)微電網(wǎng)的需求管理和負荷管理，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)?？蓪崿F(xiàn)電網(wǎng)電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計、負荷預(yù)測、照明控制、主負荷監(jiān)控、充電樁運行管理、光伏發(fā)電監(jiān)控、儲能管理、需求響應(yīng)等功能，提企業(yè)配電智能，幫助企業(yè)實現(xiàn)可靠、安荃、節(jié)約、*效、有序用電，Acrelems可作為虛擬電廠的子系統(tǒng)，促進虛擬電廠的快速發(fā)展。

 圖1 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)

①　       配電監(jiān)控

AcrelEMS對企業(yè)低壓變配電系統(tǒng)的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(jiān)測和控制，監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進行治理，對故障及時處理并發(fā)出告警信息，提企業(yè)供電可靠性。

圖2 配電監(jiān)控

②　       光伏發(fā)電監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖3 光伏發(fā)電監(jiān)控

③　       儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略，監(jiān)測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測直流系統(tǒng)絕緣狀況，并根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。  

圖4 儲能系統(tǒng)監(jiān)控

④　       功率預(yù)測

系統(tǒng)基于歷史負荷數(shù)據(jù)，結(jié)合天氣因素、企業(yè)生產(chǎn)計劃等，預(yù)測企業(yè)下個周期的功率需求和光伏發(fā)電功率曲線，為企業(yè)提前安排能源計劃、申報需求響應(yīng)提供數(shù)據(jù)支持。

圖5 發(fā)電功率預(yù)測

⑤　       能耗分析

采集企業(yè)電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統(tǒng)計，計算單位面積或單位產(chǎn)品的能耗數(shù)據(jù)以及趨勢，對標(biāo)主要用能設(shè)備能效進行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。

圖6 能耗分析功能

⑥　       照明控制

智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應(yīng)控制、場景控制、調(diào)光控制等，并結(jié)合紅外傳感器、超*聲波傳感器，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實現(xiàn)集中控制，為企業(yè)節(jié)約照明能耗。

圖7 照明控制功能

⑦　       充電樁管理 

監(jiān)測企業(yè)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負荷率變化和需求側(cè)管理平臺指令調(diào)節(jié)充電樁功率，有序用電，并響應(yīng)上級平臺的功率需求。

圖8 充電樁管理

⑧　       需求響應(yīng)

根據(jù)企業(yè)負荷波動數(shù)據(jù)，再結(jié)合上級平臺的調(diào)度指令，決定以何種方式參與電網(wǎng)需求響應(yīng)，平臺可通過給儲能系統(tǒng)下發(fā)控制策略，調(diào)整充發(fā)電時間。平臺在需求響應(yīng)時間段調(diào)整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，并且可以根據(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應(yīng)控制策略，實現(xiàn)一鍵響應(yīng)。

企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)硬件設(shè)備

安科瑞具備能源互聯(lián)網(wǎng)“云-邊-端"的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，終端設(shè)備包括智能網(wǎng)*關(guān)、低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、分項計量、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

結(jié)束語

從能源互聯(lián)網(wǎng)概念提出，到泛在電力物聯(lián)網(wǎng)興盛一時，再到虛擬電廠走向火爆，能源領(lǐng)域亟需更進一步的數(shù)智化發(fā)展。如今，隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進，虛擬電廠有望迎來快速發(fā)展，隨之企業(yè)側(cè)的能源數(shù)字化也將迎來新一輪的潮。

1.       【技術(shù)支持衛(wèi)星：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業(yè)能源管控平臺、遠程預(yù)付費管控云平臺、宿舍預(yù)付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺；

3.       系統(tǒng)解決方案：變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、馬達保護與監(jiān)控系統(tǒng)、動環(huán)監(jiān)控及能效分析系統(tǒng)、智能照明監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控裝置、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、余壓監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)；無線測溫系統(tǒng)；

4.       中壓測控裝置：環(huán)網(wǎng)柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關(guān)柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

5.       電力監(jiān)控與保護：弧光保護裝置、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、電能質(zhì)量表、海拔儀表、逆電流監(jiān)測電表、電子式電能表、導(dǎo)軌式電能表、面板表嵌入式電表、預(yù)付費表、多用戶計量箱、物聯(lián)網(wǎng)儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環(huán)保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉(zhuǎn)換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質(zhì)量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發(fā)生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關(guān)、功率因數(shù)補償控制器、自愈式低壓并聯(lián)電容器、串聯(lián)電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、剩余電流探測器、電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置、在線監(jiān)控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監(jiān)測裝置、醫(yī)療機構(gòu)絕緣報警顯示儀、醫(yī)療醫(yī)院用隔離變壓器、工業(yè)用絕緣監(jiān)測裝置、電氣防火限流式保護器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數(shù)據(jù)中心/鐵塔基站：數(shù)據(jù)采集模塊、機房數(shù)據(jù)柜監(jiān)控裝置、多回路電表、母線監(jiān)控裝置、電力監(jiān)控屏；

11.       智能網(wǎng)關(guān)：通信管理機、無線通信終端（無線通訊轉(zhuǎn)換器）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、串口服務(wù)器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；

13.       環(huán)保監(jiān)控：油煙在線監(jiān)測儀、環(huán)保數(shù)據(jù)采集傳輸裝置；

進儲能群、電力群、光伏群；找供應(yīng)商、找客戶、找圈子，

衛(wèi)星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）