安科瑞電氣股份有限公司 201801
从(cong)能源互聯網推(tui)進遇冷，到泛在電力物聯網曾經炙(zhi)手可熱(re)，再到(dao)虚擬電廠重新成為行(xing)業焦點，能源领域正面臨数字化與智能化升級的迫切(qie)需求(qiu)。在電力系(xi)統傳統運營(ying)模式下，需求(qiu)侧響應(ying)、分布(bu)式能源(yuan)接入、储能(neng)調度等環節缺乏高效协同(tong)機製，造(zao)成资源配置效率低(di)下。随着(zhe)新型電力系統建設不断(duan)推進，虚擬電廠作為聚合(he)可調節负荷资(zi)源、優化電網運行的(de)關键技術(shu)，正迎來发展窗口(kou)期。
南方電網深圳供(gong)電局與南網科研院(yuan)在電網智能化建設中取得關键突破。根據南方財經報(bao)道，该項目於5月19日至30日(ri)期間，依托5G專用(yong)切片技術的低(di)時延、高可靠特性，在國内首次(ci)完成了虚擬電廠調頻技術的實际驗證工作。虚擬電廠通過聚合分(fen)布式能源、可控负荷(he)等多類型(xing)资源，實現集中調度管(guan)理，其調頻能力的成(cheng)功驗證表明深圳虚擬電廠已(yi)基本具備實體電廠的功能屬性。
盡管我國(guo)虚擬電廠建設尚處於概念驗(yan)證和試點阶段，但由於可為電力稳定供(gong)應提供保駕(jia)護航的作用，虚擬電廠指(zhi)数近年以(yi)來震荡上升，引发市場(chang)廣泛關注。同時(shi)，伴随着虚擬電(dian)廠走紅(hong)，頻迎政策利(li)好，能(neng)源物聯網企業在2023年的寒氣(qi)中逆勢成长，贏得先機。
爆火的虚擬電廠，昭(zhao)示新風口
在極端氣候背景下，今年的熱浪強度(du)引发了全社會關(guan)注。據(ju)上海市(shi)氣象局官微消息，5月29日13時09分，徐(xu)家匯(hui)站氣温達36.1℃，这一数值(zhi)打破了百(bai)年來当地5月份氣温的历史紀錄，创造(zao)了同期測量史(shi)上的新高。
伴随着城鎮化(hua)進程加快和生活水(shui)平提升，居民用電(dian)需求急劇攀升(sheng)，叠加工業(ye)用電居高不下的現状，盡管我國发(fa)電量(liang)连年保持增长勢头，但電力紧张情(qing)况仍然持(chi)續加劇。今年(nian)4月份(fen)，我國总发電量(liang)達6583.5億千瓦時，同比增长8.18%，反映(ying)出電力生(sheng)產能力的提升。然而，據國家能源局预估，2023年(nian)全國至大的(de)電力负荷將比去年有较大增长，電力供需矛盾進一步(bu)凸顯，我(wo)國電力供應將呈現紧(jin)平衡状態。
在(zai)電力资源持續紧张的当下(xia)，数智(zhi)化手段能否為(wei)電力系統提供全新助力？答案当然是肯定的，虚擬電廠就在这一背(bei)景下乘勢而起。通俗來說(shuo)，虚擬(ni)電廠就是虚擬化的发(fa)電廠，它並不具備實體发電廠(如火(huo)力(li)发電廠)本身 ，而是一種管理模式或(huo)者說是一(yi)套系統，其核心思想(xiang)就是把(ba)各類分散可調電源和负荷匯聚起來，通(tong)過数字化的手段形成一(yi)個虚擬的“電廠”來做統一的管(guan)理和調度，同時作為主體參與電(dian)力市場。
虚擬電廠之(zhi)所以引(yin)起關注，在於其可為電力稳(wen)定供(gong)應提供保駕護航的作用。随(sui)着具有間歇性特點的新能源在電(dian)力系統中占比提升，電力负荷弹性面(mian)臨(lin)挑战，而虚擬電廠(chang)具有聚集资源、調(diao)節流向及(ji)提高效率等功能，有助提升風(feng)光大規模接入時電力系統稳定性及(ji)安全性。在需求侧響應的實际應用中，虚擬電廠可通過协調多類负荷资(zi)源形成聚合體，實現對電網運行状態的精準匹配。例如，在用(yong)電高峰時，虚擬電廠可實現大批(pi)商場负荷與(yu)電網的互動，通(tong)過將商場室内温度提(ti)升1至2摄氏度，在顧客几乎无覺察的情况下，大幅降(jiang)低商場空調(diao)负荷，缓解(jie)電網用電壓力。
虚擬電廠作為電力系統調節的新型手段，相(xiang)比傳統火電(dian)廠具有顯著的成本優勢。根據(ju)國家電網的測算数據(ju)，要通過火電廠實現電(dian)力系統削峰(feng)填谷、满足5%的峰(feng)值负荷需(xu)要投资4000億元(yuan)，而虚擬電(dian)廠仅需投资500億元至600億元(yuan)，成本約為火電廠(chang)的1/8至1/7。
在種(zhong)種優勢(shi)背景下，虚(xu)擬電廠概念(nian)股持續攀升，这一現象反映出资本市場對新型電力(li)調度模式的看好(hao)。事實上，虚擬電廠早已不是新鮮(xian)事(shi)物，而是經历了多年探索與驗證的(de)實际(ji)應用。我國"十三五"時期就已經開展了虚擬電(dian)廠試(shi)點工作，在全(quan)國範(fan)围内部署多個虚擬電廠項目，通過實际運營积累了(le)大量經驗和数據支撐(cheng)。2022年6月山西省能源(yuan)局发布的《虚擬電廠建(jian)設與運營(ying)管理實施方案》，明(ming)確虚擬電廠的分類類(lei)型、入市流(liu)程、技術規範等具(ju)體要求，成為全國首(shou)份省級虚擬電廠實施(shi)方案，為其他地區提供了製度借鉴。
去年8月在深圳成立的(de)虚擬電廠管理中心，作為國内的同類管理機構，標志着虚(xu)擬電廠在國内邁入快速发展新阶段(duan)。虚擬電廠的走紅對於能源電力行業而言並(bing)非意(yi)外，这反映了整個電力系統在轉型升級過程中(zhong)的現(xian)實需求。新京報貝壳財經記者(zhe)了解到，随着(zhe)風(feng)電、光伏等新能源大規模(mo)接入(ru)電網，虚擬電廠通(tong)過聚合分散(san)的储能、可調節(jie)负(fu)荷等资源，可以有效提升電力系統的稳定性及安(an)全性，同時其(qi)調峰成本相比傳統火(huo)電調峰具有明顯優勢。
近日，國家(jia)標準化管理委員會更(geng)是发布消息称，《虚擬(ni)電廠管理規範》《虚(xu)擬(ni)電廠资源配置與評估技術規範》兩項國家標準获批立項，这意味着我國虚擬(ni)電廠建設將有(you)國家統一管理規範。
盡管虚擬電廠在能源(yuan)领域的關注度持續(xu)上升，但我國虚擬電廠建設目前仍(reng)處於概念驗證(zheng)和試點阶段，尚(shang)未形成成熟的商業(ye)模式。从現(xian)阶段的運作機製看，我國的虚擬電廠以邀約型(xing)為(wei)主，由政府(fu)機構或電力調(diao)度機構向市場參與者发出需求邀約信號，由负荷聚合商(shang)和虚擬電廠組織者進行资源协(xie)調，通過削峰(feng)填谷等需(xu)求響應措施來平衡電網负荷，並从電網電价补贴中获(huo)取相(xiang)應的經濟效益。这種(zhong)模式表明，当前虚擬電廠的市場規模(mo)仍然十分(fen)有限，尚(shang)存在较大的发展空間。
虚擬電廠，能否支撐泛在電力物(wu)聯網重(zhong)新起飞？
自2016年2月以來,我國開始逐步推動(dong)能源互聯網建設(she),並先后在全國(guo)開展試點,建(jian)設效果未能满足预期。缺乏配套的商業模式使(shi)得各方资本在實(shi)际投资過程中缺乏积極性。
在2018年3月的關键(jian)節點，國(guo)網冀北電力主导(dao)製定的IEC標準(zhun)虚擬電廠《用例》提(ti)案(an)正式获批立項，標志着國家(jia)電網在虚擬電廠國际(ji)標準编製领域實現了里程碑式的突破。虚擬電廠作(zuo)為(wei)整合分布式能源资源、優化電力調度的新型(xing)電網(wang)形態，其標準化建設對於推(tui)動能源結構調整具(ju)有重要意義。
2019年1月,國家電網公司進一步(bu)提出"三型兩網"发展战略目標,旨在(zai)建立智能電網與泛在電力物聯網有機聯合的國际能源互聯網企業(ye)。这一战(zhan)略目標的提出,源於新能(neng)源大(da)規模接入、電力消(xiao)費多(duo)樣化等能源產業面臨的深層次挑战。泛在電力物聯網建設(she)背景下,強調建設各級電網协調发展、状態感知、信息處理的(de)坚強智能電網和泛在(zai)電力物聯網,通過(guo)物聯網、云計算等技術手(shou)段實現電網運行的全面感(gan)知和智能化管理。
虚擬電廠的(de)核心在於聚合與通信。分布式電源(yuan)、分布式(shi)储(chu)能、可控负荷、充電(dian)桩等不(bu)同類型的分布式资源就像是散落的"沙"，通過虚擬電廠技術的賦能，这些看似零(ling)散的(de)"沙"被逐步(bu)聚拢利用(yong)、整合协(xie)同，在電網調度中形(xing)成巨大的"寶(bao)藏"。
在(zai)新型電力系統的構建過程中，虚擬電廠(chang)提供的是平衡服務而非單(dan)純的電能量交付，其核心定位是一種市(shi)場(chang)化管理模式，能够通過价格機製(zhi)對(dui)電力供需風险進行有效管理。虚擬電廠運營模式充分利(li)用市(shi)場激勵規則，依托(tuo)優化、协調和控(kong)製等技術手段，將光伏、風(feng)電(dian)、储能、可調负(fu)荷(he)等分布式能源资源進行聚合，使其參與到電力市場交易(yi)與電力系統運行之中(zhong)。
上述内容摘(zhai)自微信公衆號数智銳角所发表的文章(zhang)《深圳經驗，趟出了一条電力物聯網大道》，该篇報道由作(zuo)者不二撰寫，深入探(tan)討了深圳(zhen)
泛在電力物聯網、能源互聯網與(yu)虚擬電(dian)廠
泛在電力物聯網的建設為能源互聯網構建(jian)提(ti)供了有力支撐，也(ye)為虚擬電(dian)廠建設與實施提供了技術驅動力。某種程度(du)上來講(jiang)，虚擬電廠是泛在電力物聯網的具(ju)體形式和基本(ben)單元，兩者相(xiang)辅相(xiang)成、紧密結合。國家(jia)電網2019年发布《泛在電力物聯網2020年重點建設任務大纲》以來，虽然泛在電力物聯網和能源互聯網建設進展在某些(xie)阶段出現(xian)了放缓，但始終在為企(qi)業的產品生態指导(dao)发展方向。在分布式能源、储能、充電桩、電動汽车等電力終端侧资源的接(jie)入與(yu)聚合方面，泛在(zai)電力物聯網提供(gong)了關键的数據感知與信息交互能力。
安科瑞電氣针對企業微電網能效管理领域進行了(le)系統的技術积累與應(ying)用拓展。根據泛在電力物(wu)聯網建設的(de)总體要求，公(gong)司在企(qi)業微電網"源-網-荷-储-充"各(ge)個環節加大研发投入力度，涵盖分布式(shi)電源接入(ru)、電(dian)網架構優化、用戶侧需(xu)求響應、储能系統(tong)調度(du)、電(dian)動汽车充電(dian)等核心環節。AcrelEMS企業微電網能效管理系(xi)統經历了从1.0到3.0的多代迭代升級，功能覆盖範围不断擴大。该系統通(tong)過物聯網感知、大数據分(fen)析(xi)、云計算(suan)處理等技(ji)術手段，可實現企業電力监控、能耗(hao)統計分析、负(fu)荷(he)预測、照明(ming)控製、主要负荷监(jian)控、充電桩(zhuang)運營管理、光伏(fu)发電监控、储能(neng)管理(li)、需求響(xiang)應等(deng)多項功能。系統在提高企業配電和用電智(zhi)能化水平的(de)同時，帮助企業實現用電可靠(kao)、安全、節約、有序的目標。在虚擬電(dian)廠整體框架中(zhong)，AcrelEMS可作為子系統參與虚擬電廠的聚合控(kong)製與(yu)协調調度，从而促(cu)進虚擬(ni)電廠快速发展。
圖1 AcrelEMS企業微電網能效管理系統
AcrelEMS企業微電網能效管理系統
AcrelEMS能(neng)源管理系統(tong)面向企業的高低壓變配電運維需求，對配電網絡中的變壓器(qi)、断路器、直流屏(ping)、母排、无(wu)功补偿柜(gui)以及電缆等關键配電設備進行全方位的實時监測與控製管理。该系統對設備的電氣參数、運行状態以及(ji)接點温度進行持續采集(ji)和分析，同(tong)步监測企業微電網主要回(hui)路的電能質量情况，並根據监測結果進行(xing)相應的治理措施(shi)。
圖2 配電监控
针對企業分布式光伏電站的全(quan)面運維(wei)管理，系統监測逆變器(qi)運行(xing)数據、光(guang)伏发電效率分析、发電量及收益統(tong)計以及光伏发電功率控製等各環節(jie)，支持實(shi)時掌握電站運行状態與經(jing)濟
圖3 光伏发電监控
监測储能系(xi)統（EMS）、電池管(guan)理系統(BMS)和(he)储能變流器(PCS)運行模式、控(kong)製策略，监測電池電流、温度、SOC/SOH，檢測直流系統絕缘状况，並根據企業峰谷(gu)特點和電价波動以及上級平臺指令設置储能系統的充放電策略(lve)，控製储能系統(tong)充放(fang)電，實現削峰填(tian)谷(gu)，降低企(qi)業用(yong)電成本。
圖4 储能系統监控
系統通過對企業(ye)历史负荷数據的深入分析，結合天氣(qi)因(yin)素、企業生產計劃等(deng)多維度信息(xi)，能够準確预測企業下個(ge)周期的功率需求變化趨勢和(he)光伏发電功率曲線走勢，為企業提前安(an)排能源計(ji)劃、申報需求響應等工作提供数據支(zhi)持，帮助(zhu)優化電力资(zi)
圖5 发電功率预測
通過對企業電力、水资源、燃氣等多種能源消(xiao)耗的系統采集與监(jian)測，進行(xing)分類分項的能耗統計工(gong)作，並基於建筑面积或(huo)產品產量等基準單位計算能(neng)耗指標與變化趨勢，同時對主要用能設備的運行效率進行能效基準對標與(yu)诊断(duan)分析，進而核(he)算企業各環節的碳排放(fang)数據，為企業製定碳達峰、碳中和目標與實施路線(xian)
圖6 能耗分析功能
在現代企業運營中，智能照明控製功能通過多維(wei)度的控製方式满足不同場景需(xu)求，可根據企業具體情况灵(ling)活實(shi)現定時控製、光照感應控(kong)製(zhi)、場(chang)景控製、調光控製等多種模式(shi)。系統集成紅外(wai)傳感(gan)器與超聲波傳感器等感知裝置，能够精準识別人員活動状態，實現人來燈亮、人走燈滅的(de)智能聯動效果。
圖7 照明控製功能
针對企業(ye)部署的充電桩設施，该系統可(ke)實時监測其運行状態，提供充電桩收費管理和(he)状態监測(ce)功能，並能够根據企業實時负荷率變化和需求侧管(guan)理平臺下達的指令灵活調節充電(dian)桩功率輸出，確保企業用電秩序(xu)井然(ran)，同時有效響應上級平臺的功率需求指
圖8 充電桩管理
根據企業负荷波(bo)動数據，再結合上級平臺的調度指(zhi)令，決定(ding)以何種方式參與(yu)電網需求響應，平臺可(ke)通過給储能系統下发控製策略，調整充(chong)发電(dian)時間。平臺在需(xu)求響應時間段調整可控负荷功(gong)率，停止給可中断(duan)负荷供(gong)電，並且可以根據企業可控负(fu)荷(he)数據製定需求響應控製策略，實現一键響(xiang)應(ying)。
企業微電網能效管理系統硬件設備(bei)
安科瑞構建了涵盖能源互聯(lian)網(wang)"云-边-端"完整闭環的產品生態系統(tong)。在終端設(she)備層面，公司提供(gong)智能網關、高低壓配電綜合保護和监測(ce)產品、電能質(zhi)量在線监測裝置、電能質量治理設(she)備、分項(xiang)計量系統、照明控製方案、新能源充電桩以及電氣(qi)消防類解決(jue)方案等多維度產品線。
結束语
从能源互聯網概念提出，到泛在電力物聯網興盛一(yi)時，再到(dao)虚擬電廠走向(xiang)火爆，能源领域(yu)亟需更進一步的数智化发展。如今，随着新型電力系統(tong)建設推進(jin)，虚擬電廠有望迎來快速(su)发(fa)展，随之企業侧的能源数字化也將迎來新一轮的高潮(chao)。
工矿企業
