安科(kē)瑞(ruì) 陳聰

作為(wéi)典型的(dí)人(rén)口聚集，負(fù)荷(hé)密(mì)集(jí)區(qū)域，上海(hǎi)市具有外來電(diàn)比(bǐ)例(lì)高，本(běn)地資(zī)源稟(bǐng)賦不(bù)足的(dí)特(tè)點(diǎn)。從發電側角(jiǎo)度來看，近年(nián)來(lái)上(shàng)海(hǎi)風(fēng)，光等新(xīn)能(néng)源(yuán)發電(diàn)裝機比例(lì)逐年(nián)提(tí)升，傳統的火(huǒ)電(diàn)逐漸成(chéng)為調節性發電資源(yuán)；從負(fù)荷(hé)側(cè)角度(dù)來看上(shàng)海以第(dì)三產業為(wéi)主(zhǔ)，夏冬兩季負(fù)荷(hé)峰穀差逐(zhú)年拉大(dà)，峰穀差達48.5%（1312萬(wàn)kW）。與此同(tóng)時上(shàng)海(hǎi)商業建(jiàn)築密(mì)集，電動汽(qì)車保有量(liáng)總規模(mó)也是全國較高(gāo)，可調(tiáo)節負(fù)荷(hé)資(zī)源超(chāo)過(guò)8760MW，其(qí)中包(bāo)括工業(yè)負(fù)荷(hé)1230MW，商(shāng)業負(fù)荷(hé)2160MW，電(diàn)動汽車(chē)負荷1000MW等，加(jiā)之上海(hǎi)的企(qǐ)業微(wēi)電(diàn)網數(shù)字(zì)化程度比較(jiào)高(gāo)，所(suǒ)以虛(xū)擬電(diàn)廠在上(shàng)海有得(dé)天獨厚(hòu)的(dí)發展條件，上海(hǎi)市(shì)也成為建(jiàn)設(shè)較早(zǎo)虛擬電廠(chǎng)的城市(shì)之(zhī)一(yī)，並且(qiě)目(mù)前(qián)已取得一定(dìng)的(dí)成(chéng)效。

(本(běn)文(wén)部(bù)分資(zī)料(liào)來(lái)源於微(wēi)信公眾(zhòng)號：電氣思(sī)享(xiǎng)《虛擬電廠在(zài)上海的(dí)實踐探索(suǒ)》)

1 上海黃(huáng)浦(pǔ)區商(shāng)業(yè)建築虛擬電廠示範(fàn)項目(mù)

2020年上海市公共建(jiàn)築能耗(hào)分析(xī)報告中指(zhǐ)出，在上(shàng)海市建築的分項(xiàng)用(yòng)電數據中(zhōng)，空調(tiáo)設備(bèi)與(yǔ)照明(míng)類電器設備在(zài)用(yòng)電總量(liáng)占據份額超過整(zhěng)體(tǐ)的70%。在以空(kōng)調負荷(hé)，照明(míng)負(fù)荷為(wéi)主的負(fù)荷(hé)體係(xì)下(xià)，商業建(jiàn)築中的負荷(hé)具有靈活(huó)可調(tiáo)的性(xìng)能(néng)，能(néng)夠在電力(lì)市(shì)場中發揮巨(jù)大的(dí)調峰作(zuò)用和經濟(jì)價(jià)值。

黃浦區(qū)作為上海市商(shāng)業(yè)建築的密(mì)集(jí)聚集(jí)區，擁有超(chāo)過200幢(chuáng)大(dà)型(xíng)商業建築，並且很重(zhòng)要(yào)的(dí)一點是在原(yuán)有建築中配備能耗監測裝(zhuāng)置，有(yǒu)完備(bèi)的(dí)數字(zì)化基(jī)礎條件實施(shī)需求響應項目(mù)。目前黃(huáng)浦(pǔ)區(qū)內(nèi)約(yuē)50%的(dí)商業(yè)建築接入(rù)了虛擬(nǐ)電廠(chǎng)平台。根據(jù)用戶(hù)參(cān)與(yǔ)情況，對優(yōu)良資源(yuán)開展(zhǎn)自(zì)動(dòng)需(xū)求(qiú)改造，采(cǎi)用自(zì)動需求響應(yīng)技術(shù)實現對用戶(hù)側設(shè)備的(dí)調控。截(jié)止(zhǐ)2021年，上海市黃浦區(qū)智慧(huì)虛擬(nǐ)電廠平(píng)台已納(nà)入黃浦(pǔ)區商業樓宇130幢，注(zhù)冊響(xiǎng)應資(zī)源約60MW商業建築需(xū)求響(xiǎng)應(yīng)資(zī)源(yuán)，包(bāo)含(hán)了冷(lěng)水機(jī)組，風冷熱泵，電熱鍋爐(lú)，動力(lì)照明，充(chōng)電樁等大量可(kě)控(kòng)用(yòng)電設備(bèi)。黃(huáng)浦區(qū)虛擬(nǐ)電(diàn)廠(chǎng)實現(xiàn)了在(zài)不降低用(yòng)戶(hù)用(yòng)能體(tǐ)驗的前(qián)提(tí)下(xià)，針對用戶的(dí)一(yī)樓(lóu)一(yī)策個(gè)性(xìng)化定製。

2 上(shàng)海(hǎi)嘉(jiā)定區(qū)泛(fàn)在電(diàn)力(lì)物聯(lián)網智(zhì)慧充(chōng)放電示(shì)範(fàn)試點項(xiàng)目(mù)

嘉定(dìng)是(shì)上(shàng)海汽(qì)車(chē)產業聚集(jí)地(dì)，嘉(jiā)定供電公司與國網(wǎng)電動汽(qì)車服務有限(xiàn)公司合作開(kāi)展(zhǎn)泛(fàn)在(zài)電(diàn)力物(wù)聯網(wǎng)智慧充(chōng)放電示(shì)範試點(diǎn)項目(mù)，應用(yòng)V2G技(jì)術和有(yǒu)序充(chōng)電(diàn)技(jì)術(shù)，統籌(chóu)協調電(diàn)動(dòng)汽(qì)車與(yǔ)電網電(diàn)力電量平衡，合(hé)理(lǐ)地(dì)提高(gāo)電(diàn)動汽車與(yǔ)電網協(xié)調運(yùn)行的(dí)有(yǒu)序(xù)性，可靠性(xìng)，經濟(jì)性，實現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)，儲能(néng)，分布式(shì)電源(yuán)，微(wēi)電網(wǎng)等新型(xíng)用能設備(bèi)的即插(chā)即用，數據感知，采(cǎi)集(jí)和(hé)控(kòng)製，統(tǒng)一協調(tiáo)，有(yǒu)序(xù)運行(háng)。智慧(huì)有序充電(diàn)建(jiàn)設(shè)通(tōng)過(guò)對用戶(hù)充(chōng)電(diàn)行為(wéi)，用能行(háng)為的靈(líng)活(huó)引(yǐn)導(dǎo)與(yǔ)主動調控，降低配(pèi)變(biàn)峰值(zhí)負(fù)荷超過30%，將(jiāng)80%充電(diàn)量優(yōu)化(huà)調整到了配變負荷低穀時段(duàn)，使配變接(jiē)納充電樁(zhuāng)能(néng)力(lì)提(tí)高4倍，顯著提升配電網資(zī)源利用率(shuài)，實現(xiàn)削峰填穀(gǔ)。

3 企業微電(diàn)網數字(zì)化是(shì)虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的基(jī)礎(chǔ)建(jiàn)設(shè)

從黃(huáng)浦(pǔ)區(qū)的商(shāng)業建築虛(xū)擬(nǐ)電廠示範試(shì)點項目和嘉定(dìng)區泛(fàn)在電(diàn)力物(wù)聯網(wǎng)智(zhì)慧充放(fàng)電示(shì)範試點(diǎn)項(xiàng)目來(lái)看(kàn)，虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)的建設(shè)對電網(wǎng)調(tiáo)峰填穀，合理利用新能源的(dí)提升(shēng)作用(yòng)是巨(jù)大的，帶來(lái)的經濟效(xiào)益(yì)也(yě)非常明(míng)顯。

上海(hǎi)之(zhī)所以(yǐ)成為(wéi)較(jiào)早建(jiàn)設虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的城(chéng)市之(zhī)一，並且能(néng)快(kuài)速(sù)取得成(chéng)效(xiào)的(dí)主要(yào)原因有以下幾(jī)點：一(yī)是(shì)上(shàng)海是商業(yè)非(fēi)常發達(dá)的(dí)大(dà)都市，同(tóng)時(shí)也(yě)是電(diàn)動汽車(chē)存量(liáng)較高的城市，用戶(hù)負荷中(zhōng)空調，照明(míng)和充(chōng)電樁(zhuāng)所占比例比(bǐ)較大，季(jì)節因(yīn)素(sù)容(róng)易(yì)導致峰(fēng)穀(gǔ)差大，需要有一(yī)定的調(tiáo)峰填(tián)穀手(shǒu)段(duàn)來(lái)促使充分(fēn)消納新能(néng)源，維持(chí)電網穩(wěn)定(dìng)運行；二是以空(kōng)調(tiáo)，照(zhào)明(míng)和充(chōng)電樁為主的(dí)商(shāng)業(yè)負荷(hé)具有靈(líng)活(huó)可調的特點，大規模的(dí)可控負(fù)荷聚(jù)合是虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的必要(yào)條件；三(sān)是上(shàng)海(hǎi)的商業建(jiàn)築基(jī)本都配備(bèi)能(néng)耗監(jiān)測(cè)裝(zhuāng)置和能源(yuán)管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)，已(yǐ)經實現(xiàn)了(liǎo)建築能(néng)源的(dí)數字(zì)化(huà)管理，有完備(bèi)的數(shù)字化基礎建設實施虛擬電(diàn)廠的需(xū)求響應(yīng)，這(zhè)樣便(biàn)能以較快的速度和較少(shǎo)的成本實(shí)現虛(xū)擬電(diàn)廠(chǎng)的(dí)搭(dā)建和(hé)運行，不(bù)存(cún)在(zài)很多(duō)地區企業微電(diàn)網數字(zì)化水(shuǐ)平低(dī)的(dí)瓶(píng)頸(jǐng)製約(yuē)。

4 怎(zěn)麼建立企業微(wēi)電網(wǎng)數字化

安(ān)科瑞在上海(hǎi)參(cān)與(yǔ)了眾(zhòng)多的企(qǐ)業微(wēi)電(diàn)網數字化建(jiàn)設(shè)項目(mù)，比如上(shàng)海(hǎi)某(mǒu)區(qū)191棟商業辦(bàn)公建(jiàn)築的能(néng)耗數(shù)字化(huà)管理(lǐ)係統(見(jiàn)圖1)，嘉定(dìng)區140多所學校的配(pèi)電數字化運(yùn)維(wéi)係統(見圖2)，張江(jiāng)園(yuán)區(qū)31棟建築(zhù)的(dí)用電(diàn)管(guǎn)理係統(tǒng)等(děng)，數(shù)量(liáng)眾(zhòng)多的微(wēi)電(diàn)網(wǎng)數(shù)字化係(xì)統匯(huì)聚成了上海虛擬電廠建設的(dí)基(jī)礎(chǔ)。

圖1 191棟(dòng)商業(yè)辦公(gōng)建(jiàn)築能(néng)耗數字(zì)化管(guǎn)理(lǐ)係統

圖(tú)2 嘉定區140所(suǒ)學(xué)校配電數(shù)字(zì)化運維係統

企業微(wēi)電網(wǎng)的數字化(huà)係統(tǒng)(EMS)包含(hán)安(ān)裝於(yú)現場的(dí)傳感器(qì)，智(zhì)能網(wǎng)關和微電網數字化軟件。傳感器用於監測和控製建(jiàn)築的負荷(hé)設(shè)備和(hé)分(fēn)布(bù)式發電(diàn)設備(係(xì)統)，現(xiàn)場傳感(gǎn)器的數據接(jiē)入(rù)邊(biān)緣(yuán)計(jì)算智能網(wǎng)關，每個智能(néng)網關可(kě)以看做是(shì)一個區域指(zhǐ)揮(huī)部，采集所(suǒ)接傳感器數(shù)據進(jìn)行(háng)協(xié)議(yì)轉換後上(shàng)傳EMS或轉發第三(sān)方平台(tái)，網關可(kě)以(yǐ)根(gēn)據(jù)預設閾值或自(zì)動學(xué)習(xí)來執(zhí)行邏(luó)輯計(jì)算，並(bìng)執行(háng)EMS的(dí)指令(líng)。EMS可以看(kàn)做是(shì)企(qǐ)業微電網的指(zhǐ)揮部，根據智(zhì)能(néng)網關上傳的數據(jù)生成各類圖表，控(kòng)製策略和分析結論，並響應(yīng)虛擬電廠的調度指(zhǐ)令，係(xì)統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所(suǒ)示。

圖3 企(qǐ)業微(wēi)電網數(shù)字(zì)化(huà)係(xì)統(EMS)網(wǎng)絡(luò)架(jià)構

AcrelEMS企業(yè)微(wēi)電(diàn)網數字化係統融入企(qǐ)業(yè)負(fù)荷(hé)側的電(diàn)力監控(kòng)，能耗統計，電能質量分(fēn)析及(jí)治理(lǐ)，智能照(zhào)明(míng)控(kòng)製，主要用能設(shè)備監(jiān)控(kòng)，充電樁運營(yíng)管理(lǐ)，分(fēn)布(bù)式光(guāng)伏(fú)監控，儲能管理等(děng)功能，用戶(hù)通(tōng)過(guò)一(yī)個(gè)平(píng)台(tái)即可全局(jú)，整(zhěng)體(tǐ)的對企業微電(diàn)網進行進(jìn)行集(jí)中(zhōng)監控，統(tǒng)一(yī)調度(dù)，統一運維(wéi)，同時(shí)滿足企業(yè)用電可(kě)靠，安全，節約，有(yǒu)序用(yòng)電要(yào)求(qiú)。

5 微電網(wǎng)數字化係統功(gōng)能

5.1 電(diàn)力監控

對(duì)企(qǐ)業高低壓(yā)變(biàn)配電係(xì)統的(dí)變壓(yā)器，斷路(lù)器(qì)，直(zhí)流屏(píng)，母排(pái)，無功補償櫃(guì)及電纜等配電(diàn)相關(guān)設(shè)備的電氣(qì)參(cān)數(shù)，運行狀態(tài)，接(jiē)點溫度進行(háng)實(shí)時監測和(hé)控製(zhì)，監測企(qǐ)業微電網(wǎng)主要回(huí)路的電能質量並(bìng)進(jìn)行(háng)治(zhì)理(lǐ)，對(duì)故障(zhàng)及時處(chǔ)理(lǐ)並(bìng)發出(chū)告警信息(xī)，提高企(qǐ)業供電(diàn)可靠性。

圖4 電力(lì)監控(kòng)功(gōng)能(néng)

5.2 能耗(hào)分析(xī)

采(cǎi)集企業(yè)電，水(shuǐ)，燃氣(qì)等能源消耗(hào)，進(jìn)行分(fēn)類(lèi)分項能耗統(tǒng)計(jì)，計(jì)算單位(wèi)麵積或(huò)單位產品的(dí)能(néng)耗(hào)數(shù)據以及趨勢(shì)，對(duì)標(biāo)主要用能設備(bèi)能(néng)效(xiào)進行能效診斷(duàn)，計(jì)算(suàn)企業碳(tàn)排(pái)放(fàng)，為企(qǐ)業(yè)製(zhì)定(dìng)碳(tàn)達峰，碳(tàn)中(zhōng)和(hé)路綫提(tí)供數據(jù)支持(chí)。

圖5 能(néng)耗分析功(gōng)能

5.3 照(zhào)明控(kòng)製

智(zhì)能照明控製功(gōng)能(néng)可(kě)以根據企(qǐ)業情(qíng)況(kuàng)實現定(dìng)時控製(zhì)，光(guāng)照感(gǎn)應控(kòng)製，場(cháng)景控製(zhì)，調光(guāng)控(kòng)製(zhì)等，並結(jié)合紅外(wài)傳感(gǎn)器，超聲(shēng)波傳(chuán)感(gǎn)器，實(shí)現人(rén)來燈亮，人走燈滅，並可(kě)以根據係統的(dí)控(kòng)製策(cè)略實現集中(zhōng)控(kòng)製(zhì)，為企業節約照(zhào)明(míng)用電(diàn)。

圖6 照明(míng)控製功能(néng)

5.4 分布(bù)式光(guāng)伏監控

監測(cè)企業分(fēn)布式光伏電站(zhàn)運行情況(kuàng)，包(bāo)括逆(nì)變器(qì)運行數據(jù)，光伏發電效(xiào)率(shuài)分(fēn)析(xī)，發電(diàn)量(liáng)及收(shōu)益統(tǒng)計(jì)以及(jí)光(guāng)伏(fú)發電功(gōng)率(shuài)控製。

圖7 分布(bù)式光(guāng)伏(fú)發電監測(cè)

5.5 儲能(néng)管理

監(jiān)測(cè)儲能(néng)係(xì)統，電池管理(lǐ)係統(tǒng)(BMS)和儲能變(biàn)流(liú)器(PCS)運(yùn)行，包括運行模式，功率(shuài)控製模(mó)式(shì)，功率，電壓(yā)，電(diàn)流，頻(pín)率(shuài)等預定值信息，儲(chǔ)能(néng)電(diàn)池(chí)充放(fàng)電(diàn)電壓，電流，SOC，溫度，根據企業峰(fēng)穀特(tè)點(diǎn)和電價(jià)波動以及(jí)上(shàng)級平(píng)台指令設(shè)置(zhì)儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)的充(chōng)放電(diàn)策(cè)略(lüè)，控製(zhì)儲(chǔ)能係統充(chōng)放電(diàn)，實現(xiàn)削峰填穀，降低企業用電成本(běn)。

圖8 儲(chǔ)能(néng)管理

5.6 充(chōng)電樁(zhuāng)運營(yíng)管(guǎn)理(lǐ) 

監測(cè)企(qǐ)業充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)的運(yùn)行狀(zhuàng)態(tài)，提供充電(diàn)樁收(shōu)費管(guǎn)理和(hé)狀態監(jiān)測(cè)功(gōng)能，並(bìng)根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變(biàn)化和(hé)虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)的(dí)調(tiáo)度指令調節(jié)充(chōng)電樁的(dí)充電功率，使企(qǐ)業微(wēi)電(diàn)網(wǎng)穩(wěn)定(dìng)安全運行。

圖9 充(chōng)電(diàn)樁管理

5.7 需(xū)求(qiú)響應

根據企(qǐ)業負荷波動數據(jù)，再(zài)結合(hé)虛擬電(diàn)廠(chǎng)的(dí)調(tiáo)度指令(líng)，決(jué)定以何(hé)種(zhǒng)方(fāng)式參(cān)與(yǔ)電網需求響(xiǎng)應，平台可通(tōng)過(guò)給(gěi)儲(chǔ)能(néng)係(xì)統(tǒng)下發控(kòng)製(zhì)策略，調(tiáo)整充(chōng)發(fā)電(diàn)時(shí)間。平(píng)台(tái)在需(xū)求響(xiǎng)應時間段(duàn)調整可控負荷(hé)功率(shuài)，停止給(gěi)可中斷負(fù)荷(hé)供電，並且(qiě)可以(yǐ)根(gēn)據(jù)企業(yè)可(kě)控(kòng)負(fù)荷數據製(zhì)定需(xū)求響應控製策略(lüè)，實(shí)現(xiàn)一鍵(jiàn)響應(yīng)。

圖10 企業微電(diàn)網(wǎng)數(shù)字(zì)化係統需(xū)求(qiú)響(xiǎng)應示意圖(tú)

5 微電網(wǎng)數(shù)字化係統(tǒng)硬(yìng)件設(shè)備

安科瑞針(zhēn)對(duì)企業微(wēi)電網(wǎng)數(shù)字化(huà)係(xì)統(tǒng)除了軟(ruǎn)件外(wài)，還(huán)具(jù)備(bèi)現場傳(chuán)感器(qì)，智能網關(guān)等設備，組(zǔ)成(chéng)了完整的(dí)“雲-邊(biān)-端”數字化(huà)體(tǐ)係，具體包(bāo)括高(gāo)低壓(yā)配(pèi)電綜(zōng)合保(bǎo)護和監測產(chǎn)品(pǐn)，電(diàn)能質(zhì)量(liáng)在綫監測裝置，電(diàn)能(néng)質(zhì)量治理，照(zhào)明(míng)控(kòng)製，新能(néng)源(yuán)充電樁(zhuāng)，電氣消防類解決方案等，可以為企(qǐ)業微(wēi)電網數(shù)字化提(tí)供一(yī)站式服(fú)務能力，部(bù)分設備(bèi)見表1。

表1 企(qǐ)業微(wēi)電網(wǎng)數字(zì)化(huà)建(jiàn)設部分硬(yìng)件(jiàn)設(shè)備

6 結束(shù)語(yǔ)

麵(miàn)向未來(lái)，AcrelEMS企(qǐ)業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化(huà)平(píng)台(tái)將結(jié)合行業(yè)特(tè)點，服(fú)務(wù)“雙(shuāng)碳”目標，積極(jí)利用安科瑞“雲(yún)-邊-端(duān)”的(dí)產品體係(xì)和(hé)企業微電網數字(zì)化技術(shù)積(jī)累(léi)幫助企業(yè)改造傳(chuán)統電網，加速推動(dòng)企(qǐ)業微電網向(xiàng)更(gēng)加(jiā)智慧，更加(jiā)安全(quán)，更加(jiā)友好(hǎo)的能源數(shù)字化升(shēng)級，為促(cù)使(shǐ)區域虛擬電廠(chǎng)建設作出持續貢獻。同時(shí)安科(kē)瑞(ruì)已經建(jiàn)設的數(shù)以千計(jì)的企業微(wēi)電網數字化係(xì)統可能也將根(gēn)據企業(yè)意願成(chéng)為匯聚成(chéng)虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的涓涓(juān)細(xì)流。