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虛擬化電廠
閱讀:653 發(fā)布時間:2023-6-14
摘要:2023年1月8日,,微信公眾號魚眼看電改(作者俞慶)發(fā)表了文章《虛擬電廠與負(fù)荷側(cè)數(shù)字化》,原文如下:
“虛擬電廠是電力數(shù)字化的一個應(yīng)用方向,,準(zhǔn)確的說,,是負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的發(fā)展方向。所以負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的水平,,以及今后的發(fā)展方向,,決定了虛擬電廠的應(yīng)用未來。
一,、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平很低
從電力的專業(yè)環(huán)節(jié)上,,我們分為“發(fā)電、輸電,、配電,、用電"幾個環(huán)節(jié)(還包括調(diào)度、市場等),。
這里有個概念是交叉的,,即物理的配電網(wǎng),,和配電專業(yè),,并不WQ一致。
對電網(wǎng)來說,,配電專業(yè)管轄的是公共配電網(wǎng),,而公共配電網(wǎng)只是物理配電網(wǎng)絡(luò)的一部分。
對物理配電網(wǎng)來說,,用電環(huán)節(jié)包含對用戶配電網(wǎng)(微電網(wǎng)),、以及連接在電網(wǎng)*末端的各類資源(比如負(fù)荷、分布式發(fā)電,、分布式儲能)的管理,。

從電力數(shù)字化的水平來看,電網(wǎng)數(shù)字化的水平*高,,國網(wǎng)從2006年的SG186“智能電網(wǎng)"工程開始,,每年在自動化、信息化領(lǐng)域百億級別的投資,,大幅度提升了數(shù)字化水平,,南網(wǎng)也不遑多讓。
發(fā)電數(shù)字化水平其次,,這些年各大發(fā)電集團(tuán)在“智慧電廠"的趨勢下,,也大幅提升了發(fā)電領(lǐng)域的數(shù)字化水平。
但是電力用戶的負(fù)荷側(cè)數(shù)字化,一直處于非常低的水平,。管理的基礎(chǔ)是數(shù)字化,,負(fù)荷側(cè)低水平的數(shù)字化,已經(jīng)成為虛擬電廠發(fā)展的*大制約之一,。虛擬電廠是對分散式電力資源管理,,這些管理包括:匯聚、抽象,、調(diào)控,、交互。
虛擬電廠所管理的,,絕大多數(shù)是負(fù)荷側(cè)的資源,,這些資源分布在配電網(wǎng)的*末端。當(dāng)用戶配電(微)網(wǎng)的數(shù)字化和管理水平很低時,,自然對末端資源的管理水平也很低,。
大多數(shù)用戶配電網(wǎng)(在很多用戶意識里,那都不是配電網(wǎng))的管理和數(shù)字化水平,,落后于上一級(公共配電網(wǎng))20年以上,。
雖然都是配電網(wǎng),差距就是這么大,。這種差距,,對公共配電網(wǎng)的管理也帶來很多困擾,比如用戶內(nèi)部故障,,繼電保護(hù)裝置越級跳(用戶配電保護(hù)裝置不動作,,電網(wǎng)保護(hù)裝置動作)。
二,、目前不能靠虛擬電廠提升負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平
緊接著的問題就是,,誰來提升用戶配電網(wǎng)的數(shù)字化水平,是不是靠虛擬電廠的這些第三方就可以,?
但是這里又帶來另一個悖論:虛擬電廠目前是無法持續(xù)盈利的,,甚至虛擬電廠目前的這些盈利,無法彌補(bǔ)負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的投入,。
如果財(cái)務(wù)上單獨(dú)核算,,目前絕大多數(shù)虛擬電廠項(xiàng)目是虧損運(yùn)行的。
這些項(xiàng)目之所以能成立,,有的是因?yàn)殡娋W(wǎng)企業(yè)作為試點(diǎn)項(xiàng)目,,不計(jì)成本的投入(當(dāng)然,其實(shí)也計(jì),,一部分計(jì)入了輸配電價,,另一部分是電力交易中心的交易盈余),;有的是發(fā)電企業(yè)在光伏、儲能投資中,,包含了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化部分投資,;有的是售電業(yè)務(wù)前期承擔(dān)了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化投入,然后把需求響應(yīng)補(bǔ)貼作為邊際收益等,。
虛擬電廠大規(guī)模推廣之前,,需要建立負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的商業(yè)模式,而不是等著虛擬電廠這個商業(yè)邏輯成立,,再去做負(fù)荷側(cè)的數(shù)字化,。
這就有點(diǎn)像:在美團(tuán)、拼多多商業(yè)模式成立以前,,智能手機(jī)已經(jīng)商業(yè)自洽了,,賣智能手機(jī)已經(jīng)可以ZQ了。
否則讓拼多多去送智能手機(jī),,那拼多多的商業(yè)模式肯定是不成立
三,、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化,無法單獨(dú)衡量收益
經(jīng)常有光伏投資方面的朋友問:一個用戶的能源數(shù)字化項(xiàng)目,,ROI怎么算,?是不是可以用節(jié)能量去算投資回報(bào)?
在實(shí)際項(xiàng)目中,,大量的分布式光伏項(xiàng)目(工商業(yè)),,以“目錄電價"為基準(zhǔn),計(jì)算光伏售電價格折扣,,形成一種變相的效益分享型合同能源管理模式,,與用戶簽訂光伏售電合同,。
所以他們自然認(rèn)為負(fù)荷側(cè)能源數(shù)字化投資是不是也帶有這種屬性,。
我的回答是:即使是工商業(yè)分布式光伏,目前已經(jīng)取消目錄電價,,現(xiàn)貨市場的出清價格也呈現(xiàn)波動頻繁,、峰谷價差拉大的趨勢,未來不存在錨定價格,,怎么計(jì)算固定收益率,。
光伏尚且如此,面對負(fù)荷隨生產(chǎn)訂單變化,,訂單跟隨行業(yè)景氣度,、客戶需求度不斷變動,負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的節(jié)能效益很難明確計(jì)算,,怎么算ROI,?
甚至ROI這個概念都不能用于負(fù)荷側(cè)數(shù)字化和虛擬電廠,,因?yàn)镽OI更多的是一種“固定資產(chǎn)投資"的經(jīng)濟(jì)價值計(jì)算方式。
負(fù)荷側(cè)數(shù)字化和虛擬電廠,,本質(zhì)上是一種“企業(yè)服務(wù)",,而非資產(chǎn)投資。
而目前積極投入“虛擬電廠"業(yè)務(wù)的,,自認(rèn)為有先天優(yōu)勢的發(fā)電企業(yè)們,,正是用“建電廠"的,大干快上的投資邏輯,,去理解“軟服務(wù)"的虛擬電廠,。
當(dāng)對一個事物發(fā)展的底層邏輯,認(rèn)知出現(xiàn)偏差,,這個事物的發(fā)展也一定會一地雞毛,。
四、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化,,本質(zhì)是管理意識提升
負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平為什么這么低,?個人認(rèn)為是負(fù)荷側(cè)的企業(yè),能源管理水平較低導(dǎo)致的,。
在實(shí)際項(xiàng)目中,,我們見過很多負(fù)荷側(cè)數(shù)字化工具,只是作為建設(shè)項(xiàng)目的一部分,,在驗(yàn)收以后就沒有發(fā)揮作用,。
為什么工商企業(yè)的能源管理水平較低?這是因?yàn)檫^去處于高速增長階段,,企業(yè)更多的關(guān)心主營業(yè)務(wù)的發(fā)展,,不會關(guān)注作為輔助業(yè)務(wù)的“企業(yè)能源管理",是否產(chǎn)生管理價值,,說白了就是能保證企業(yè)正常生產(chǎn)就好,。
用電企業(yè)的能源管理意識水平,決定了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平,,*終決定了虛擬電廠能否落地,,并持續(xù)前進(jìn)。
從目前來看,,需要進(jìn)一步通過政策影響(比如需求響應(yīng),、能源雙控、碳排放約束),,市場價格信號,,以及專業(yè)的能源服務(wù)等 綜合手段,去推動企業(yè)建立這種意識,,并且通過數(shù)字化和管理,,產(chǎn)生可見價值,。
因此虛擬電廠的推動,不是靠簡單投入數(shù)字化項(xiàng)目,,也不是靠單純的光伏,、儲能、售電,、節(jié)能,,而是一種企業(yè)管理提升,更類似企業(yè)財(cái)務(wù)優(yōu)化或者ERP流程優(yōu)化,。
負(fù)荷側(cè)數(shù)字化,,其實(shí)只是財(cái)務(wù)管理軟件或者ERP軟件,現(xiàn)在多數(shù)的企業(yè)不會問“投資一個ERP,,ROI是多少"這樣的問題了,。
國家為了提升能源消費(fèi)側(cè)的綠色能效水平,無論是以前的節(jié)能服務(wù),、再到分布式光儲建設(shè),、微電網(wǎng)與多能互補(bǔ)等,一直在出 臺相關(guān)政策,,但始終落入“項(xiàng)目投資"的模式,,這是與能源行業(yè)長期以“基建思維"分不開的。
當(dāng)一個行業(yè)進(jìn)入中低速增長期,,原有的建設(shè)思維轉(zhuǎn)換為運(yùn)營思維和管理思維,,這時候才是數(shù)字化的*佳機(jī)會。
房地產(chǎn)行業(yè)從“賣房子"變成“自持物業(yè)運(yùn)營",,將迎來房地產(chǎn)管理數(shù)字化的高峰,。
負(fù)荷側(cè)也是一樣的邏輯,虛擬電廠的深刻意義,,也在于此,。"
1 綜述
看完文章受益頗豐,本文主要是想結(jié)合文章探討電力用戶負(fù)荷側(cè),,也就是企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)方式及其意義,。
虛擬電廠本質(zhì)上是運(yùn)用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),,把數(shù)以千計(jì)的企業(yè)微電網(wǎng)分散的可控負(fù)荷,、充電樁、分布式光伏,、分布式儲能等整合起來,,變成具有一定規(guī)模、可調(diào)節(jié)的負(fù)荷資源和發(fā)電容量,,通過這個看不見的“電廠"來配合大電網(wǎng)的需求響應(yīng),,解決電網(wǎng)峰谷差大,、局部電力供應(yīng)緊張等問題的同時從中獲利,這對電網(wǎng)和用電企業(yè)是雙贏的,。今年以來,,虛擬電廠頻獲政策支持,在行業(yè)內(nèi)掀起發(fā)展熱潮,,主要原因在于我國電力峰谷差矛盾日益突出,,未來在緩解供需矛盾,提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和靈活性上,,虛擬電廠可以發(fā)揮出關(guān)鍵作用,。
虛擬電廠在國外已經(jīng)有比較成熟的運(yùn)行機(jī)制,但是現(xiàn)階段國內(nèi)虛擬電廠真正落地的項(xiàng)目很少,,且大多為試點(diǎn)項(xiàng)目,,如俞慶先生所說一方面是虛擬電廠目前無法持續(xù)盈利;另一方面虛擬電廠的基礎(chǔ)設(shè)施,,也就是數(shù)量眾多的企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化程度太低,,前期需要投入較多的資源先實(shí)現(xiàn)企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化。企業(yè)微電網(wǎng)側(cè)低水平的數(shù)字化,,已經(jīng)成為虛擬電廠發(fā)展的*大制約之一,。
2 怎么建立企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化
企業(yè)的能源管理意識決定了企業(yè)電網(wǎng)的數(shù)字化水平,接下來會有進(jìn)一步的政策(比如需求響應(yīng),、能源雙控,、碳排放約束)和價格激勵機(jī)制去推動企業(yè)建立微電網(wǎng)數(shù)字化,為虛擬電廠的推廣和發(fā)展做好基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),,同時也提高企業(yè)的能源管理意識,,并通過數(shù)字化的能源管理對企業(yè)產(chǎn)生價值。那企業(yè)怎么建立適用于自身的微電網(wǎng)數(shù)字化呢,?
企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)包含安裝于現(xiàn)場的傳感器,、智能網(wǎng)關(guān)和微電網(wǎng)數(shù)字化軟件。傳感器用于監(jiān)測和控制企業(yè)內(nèi)部的負(fù)荷設(shè)備和分布式發(fā)電設(shè)備(系統(tǒng)),,現(xiàn)場傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計(jì)算智能網(wǎng)關(guān),,每個智能網(wǎng)關(guān)可以看做是一個區(qū)域指揮部,采集所接傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后上傳EMS和轉(zhuǎn)發(fā)第三方系統(tǒng),,網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾值或自動學(xué)習(xí)來執(zhí)行邏輯計(jì)算,,并執(zhí)行EMS的指令。EMS可以看做是企業(yè)微電網(wǎng)的指揮部,,根據(jù)智能網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)生成各類圖表,、控制策略和分析結(jié)論,并按照設(shè)置的權(quán)限響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令,,這樣數(shù)量眾多的EMS就構(gòu)成了虛擬電廠的基礎(chǔ),,系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示,。

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)融合企業(yè)負(fù)荷側(cè)的電力監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì),、電能質(zhì)量分析及治理,、智能照明控制、主要用能設(shè)備監(jiān)控,、充電樁運(yùn)營管理,、分布式光伏監(jiān)控、儲能管理等功能,,用戶通過一個平臺即可全局,、整體的對企業(yè)微電網(wǎng)進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度,、統(tǒng)一運(yùn)維,,同時滿足企業(yè)用電可靠、安全,、節(jié)約,、高效、有序用電要求,。
3 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)功能
3.1 電力監(jiān)控
對企業(yè)35kV變電站至0.4kV配電涉及的變壓器,、斷路器、直流屏,、母排,、無功補(bǔ)償柜及電纜等配電相關(guān)設(shè)備的電氣參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài),、接點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)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(jìn)行治理,對故障及時處理并發(fā)出告警信息,,提高企業(yè)供電可靠性,。

3.2 能耗分析
采集企業(yè)電、水,、燃?xì)獾饶茉聪?,進(jìn)行分類分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì),計(jì)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(jìn)行能效診斷,,計(jì)算企業(yè)碳排放,為企業(yè)制定碳達(dá)峰,、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持,。

3.3 照明控制
智能照明控制功能可以根據(jù)企業(yè)情況實(shí)現(xiàn)定時控制、光照感應(yīng)控制,、場景控制,、集中控制、調(diào)光控制等,,并結(jié)合紅外傳感器,、超聲波傳感器,實(shí)現(xiàn)人來燈亮,、人走燈滅,,為企業(yè)節(jié)約照明用電。

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

3.5 儲能管理
監(jiān)測儲能系統(tǒng),、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運(yùn)行,包括運(yùn)行模式,、功率控制模式,,功率、電壓,、電流,、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓,、電流,、SOC、溫度,,根據(jù)企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價波動設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略,,控制儲能系統(tǒng)充放電模式,實(shí)現(xiàn)削峰填谷,,降低企業(yè)用電成本,,見圖6。

3.6 充電樁運(yùn)營管理
監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)充電樁的運(yùn)行狀態(tài),,提供充電樁收費(fèi)管理和狀態(tài)監(jiān)測功能,,并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化和虛擬電廠的調(diào)度指令調(diào)節(jié)充電樁的充電功率,使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行,。

3.7 需求響應(yīng)
根據(jù)企業(yè)負(fù)荷波動數(shù)據(jù),,再結(jié)合虛擬電廠的調(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(fù)荷功率,停止給可中斷負(fù)荷供電,。并且可以根據(jù)企業(yè)可控負(fù)荷數(shù)據(jù)制定需求響應(yīng)控制策略,,實(shí)現(xiàn)一鍵響應(yīng)。

4 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備
安科瑞針對企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)除了軟件外,,還具備現(xiàn)場傳感器,、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備,還包括了高低壓配電綜合保護(hù)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、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)數(shù)字化提供一站式服務(wù)能力,。


4 結(jié)束語
如文章所說“負(fù)荷側(cè)數(shù)字化,,本質(zhì)是管理意識提升",企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)是大勢所趨,,是虛擬電廠發(fā)展的必要條件,,也是企業(yè)自身提高能源管理水平的必要手段。隨著雙碳政策和電改政策的推進(jìn),,要提高能源利用效率,,解決電網(wǎng)峰谷差大的問題,必然會有越來越多的政策工具走上臺面,,包括加大電價浮動,、拉大峰谷電價差、能耗雙控等等,,在這種情況下僅依賴人工的管理是無法適應(yīng)政策和電價變化的,。而提前建立和適應(yīng)了能源數(shù)字化管理的企業(yè)將會更快獲得用電成本的優(yōu)勢,切實(shí)享受電改政策紅利,。