虛擬(ni)電(dian)廠的(de)企業微電(dian)網的(de)數字(zi)化平臺系統(tong)

作為(wei)典型的(de)人口聚(ju)集、負(fu)荷密(mi)集區(qu)域(yu)，上(shang)海(hai)市具(ju)有(you)外(wai)來電(dian)比例(li)高(gao)、本地資源(yuan)稟賦(fu)不(bu)足的(de)特點(dian)。從(cong)發(fa)電(dian)側角度(du)來看，近年(nian)來上(shang)海(hai)風(feng)、光(guang)等(deng)新(xin)能(neng)源發(fa)電(dian)裝機比(bi)例(li)逐年提(ti)升，傳(chuan)統(tong)的(de)火(huo)電(dian)逐漸(jian)成(cheng)為(wei)調節(jie)性發電(dian)資源(yuan)；從(cong)負(fu)荷側角度(du)來看上(shang)海(hai)以(yi)第(di)三產(chan)業為(wei)主，夏(xia)冬兩(liang)季負荷峰谷差逐(zhu)年拉(la)大(da)，峰谷差至(zhi)高可達48.5%（1312萬kW）。與(yu)此(ci)同時上(shang)海(hai)商(shang)業建(jian)築密(mi)集，可調節(jie)負(fu)荷資(zi)源超(chao)過(guo)8760MW，其(qi)中(zhong)包括(kuo)工業(ye)負荷1230MW、商(shang)業負(fu)荷2160MW、電(dian)動(dong)汽車(che)負(fu)荷1000MW等(deng)，加(jia)之(zhi)上(shang)海(hai)的(de)企業微電(dian)網數(shu)字(zi)化程(cheng)度(du)比(bi)較(jiao)高(gao)，所以虛擬(ni)電(dian)廠在(zai)上(shang)海(hai)有(you)得天(tian)獨(du)厚(hou)的(de)發展條件(jian)，上(shang)海(hai)市也(ye)成(cheng)為(wei)建(jian)設虛擬(ni)電(dian)廠的(de)城(cheng)市之(zhi)壹(yi)，並(bing)且目(mu)前已(yi)取(qu)得(de)壹(yi)定的(de)成效。

(本(ben)文(wen)部分資料(liao)來源(yuan)於(yu)微(wei)信公眾(zhong)號(hao)：電(dian)氣(qi)思享(xiang)《虛擬(ni)電(dian)廠在(zai)上(shang)海(hai)的(de)實踐探(tan)索(suo)》)

上(shang)海(hai)黃(huang)浦(pu)區商(shang)業建(jian)築虛擬(ni)電(dian)廠示(shi)範項目(mu)

2020年(nian)上(shang)海(hai)市公(gong)共(gong)建(jian)築能(neng)耗分析報(bao)告(gao)中(zhong)指出，在(zai)上(shang)海(hai)市建(jian)築的(de)分項用(yong)電(dian)數據(ju)中(zhong)，空(kong)調設(she)備與(yu)照(zhao)明(ming)類(lei)電(dian)器(qi)設備在(zai)用電(dian)總量(liang)占(zhan)據份(fen)額超(chao)過(guo)整(zheng)體(ti)的(de)70%。在(zai)以空(kong)調負(fu)荷、照(zhao)明(ming)負(fu)荷為(wei)主的(de)負荷體(ti)系下(xia)，商(shang)業(ye)建(jian)築中(zhong)的(de)負荷具(ju)有靈(ling)活(huo)可調的(de)性能(neng)，能(neng)夠在(zai)電(dian)力市場(chang)中(zhong)發揮巨(ju)大的(de)調峰作用和(he)經(jing)濟(ji)價值。

黃(huang)浦(pu)區作為(wei)上(shang)海(hai)市商(shang)業(ye)建(jian)築的(de)密(mi)集聚(ju)集區(qu)，擁(yong)有超(chao)過(guo)200幢大(da)型商(shang)業(ye)建(jian)築，並且很(hen)重(zhong)要的(de)壹點(dian)是(shi)在(zai)原有(you)建(jian)築中(zhong)配(pei)備能(neng)耗監測裝(zhuang)置(zhi)，有完備的(de)數字(zi)化基礎(chu)條件(jian)實(shi)施(shi)需求響應項目(mu)。目(mu)前(qian)黃(huang)浦(pu)區內(nei)約(yue)50%的(de)商業建(jian)築接入(ru)了(le)虛擬(ni)電(dian)廠平(ping)臺。根據用(yong)戶(hu)參與(yu)情(qing)況(kuang)，對(dui)資(zi)源(yuan)開展自(zi)動(dong)需求改造，采用(yong)自(zi)動(dong)需求響應技術實(shi)現(xian)對(dui)用(yong)戶(hu)側設備的(de)調控。截止2021年(nian)，上(shang)海(hai)市黃(huang)浦(pu)區智(zhi)慧虛擬(ni)電(dian)廠平(ping)臺已(yi)納(na)入(ru)黃(huang)浦(pu)區商(shang)業樓宇130幢，註冊響(xiang)應資(zi)源約(yue)60MW商業(ye)建(jian)築需求響應資(zi)源，包含(han)了冷(leng)水機組(zu)、風冷(leng)熱泵(beng)、電(dian)熱鍋(guo)爐(lu)、動(dong)力照明(ming)、充(chong)電(dian)樁等(deng)大(da)量可控用電(dian)設備。黃浦(pu)區虛擬(ni)電(dian)廠實(shi)現(xian)了在(zai)不降(jiang)低(di)用戶(hu)用能(neng)體(ti)驗(yan)的(de)前提(ti)下，針對用戶(hu)的(de)壹樓壹策(ce)個(ge)性化定制。

上(shang)海(hai)嘉(jia)定區泛(fan)在(zai)電(dian)力物聯(lian)網智(zhi)慧充放電(dian)示範試(shi)點(dian)項目(mu)

嘉(jia)定(ding)是(shi)上(shang)海(hai)汽(qi)車(che)產(chan)業聚(ju)集地，嘉定(ding)供(gong)電(dian)公司(si)與(yu)國(guo)網電(dian)動(dong)汽車(che)服(fu)務(wu)有(you)限公(gong)司合(he)作開展泛(fan)在(zai)電(dian)力物聯(lian)網智(zhi)慧充放電(dian)示範試(shi)點(dian)項目(mu)，應用(yong)V2G技術和(he)有(you)序(xu)充(chong)電(dian)技術，統(tong)籌協(xie)調電(dian)動(dong)汽車(che)與(yu)電(dian)網電(dian)力電(dian)量平(ping)衡(heng)，有效(xiao)地提(ti)高電(dian)動(dong)汽車(che)與(yu)電(dian)網協(xie)調運(yun)行的(de)有序(xu)性、可靠性、經(jing)濟(ji)性，實現(xian)電(dian)動(dong)汽車(che)、儲能(neng)、分布式電(dian)源、微(wei)電(dian)網等(deng)新(xin)型用(yong)能(neng)設備的(de)即插(cha)即(ji)用、數據感(gan)知(zhi)、采(cai)集和(he)控(kong)制，統(tong)壹協(xie)調，有(you)序(xu)運(yun)行。智慧有序(xu)充(chong)電(dian)建(jian)設通過對(dui)用戶(hu)充電(dian)行為(wei)、用能(neng)行為(wei)的(de)靈活(huo)引導(dao)與(yu)主(zhu)動(dong)調控(kong)，降低(di)配(pei)變(bian)峰值負荷超(chao)過(guo)30%，將(jiang)80%充(chong)電(dian)量優(you)化調整(zheng)到(dao)了配(pei)變(bian)負(fu)荷低(di)谷時段(duan)，使配(pei)變(bian)接納充(chong)電(dian)樁能(neng)力提(ti)高4倍(bei)，顯(xian)著提(ti)升配(pei)電(dian)網資(zi)源(yuan)利(li)用(yong)率，實現(xian)削峰填(tian)谷。

企(qi)業(ye)微電(dian)網數(shu)字(zi)化是(shi)虛擬(ni)電(dian)廠的(de)基礎(chu)建(jian)設

從(cong)黃(huang)浦(pu)區的(de)商業建(jian)築虛擬(ni)電(dian)廠示(shi)範試(shi)點(dian)項目(mu)和(he)嘉(jia)定區泛(fan)在(zai)電(dian)力物聯(lian)網智(zhi)慧充放電(dian)示範試(shi)點(dian)項目(mu)來看，虛擬(ni)電(dian)廠的(de)建(jian)設對電(dian)網調(tiao)峰填(tian)谷、利(li)用(yong)新能(neng)源的(de)提(ti)升作用是(shi)巨(ju)大的(de)，帶來的(de)經(jing)濟(ji)效益(yi)也(ye)非常明(ming)顯(xian)。

上(shang)海(hai)之(zhi)所以成(cheng)為(wei)建(jian)設虛擬(ni)電(dian)廠的(de)城(cheng)市之(zhi)壹(yi)，並(bing)且能(neng)快速(su)取得(de)成效的(de)主要原因(yin)有(you)以(yi)下(xia)幾點(dian)：壹是(shi)上(shang)海(hai)是(shi)商業(ye)非常發達的(de)大都(dou)市，同時也是(shi)電(dian)動(dong)汽車(che)存(cun)量很(hen)高的(de)城(cheng)市，用(yong)戶(hu)負荷中(zhong)空(kong)調、照(zhao)明(ming)和(he)充(chong)電(dian)樁所占比(bi)例(li)比較大(da)，季節(jie)因(yin)素容易導(dao)致峰谷差大(da)，需要有壹(yi)定的(de)調峰填(tian)谷手(shou)段(duan)來促(cu)進充(chong)分消納(na)新能(neng)源，維(wei)持(chi)電(dian)網穩(wen)定(ding)運(yun)行；二是(shi)以空(kong)調、照(zhao)明(ming)和(he)充(chong)電(dian)樁為(wei)主的(de)商業負荷具(ju)有靈(ling)活(huo)可調的(de)特點(dian)，大規模(mo)的(de)可控負荷聚(ju)合(he)是(shi)虛擬(ni)電(dian)廠的(de)必要條件(jian)；三(san)是(shi)上(shang)海(hai)的(de)商業建(jian)築基本(ben)都(dou)配(pei)備能(neng)耗監測裝(zhuang)置(zhi)和(he)能(neng)源管理(li)系統(tong)，已(yi)經(jing)實(shi)現了(le)建(jian)築能(neng)源的(de)數字(zi)化管理(li)，有(you)完備的(de)數字(zi)化基礎(chu)建(jian)設實施虛擬(ni)電(dian)廠的(de)需求響應，這(zhe)樣便能(neng)以較(jiao)快的(de)速度(du)和(he)較(jiao)少的(de)成本實現虛擬(ni)電(dian)廠的(de)搭建(jian)和(he)運(yun)行，不存在(zai)很(hen)多地區企(qi)業(ye)微電(dian)網數(shu)字(zi)化水平(ping)低(di)的(de)瓶頸(jing)制約(yue)。

怎(zen)麽(me)建(jian)立(li)企(qi)業(ye)微電(dian)網數(shu)字(zi)化

安(an)科(ke)瑞在(zai)上(shang)海(hai)參(can)與(yu)了(le)眾(zhong)多的(de)企業微電(dian)網數(shu)字(zi)化建(jian)設項目(mu)，比(bi)如(ru)上(shang)海(hai)某(mou)區191棟商業(ye)辦(ban)公(gong)建(jian)築的(de)能(neng)耗數字(zi)化管理(li)系統(tong)(見(jian)圖1)、嘉定區140多所學校(xiao)的(de)配(pei)電(dian)數字(zi)化運(yun)維(wei)系統(tong)(見(jian)圖2)、張江園(yuan)區31棟建(jian)築的(de)用電(dian)管理(li)系統(tong)等(deng)，數(shu)量眾(zhong)多的(de)微電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)匯聚(ju)成(cheng)了(le)上(shang)海(hai)虛擬(ni)電(dian)廠建(jian)設的(de)基礎(chu)。

圖1 191棟商業辦(ban)公(gong)建(jian)築能(neng)耗數字(zi)化管理(li)系統(tong)

圖2 嘉定區140所學校(xiao)配(pei)電(dian)數字(zi)化運(yun)維(wei)系統(tong)

企(qi)業(ye)微電(dian)網的(de)數字(zi)化系統(tong)(EMS)包含(han)安(an)裝(zhuang)於現(xian)場(chang)的(de)傳感(gan)器(qi)、智能(neng)網關(guan)和(he)微(wei)電(dian)網數(shu)字(zi)化軟件(jian)。傳(chuan)感(gan)器(qi)用於(yu)監測和(he)控(kong)制建(jian)築的(de)負荷設(she)備和(he)分布式發(fa)電(dian)設備(系統(tong))，現場(chang)傳感(gan)器(qi)的(de)數據接入(ru)邊(bian)緣計算智(zhi)能(neng)網關(guan)，每個(ge)智能(neng)網關(guan)可以看做是(shi)壹個(ge)區域指揮部，采(cai)集所接傳感(gan)器(qi)數據(ju)進(jin)行(xing)協(xie)議轉換後上(shang)傳EMS或(huo)轉(zhuan)發(fa)第(di)三方(fang)平臺，網關(guan)可以根據預(yu)設(she)閾值或自(zi)動(dong)學習(xi)來執行(xing)邏(luo)輯(ji)計算，並(bing)執行(xing)EMS的(de)指令。EMS可以看做是(shi)企業(ye)微電(dian)網的(de)指揮部，根據智(zhi)能(neng)網關(guan)上(shang)傳的(de)數據生成(cheng)各(ge)類圖表、控制策略(lve)和(he)分析結(jie)論，並響應虛擬(ni)電(dian)廠的(de)調度(du)指(zhi)令(ling)，系統(tong)架(jia)構圖如圖3所示。

圖3 企業微電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)(EMS)網絡(luo)架(jia)構

AcrelEMS企(qi)業(ye)微電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)融(rong)合(he)企(qi)業(ye)負(fu)荷側的(de)電(dian)力監控、能(neng)耗統(tong)計、電(dian)能(neng)質量(liang)分析及(ji)治(zhi)理、智能(neng)照明(ming)控(kong)制、主要(yao)用(yong)能(neng)設備監控、充(chong)電(dian)樁運(yun)營管理(li)、分布式光(guang)伏(fu)監控、儲能(neng)管理(li)等(deng)功(gong)能(neng)，用戶(hu)通過壹(yi)個平(ping)臺即可全局、整(zheng)體(ti)的(de)對企業微電(dian)網進(jin)行(xing)進行(xing)集中(zhong)監控、統(tong)壹調(tiao)度(du)、統(tong)壹運(yun)維(wei)，同時滿足企業用電(dian)可靠、安(an)全、節(jie)約(yue)、有序(xu)用(yong)電(dian)要求(qiu)。

微(wei)電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)功能(neng)

5.1 電(dian)力監控

對(dui)企(qi)業高低(di)壓(ya)變配(pei)電(dian)系統(tong)的(de)變壓(ya)器(qi)、斷(duan)路(lu)器(qi)、直流(liu)屏(ping)、母排(pai)、無功補償櫃(gui)及(ji)電(dian)纜等(deng)配(pei)電(dian)相(xiang)關設(she)備的(de)電(dian)氣(qi)參數(shu)、運(yun)行狀態、接點(dian)溫度(du)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)監測和(he)控(kong)制，監測企(qi)業(ye)微電(dian)網主(zhu)要(yao)回路的(de)電(dian)能(neng)質量(liang)並進(jin)行治理，對(dui)故障及(ji)時(shi)處理並發(fa)出(chu)告(gao)警信息，提(ti)高企(qi)業供(gong)電(dian)可靠性。

圖4 電(dian)力監控功(gong)能(neng)

5.2 能(neng)耗分析

采(cai)集企(qi)業(ye)電(dian)、水、燃(ran)氣(qi)等(deng)能(neng)源消(xiao)耗，進行(xing)分類分項能(neng)耗統(tong)計，計算單(dan)位(wei)面(mian)積或(huo)單(dan)位(wei)產(chan)品(pin)的(de)能(neng)耗數據(ju)以及(ji)趨(qu)勢，對(dui)標(biao)主要(yao)用(yong)能(neng)設備能(neng)效進(jin)行能(neng)效診(zhen)斷(duan)，計算企(qi)業(ye)碳排(pai)放(fang)，為(wei)企業(ye)制定碳達(da)峰、碳中(zhong)和(he)路(lu)線提(ti)供(gong)數(shu)據支持(chi)。

圖5 能(neng)耗分析功(gong)能(neng)

5.3 照(zhao)明(ming)控(kong)制

智(zhi)能(neng)照明(ming)控(kong)制功能(neng)可以根據企(qi)業情(qing)況(kuang)實(shi)現(xian)定(ding)時(shi)控制、光(guang)照(zhao)感(gan)應控(kong)制、場(chang)景控制、調光(guang)控(kong)制等(deng)，並(bing)結合(he)紅外(wai)傳感(gan)器(qi)、超(chao)聲(sheng)波傳(chuan)感(gan)器(qi)，實現(xian)人來燈(deng)亮(liang)、人走燈(deng)滅(mie)，並可以根據系統(tong)的(de)控制策略(lve)實(shi)現(xian)集中(zhong)控制，為(wei)企業(ye)節(jie)約(yue)照明(ming)用(yong)電(dian)。

圖6 照明(ming)控(kong)制功能(neng)

5.4 分布式光(guang)伏(fu)監控

監測企(qi)業(ye)分布式光(guang)伏(fu)電(dian)站運(yun)行情(qing)況(kuang)，包(bao)括(kuo)逆變(bian)器(qi)運(yun)行數據、光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)效率(lv)分析、發(fa)電(dian)量及(ji)收(shou)益統(tong)計以(yi)及(ji)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)功率(lv)控(kong)制。

圖7 分布式光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)監測

5.5 儲能(neng)管理(li)

監測儲能(neng)系統(tong)、電(dian)池管理(li)系統(tong)(BMS)和(he)儲能(neng)變流(liu)器(qi)(PCS)運(yun)行，包括(kuo)運(yun)行模(mo)式、功(gong)率(lv)控(kong)制模(mo)式，功(gong)率(lv)、電(dian)壓(ya)、電(dian)流(liu)、頻(pin)率(lv)等(deng)預(yu)定(ding)值信息、儲能(neng)電(dian)池充(chong)放(fang)電(dian)電(dian)壓(ya)、電(dian)流(liu)、SOC、溫(wen)度(du)，根據企(qi)業峰谷特點(dian)和(he)電(dian)價波動(dong)以及(ji)上(shang)級(ji)平(ping)臺指令(ling)設(she)置儲能(neng)系統(tong)的(de)充放電(dian)策略(lve)，控(kong)制儲能(neng)系統(tong)充放(fang)電(dian)，實現(xian)削峰填(tian)谷，降低(di)企業(ye)用(yong)電(dian)成本(ben)。

圖8 儲能(neng)管理(li)

5.6 充(chong)電(dian)樁運(yun)營管理(li)

監測企(qi)業(ye)充電(dian)樁的(de)運(yun)行狀態，提(ti)供(gong)充(chong)電(dian)樁收(shou)費(fei)管理(li)和(he)狀(zhuang)態監測功(gong)能(neng)，並根據企(qi)業負(fu)荷率(lv)變化和(he)虛擬(ni)電(dian)廠的(de)調度(du)指(zhi)令(ling)調(tiao)節(jie)充(chong)電(dian)樁的(de)充電(dian)功率(lv)，使(shi)企業(ye)微(wei)電(dian)網穩(wen)定(ding)安(an)全運(yun)行。

圖9 充電(dian)樁管理(li)

5.7 需求響應

根據企(qi)業負(fu)荷波動(dong)數據(ju)，再結(jie)合(he)虛擬(ni)電(dian)廠的(de)調度(du)指(zhi)令(ling)，決(jue)定(ding)以何(he)種方(fang)式參與(yu)電(dian)網需求響應，平(ping)臺可通過給(gei)儲能(neng)系統(tong)下發(fa)控制策略(lve)，調(tiao)整(zheng)充(chong)發電(dian)時間。平(ping)臺在(zai)需求響應時(shi)間段(duan)調(tiao)整(zheng)可控負荷功(gong)率，停(ting)止給(gei)可中(zhong)斷(duan)負(fu)荷供(gong)電(dian)，並且(qie)可以根據企(qi)業可控負荷數(shu)據制定需求響應控(kong)制策略(lve)，實(shi)現(xian)壹鍵響應。

圖10 企業微電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)需求響應示(shi)意(yi)圖

微(wei)電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)硬件(jian)設(she)備

安(an)科(ke)瑞針對企業微(wei)電(dian)網數(shu)字(zi)化系統(tong)除了(le)軟件(jian)外(wai)，還具備現場(chang)傳感(gan)器(qi)、智能(neng)網關(guan)等(deng)設(she)備，組(zu)成了(le)完整(zheng)的(de)“雲-邊(bian)-端"數字(zi)化體(ti)系，具(ju)體(ti)包(bao)括(kuo)高低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)綜合(he)保(bao)護(hu)和(he)監測產(chan)品(pin)、電(dian)能(neng)質量(liang)在(zai)線監測裝(zhuang)置(zhi)、電(dian)能(neng)質量(liang)治理(li)、照明(ming)控(kong)制、新能(neng)源充(chong)電(dian)樁、電(dian)氣(qi)消防類解決(jue)方(fang)案(an)等(deng)，可以為(wei)企業(ye)微電(dian)網數(shu)字(zi)化提(ti)供(gong)壹(yi)站式服(fu)務(wu)能(neng)力，部分設備見(jian)表1。

表(biao)1 企(qi)業微電(dian)網數(shu)字(zi)化建(jian)設部分硬件(jian)設(she)備