王丹丹

安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定   201801

為典型的人口聚集,、負(fù)荷密集區(qū)域,，上海市具有外來電比例高,、本地資源稟賦不足的特點(diǎn),。從發(fā)電側(cè)角度來看,，近年來上海風(fēng)、光等新能源發(fā)電裝機(jī)比例逐年提升,，傳統(tǒng)的火電逐漸成為調(diào)節(jié)性發(fā)電資源,；從負(fù)荷側(cè)角度來看上海以第三產(chǎn)業(yè)為主，夏冬兩季負(fù)荷峰谷差逐年拉大,，峰谷差達(dá)48.5%（1312萬kW）,。與此同時上海商業(yè)建筑密集，電動汽車保有量總規(guī)模也是第一,，可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源超過8760MW,，其中包括工業(yè)負(fù)荷1230MW、商業(yè)負(fù)荷2160MW,、電動汽車負(fù)荷1000MW等,，加之上海的企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化程度比較高，所以虛擬電廠在上海有得天獨(dú)厚的發(fā)展條件,，上海市也成為建設(shè)虛擬電廠的城市之一,，并且目前已取得一定的成效。

(本文部分資料來源于微信公眾號：電氣思享《虛擬電廠在上海的實(shí)踐探索》)

1上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范項目        

2020年上海市公共建筑能耗分析報告中指出,，在上海市建筑的分項用電數(shù)據(jù)中,，空調(diào)設(shè)備與照明類電器設(shè)備在用電總量占據(jù)份額超過整體的70%。在以空調(diào)負(fù)荷,、照明負(fù)荷為主的負(fù)荷體系下,，商業(yè)建筑中的負(fù)荷具有靈活可調(diào)的性能，能夠在電力市場中發(fā)揮巨大的調(diào)峰作用和經(jīng)濟(jì)價值。

黃浦區(qū)作為上海市商業(yè)建筑的密集聚集區(qū),，擁有超過200幢大型商業(yè)建筑,，并且很重要的一點(diǎn)是在原有建筑中配備能耗監(jiān)測裝置，有完備的數(shù)字化基礎(chǔ)條件實(shí)施需求響應(yīng)項目,。目前黃浦區(qū)內(nèi)約50%的商業(yè)建筑接入了虛擬電廠平臺,。根據(jù)用戶參與情況，對優(yōu)質(zhì)資源開展自動需求改造,，采用自動需求響應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對用戶側(cè)設(shè)備的調(diào)控,。截止2021年，上海市黃浦區(qū)智慧虛擬電廠平臺已納入黃浦區(qū)商業(yè)樓宇130幢,，注冊響應(yīng)資源約60MW商業(yè)建筑需求響應(yīng)資源,，包含了冷水機(jī)組、風(fēng)冷熱泵,、電熱鍋爐,、動力照明、充電樁等大量可控用電設(shè)備,。黃浦區(qū)虛擬電廠實(shí)現(xiàn)了在不降低用戶用能體驗(yàn)的前提下,，針對用戶的一樓一策個性化定制。

2 上海嘉定區(qū)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智慧充放電示范試點(diǎn)項目       

嘉定是上海汽車產(chǎn)業(yè)聚集地,，嘉定供電公司與國網(wǎng)電動汽車服務(wù)有限公司合作開展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智慧充放電示范試點(diǎn)項目,，應(yīng)用V2G技術(shù)和有序充電技術(shù)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)電動汽車與電網(wǎng)電力電量平衡,，有效地提高電動汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的有序性,、可靠性、經(jīng)濟(jì)性,，實(shí)現(xiàn)電動汽車,、儲能、分布式電源,、微電網(wǎng)等新型用能設(shè)備的即插即用,、數(shù)據(jù)感知、采集和控制,，統(tǒng)一協(xié)調(diào),，有序運(yùn)行。智慧有序充電建設(shè)通過對用戶充電行為,、用能行為的靈活引導(dǎo)與主動調(diào)控,，降低配變峰值負(fù)荷超過30%，將80%充電量優(yōu)化調(diào)整到了配變負(fù)荷低谷時段,，使配變接納充電樁能力提高4倍,，顯著提升配電網(wǎng)資源利用率，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。

3 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化是虛擬電廠的基礎(chǔ)建設(shè)       

從黃浦區(qū)的商業(yè)建筑虛擬電廠示范試點(diǎn)項目和嘉定區(qū)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智慧充放電示范試點(diǎn)項目來看,，虛擬電廠的建設(shè)對電網(wǎng)調(diào)峰填谷、高效利用新能源的提升作用是巨大的,，帶來的經(jīng)濟(jì)效益也非常明顯,。上海之所以成為建設(shè)虛擬電廠的城市之一，并且能快速取得成效的主要原因有以下幾點(diǎn)：一是上海是商業(yè)非常發(fā)達(dá)的大都市,，同時也是電動汽車存量*高的城市,，用戶負(fù)荷中空調(diào)、照明和充電樁所占比例比較大,，季節(jié)因素容易導(dǎo)致峰谷差大,，需要有一定的調(diào)峰填谷手段來促進(jìn)充分消納新能源，維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,；二是以空調(diào),、照明和充電樁為主的商業(yè)負(fù)荷具有靈活可調(diào)的特點(diǎn)，大規(guī)模的可控負(fù)荷聚合是虛擬電廠的必要條件,；三是上海的商業(yè)建筑基本都配備能耗監(jiān)測裝置和能源管理系統(tǒng),，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了建筑能源的數(shù)字化管理，有完備的數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)實(shí)施虛擬電廠的需求響應(yīng),，這樣便能以較快的速度和較少的成本實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的搭建和運(yùn)行,，不存在很多地區(qū)企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化水平低的瓶頸制約。

4 怎么建立企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化      

安科瑞在上海參與了眾多的企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)項目,，比如上海某區(qū)191棟商業(yè)辦公建筑的能耗數(shù)字化管理系統(tǒng)(見圖1),、嘉定區(qū)140多所學(xué)校的配電數(shù)字化運(yùn)維系統(tǒng)(見圖2)、張江園區(qū)31棟建筑的用電管理系統(tǒng)等,，數(shù)量眾多的微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)匯聚成了上海虛擬電廠建設(shè)的基礎(chǔ),。

作企業(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)測和控制建筑的負(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或轉(zhuǎn)發(fā)第三方平臺,，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,，并響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令,，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3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,、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,。

5 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)功能

5.1 電力監(jiān)控      

對企業(yè)高低壓變配電系統(tǒng)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,。

5.2 能耗分析       

采集企業(yè)電、水,、燃?xì)獾饶茉聪?，進(jìn)行分類分項能耗統(tǒng)計，計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,。

5.3 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,、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，并可以根據(jù)系統(tǒng)的控制策略實(shí)現(xiàn)集中控制,，為企業(yè)節(jié)約照明用電,。

5.4 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)計以及光伏發(fā)電功率控制,。

5.5 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)和電價波動以及上級平臺指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略,，控制儲能系統(tǒng)充放電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷,，降低企業(yè)用電成本,。

5.6 充電樁運(yùn)營管理         

監(jiān)測企業(yè)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。

5.7 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,，組成了完整的“云-邊-端"數(shù)字化體系，具體包括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,，部分設(shè)備見表1,。

4 結(jié)束語       

面向未來，AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化平臺將結(jié)合行業(yè)特點(diǎn),、服務(wù)“雙碳"目標(biāo),，積極利用安科瑞“云-邊-端"的產(chǎn)品體系和企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)積累幫助企業(yè)改造傳統(tǒng)電網(wǎng)，加快推動企業(yè)微電網(wǎng)向更加智慧,、更加安全,、更加友好的能源數(shù)字化升級，為促進(jìn)區(qū)域虛擬電廠建設(shè)作出持續(xù)貢獻(xiàn),。同時安科瑞已經(jīng)建設(shè)的數(shù)以千計的企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)可能也將根據(jù)企業(yè)意愿成為匯聚成虛擬電廠的涓涓細(xì)流,。