淺(qian)談虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)現(xian)狀(zhuang)及展望(wang)

淺(qian)談虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)現(xian)狀(zhuang)及展望(wang)

江(jiang)蘇安(an)科瑞電(dian)器制造有(you)限(xian)公司(si) 江蘇江陰(yin) 214405

摘(zhai)要：在新(xin)時期環(huan)境(jing)下，人(ren)們對電(dian)力(li)能(neng)源的(de)需(xu)求不斷提(ti)升(sheng)，為(wei)了(le)滿(man)足(zu)人(ren)們的(de)電(dian)能(neng)需(xu)求，越來越(yue)多的(de)供電(dian)系統(tong)和電(dian)力(li)工程(cheng)飛(fei)速(su)發展。這壹方(fang)面(mian)推(tui)動(dong)了(le)電(dian)力(li)事(shi)業(ye)的(de)發展，另壹方(fang)面(mian)也(ye)導(dao)致(zhi)電(dian)力(li)市(shi)場管(guan)理難(nan)度(du)的(de)增(zeng)加(jia)。為(wei)了(le)更(geng)好(hao)實現(xian)電(dian)力(li)市(shi)場高質高效(xiao)管(guan)理(li)與(yu)服(fu)務，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)逐(zhu)漸(jian)得(de)到(dao)了(le)開發與使用。本文(wen)就虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)現(xian)狀(zhuang)進(jin)行(xing)分析(xi)，並(bing)對此技術(shu)發展提(ti)出(chu)展(zhan)望(wang)，來對此技術(shu)進行(xing)深入(ru)認識(shi)。

關(guan)鍵(jian)詞(ci)：虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)；技術(shu)現(xian)狀(zhuang)，技術(shu)展望(wang)

0引言(yan)

近年來(lai)，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)得(de)到(dao)了(le)業內的(de)廣(guang)泛(fan)關(guan)註與(yu)研(yan)究(jiu)，它借助(zhu)的(de)信(xin)息化通信(xin)技術(shu)以及軟件(jian)系統(tong)實現(xian)分布式的(de)發電(dian)、可控的(de)負荷(he)和儲(chu)能(neng)系統(tong)等能(neng)源資源的(de)有(you)效(xiao)聚合(he)。在虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)中(zhong)，關(guan)鍵(jian)性技術(shu)包(bao)括(kuo)了(le)協調控制的(de)技術(shu)、信(xin)息通信(xin)的(de)技術(shu)和智(zhi)能(neng)計(ji)量(liang)的(de)技術(shu)等，它(ta)為配電(dian)網(wang)以(yi)及輸電(dian)網(wang)實現(xian)了(le)現(xian)代化(hua)管理(li)與輔(fu)助(zhu)服(fu)務的(de)手(shou)段。此技術(shu)目前(qian)得到(dao)了(le)迅(xun)速(su)發展，也(ye)取(qu)得了(le)壹定的(de)成果，而其(qi)具有(you)著巨(ju)大(da)的(de)發展潛(qian)力，仍(reng)然還(hai)需要不斷(duan)加強研究(jiu)。

1.虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)概(gai)述

虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)提(ti)出(chu)已經(jing)有(you)十余年了(le)，在北美(mei)和北美(mei)等(deng)國家(jia)已經(jing)開(kai)展(zhan)了(le)壹系列(lie)的(de)項(xiang)目(mu)研(yan)究(jiu)，如荷(he)蘭(lan)功率(lv)的(de)匹(pi)配器和FENIX等(deng)項(xiang)目。而目(mu)前(qian)對虛擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)定(ding)義(yi)還(hai)沒(mei)有(you)統(tong)壹的(de)意見(jian)。按(an)照(zhao)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)運(yun)行(xing)的(de)特點(dian)，可以把虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)概(gai)述成通過(guo)的(de)計(ji)量(liang)、控制和通(tong)信(xin)等，把風(feng)電(dian)、電(dian)動(dong)類(lei)汽車、光(guang)伏的(de)發電(dian)和儲(chu)能(neng)等(deng)各(ge)分布式的(de)能(neng)源實現(xian)聚合(he)，並統(tong)壹參與(yu)到(dao)電(dian)力(li)系統(tong)的(de)調(tiao)度(du)以(yi)及電(dian)力(li)市(shi)場的(de)運(yun)營(ying)中(zhong)，將電(dian)力(li)市(shi)場的(de)價(jia)格(ge)信(xin)號(hao)當(dang)作驅(qu)動，通(tong)過(guo)的(de)控制手段對分布式的(de)能(neng)源以(yi)及大電(dian)網(wang)沖突實現(xian)協調，對分布式的(de)能(neng)源電(dian)網(wang)性(xing)能(neng)提(ti)升(sheng)，促進能(neng)源的(de)利(li)用效(xiao)率(lv)以(yi)及清(qing)潔度(du)提(ti)升(sheng)。

通(tong)過(guo)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)能(neng)夠對具備(bei)電(dian)氣(qi)聯(lian)系、區(qu)域(yu)中(zhong)各種(zhong)分布式的(de)能(neng)源靈(ling)活(huo)整合(he)，對各(ge)類(lei)分布式的(de)能(neng)源運(yun)行的(de)功(gong)能(neng)特性實施綜合(he)，從(cong)而達(da)到(dao)對這些(xie)分布式的(de)能(neng)源配置至(zhi)優化(hua)效(xiao)果。相關(guan)運營(ying)商(shang)借助(zhu)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)可以把用(yong)戶側的(de)熱電(dian)、風(feng)電(dian)、水(shui)電(dian)、光(guang)伏的(de)發電(dian)和可控用能(neng)的(de)用(yong)戶實現(xian)有(you)效(xiao)整(zheng)合(he)，把電(dian)能(neng)向(xiang)用(yong)戶及時分配與傳(chuan)輸(shu)。

2.中(zhong)低壓開(kai)關(guan)櫃電(dian)弧(hu)光(guang)短(duan)路(lu)故(gu)障(zhang)原因(yin)分析(xi)

2.1國外(wai)發展的(de)現(xian)狀(zhuang)

在(zai)21世(shi)紀的(de)初(chu)期，歐美(mei)地(di)區(qu)就(jiu)開始對虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)研(yan)究(jiu)，它(ta)主(zhu)要的(de)目(mu)的(de)是對逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)分布式的(de)發電(dian)實現(xian)有(you)效(xiao)整(zheng)合(he)，降低它(ta)對整(zheng)體電(dian)網(wang)產生的(de)沖擊。對此技術(shu)研究(jiu)的(de)參(can)與(yu)國有(you)很(hen)多，主(zhu)要有(you)美(mei)國、法國、德國、英(ying)國和丹(dan)麥(mai)等(deng)壹些(xie)發達的(de)國家(jia)在(zai)研(yan)究虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)中(zhong)存在(zai)方(fang)向(xiang)的(de)不(bu)同(tong)，主(zhu)要可以分作兩類(lei)，壹類(lei)是以(yi)歐盟(meng)電(dian)力(li)FENIX的(de)項(xiang)目(mu)作為(wei)代表(biao)的(de)技術(shu)路線(xian)，研究(jiu)的(de)是分布式的(de)發電(dian)廠(chang)如何(he)實現(xian)並網(wang)與電(dian)力(li)市(shi)場的(de)運(yun)營(ying)，主(zhu)要目的(de)是為(wei)了(le)讓(rang)分布式的(de)發電(dian)廠(chang)能(neng)夠更(geng)加(jia)充分、更(geng)加(jia)安(an)全和更(geng)加(jia)高效(xiao)地(di)在(zai)電(dian)力(li)市(shi)場內參與(yu)；另壹類(lei)技術(shu)代表(biao)是美(mei)國，其(qi)對需(xu)求響應的(de)計(ji)劃以(yi)及可再生的(de)能(neng)源利(li)用更(geng)加(jia)關(guan)註，主(zhu)要目的(de)是為(wei)了(le)實現(xian)動態和實時(shi)化(hua)供需的(de)平(ping)衡(heng)效(xiao)果。

2.2國內發展的(de)現(xian)狀(zhuang)

在(zai)2015年，我(wo)國國務(wu)院(yuan)就頒(ban)發出(chu)相(xiang)關(guan)文(wen)件，文(wen)件中(zhong)強調了(le)“互聯(lian)網(wang)+"的(de)重(zhong)要性，明(ming)確它是互(hu)聯網(wang)成果和社(she)會(hui)各個領域(yu)實現(xian)深度(du)融(rong)合(he)的(de)形式，要求積極(ji)推(tui)動(dong)技術(shu)的(de)進(jin)步、組織的(de)變革和效(xiao)率(lv)的(de)提(ti)升(sheng)，促進實體經濟(ji)的(de)創(chuang)新力以(yi)及生產力提升(sheng)，從(cong)而形成基於互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)社(she)會(hui)經濟(ji)發展的(de)新(xin)形態。實現(xian)互聯(lian)網和智(zhi)慧能(neng)源的(de)有(you)效(xiao)結合(he)，是促進能(neng)源生產以及消(xiao)費(fei)模(mo)式的(de)革(ge)命(ming)，對提(ti)升(sheng)能(neng)源的(de)利(li)用效(xiao)率(lv)和實現(xian)節能(neng)減排的(de)效(xiao)果，以及提升(sheng)電(dian)力(li)系統(tong)安(an)全穩(wen)定性(xing)具有(you)重(zhong)要的(de)意義，而虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)技術(shu)就是互(hu)聯網(wang)和能(neng)源管(guan)理的(de)融(rong)合(he)體現(xian)。

現(xian)階段，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)在(zai)歐(ou)美(mei)等(deng)壹些(xie)發達國家(jia)電(dian)網(wang)所(suo)投運(yun)啟動的(de)，它(ta)也(ye)是我(wo)國基(ji)於(yu)市(shi)場化(hua)的(de)方(fang)式而運(yun)營(ying)的(de)工程(cheng)，且正式投入到(dao)商(shang)業(ye)的(de)運(yun)營(ying)中(zhong)。此工程(cheng)的(de)運(yun)行(xing)借助(zhu)泛(fan)電(dian)的(de)平(ping)臺(tai)，有(you)著秒級(ji)的(de)感(gan)知(zhi)、存儲(chu)與(yu)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)，能(neng)夠對發電(dian)、供電(dian)、輸(shu)電(dian)等(deng)環(huan)節(jie)的(de)投(tou)資有(you)效(xiao)控制。在工程(cheng)壹期，接入了(le)實時(shi)控制的(de)蓄(xu)熱型電(dian)采暖、智(zhi)能(neng)化(hua)樓宇、可調節的(de)工商(shang)業(ye)、儲能(neng)、智(zhi)能(neng)化(hua)家(jia)居(ju)、分布式的(de)光(guang)伏和電(dian)動(dong)汽(qi)車的(de)充(chong)電(dian)站(zhan)等(deng)泛(fan)在可調的(de)資源，且約(yue)達(da)到(dao)160MW的(de)容(rong)量(liang)。借助(zhu)華(hua)北電(dian)力(li)的(de)調(tiao)峰(feng)輔(fu)助(zhu)市(shi)場，在(zai)2020年時(shi)，冀(ji)北的(de)電(dian)網(wang)夏(xia)天空(kong)調達(da)到(dao)了(le)6000MW的(de)負荷(he)，10%的(de)空(kong)調(tiao)負荷(he)借助(zhu)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)實現(xian)實時(shi)地(di)響應；且蓄熱式的(de)電(dian)采暖具有(you)的(de)負荷(he)借助(zhu)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)實現(xian)實時(shi)地(di)響應，實現(xian)720 GW.h清(qing)潔能(neng)源的(de)增(zeng)發，和63.65萬t二(er)氧化(hua)碳的(de)減排。

在上(shang)海的(de)黃(huang)浦(pu)區(qu)，建(jian)立(li)了(le)“商(shang)業(ye)建(jian)築的(de)虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)"試(shi)點(dian)項(xiang)目，借助(zhu)通(tong)信(xin)和控制等技術(shu)形式，把大(da)量(liang)用(yong)電(dian)設備(bei)的(de)削減負荷(he)能(neng)力(li)當(dang)作虛(xu)擬(ni)的(de)出(chu)力(li)，把此能(neng)力(li)當(dang)作用(yong)電(dian)的(de)負荷(he)側在系統(tong)虛(xu)擬(ni)的(de)發電(dian)機(ji)組接入，實現(xian)市場與(yu)電(dian)網(wang)運(yun)行(xing)的(de)參(can)與(yu)。此項(xiang)目實現(xian)柔性(xing)負荷(he)的(de)響應系統(tong)構建(jian)，處於(yu)冬(dong)夏(xia)兩季的(de)用(yong)電(dian)高峰(feng)階段中(zhong)，此系統(tong)能(neng)夠對商(shang)業(ye)的(de)樓宇內中(zhong)央空(kong)調預設的(de)溫(wen)度(du)、送(song)風(feng)量(liang)和風(feng)機的(de)轉速(su)等參數實施柔性(xing)的(de)調(tiao)節(jie)，對用(yong)電(dian)負荷(he)削減為(wei)電(dian)網(wang)所(suo)釋(shi)放的(de)電(dian)能(neng)。同(tong)時(shi)，柔性(xing)的(de)負荷(he)控制在用電(dian)的(de)低(di)谷(gu)還(hai)能(neng)夠借助(zhu)空(kong)調房間(jian)所(suo)儲熱的(de)能(neng)力(li)，對大(da)量(liang)特性參(can)數的(de)變量(liang)調(tiao)整(zheng)，對空(kong)調(tiao)負荷(he)增(zeng)加，對壹部(bu)分的(de)冷量(liang)提(ti)前(qian)儲存，增(zeng)加(jia)電(dian)力(li)系統(tong)利(li)用率(lv)。

3.虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)展望(wang)

在虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)技術(shu)研究(jiu)中(zhong)，盡(jin)管國內外對它(ta)研(yan)究(jiu)存在(zai)不(bu)同的(de)特色，且控制的(de)手(shou)段也(ye)十分多樣，但行(xing)業(ye)核(he)心(xin)的(de)技術(shu)是基(ji)本類(lei)似的(de)，主(zhu)要包(bao)括(kuo)計(ji)量(liang)技術(shu)、通信(xin)技術(shu)、智(zhi)能(neng)調(tiao)度(du)的(de)決策技術(shu)、信(xin)息安(an)全的(de)防(fang)護(hu)技術(shu)等，在(zai)後續研(yan)發中(zhong)還(hai)需要重(zhong)點(dian)關(guan)註，

在(zai)計(ji)量(liang)技術(shu)方(fang)面(mian)，需(xu)要對用(yong)戶側的(de)電(dian)、氣(qi)、熱、水(shui)等耗(hao)量(liang)實現(xian)準(zhun)確性能(neng)源網(wang)絡，確保其(qi)供需的(de)平(ping)衡(heng)，從(cong)而為(wei)此技術(shu)的(de)調(tiao)度(du)和生產提供準(zhun)確的(de)依(yi)據。

在通(tong)信(xin)技術(shu)方(fang)面(mian)，首(shou)先(xian)控制中(zhong)心(xin)要對各(ge)子系統(tong)內狀(zhuang)態的(de)信(xin)息、電(dian)力(li)用(yong)戶側的(de)信(xin)息和電(dian)力(li)市(shi)場的(de)信(xin)息等接收，後根據此類(lei)信(xin)息采取決策、優化(hua)和調(tiao)度(du)。現(xian)階段，主(zhu)要使用互聯(lian)網、電(dian)力(li)的(de)線(xian)纜(lan)載(zai)波(bo)和虛(xu)擬(ni)的(de)網(wang)等(deng)技術(shu)，後續要以此為(wei)基礎對虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)型通(tong)信(xin)協議以及通用(yong)平(ping)臺(tai)的(de)研(yan)發。

在智(zhi)能(neng)調(tiao)度(du)的(de)決策技術(shu)方(fang)面(mian)，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)需(xu)要實現(xian)對分布式的(de)能(neng)源消(xiao)納、確保電(dian)網(wang)的(de)高效(xiao)安(an)全運行(xing)，而這就要求其對各(ge)個子系統(tong)進行調度(du)的(de)統(tong)籌優化(hua)。因(yin)此，其(qi)控制中(zhong)心(xin)還(hai)要對數學模型和優化(hua)算(suan)法不斷完(wan)善(shan)。

在(zai)信(xin)息安(an)全的(de)防(fang)護(hu)技術(shu)方(fang)面(mian)，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)是壹個對諸多子系統(tong)綜合(he)的(de)大(da)型系統(tong)，它和各(ge)個子系統(tong)都有(you)接口，這就需(xu)要做好(hao)對其(qi)系統(tong)的(de)安(an)全防(fang)護(hu)，對邊界(jie)防(fang)護(hu)和內部(bu)安(an)全的(de)防(fang)護(hu)能(neng)力(li)加(jia)強。根據目前(qian)發展的(de)現(xian)狀(zhuang)與(yu)需(xu)求，需要加強對和虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)相(xiang)適(shi)應的(de)信(xin)息安(an)全技術(shu)研究(jiu)，這也(ye)是後續虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)在(zai)發展中(zhong)要重(zhong)視的(de)內容

4.安(an)科瑞企(qi)業(ye)微(wei)電(dian)網(wang)能(neng)效(xiao)管(guan)理(li)系統(tong)硬(ying)件(jian)設備(bei)

安(an)科瑞具備(bei)能(neng)源互(hu)聯網(wang)“雲-邊-端"的(de)產品(pin)生態系統(tong)，終端設備(bei)包(bao)括(kuo)智(zhi)能(neng)網(wang)關(guan)、高低(di)壓配電(dian)綜合(he)保護(hu)和監測(ce)產品(pin)、電(dian)能(neng)質量(liang)在(zai)線(xian)監測(ce)裝(zhuang)置、電(dian)能(neng)質量(liang)治(zhi)理(li)、分項計(ji)量(liang)、照(zhao)明(ming)控制、新能(neng)源充(chong)電(dian)樁、電(dian)氣(qi)消(xiao)防(fang)類(lei)解(jie)決方(fang)案(an)等(deng)，可以為企(qi)業(ye)微(wei)電(dian)網(wang)能(neng)效(xiao)系統(tong)提供壹站式服(fu)務能(neng)力(li)。

5.結語

綜上所(suo)述，為了(le)更(geng)好(hao)地促進電(dian)力(li)市(shi)場的(de)發展，虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)的(de)技術(shu)研究(jiu)逐(zhu)漸(jian)受(shou)到(dao)了(le)關(guan)註。國內外針(zhen)對虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)也(ye)是建(jian)立(li)了(le)相應的(de)試(shi)點(dian)研(yan)究項目(mu)，並取得了(le)壹定的(de)成果，為了(le)促進其技術(shu)的(de)更(geng)好(hao)運用(yong)，還(hai)需要對其(qi)技術(shu)不斷(duan)深化(hua)研究(jiu)，從(cong)而實現(xian)其功(gong)能(neng)的(de)更(geng)好(hao)發揮(hui)與(yu)應用。

參(can)考文(wen)獻(xian)：

[1]虛(xu)擬(ni)電(dian)廠(chang)技術(shu)現(xian)狀(zhuang)及展望(wang)，張家煦(xu)

[2]虛(xu)擬(ni)發電(dian)廠(chang)研(yan)究(jiu)綜述[J]. 劉(liu)吉(ji)臻(zhen),李明(ming)揚,房方(fang),牛(niu)玉廣(guang). 中(zhong)國電(dian)機(ji)工程(cheng)學報. 2014(29)

[3]綜合(he)能(neng)源技術(shu)路線(xian)研究(jiu)[J]. 楊曉(xiao)巳(si),陶(tao)新磊(lei). 華電(dian)技術(shu). 2019(11)

[4]虛(xu)擬(ni)發電(dian)廠(chang)在(zai)大(da)規(gui)模(mo)風(feng)電(dian)並(bing)網(wang)中(zhong)的(de)應用[J]. 張小敏(min). 電(dian)力(li)建(jian)設. 2011(09)

[5]安(an)科瑞企(qi)業(ye)微(wei)電(dian)網(wang)設計(ji)與應用手(shou)冊2022.05版．