安科瑞(ruì) 鮑靜君

　　作為典型的人(rén)口聚(jù)集(jí)，負(fù)荷密(mì)集區(qū)域(yù)，上海市(shì)具有(yǒu)外來電比例(lì)高(gāo)，本地(dì)資(zī)源稟賦不(bù)足(zú)的特點。從發電(diàn)側(cè)角度來(lái)看，近年來上海風，光等新(xīn)能源發(fā)電裝機比(bǐ)例(lì)逐年提(tí)升(shēng)，傳統(tǒng)的火電(diàn)逐漸(jiàn)成為調節性(xìng)發電(diàn)資(zī)源(yuán)；從負荷(hé)側角(jiǎo)度來(lái)看上海以第三產業為主，夏(xià)冬(dōng)兩季負荷峰(fēng)穀差(chà)逐(zhú)年(nián)拉大，峰穀(gǔ)差達(dá)48.5%（1312萬(wàn)kW）。與此(cǐ)同(tóng)時上海商(shāng)業建築密集(jí)，電動(dòng)汽車保(bǎo)有量總規(guī)模也(yě)是(shì)全國(guó)較高(gāo)，可調節(jié)負(fù)荷資(zī)源(yuán)超(chāo)過(guò)8760MW，其中包(bāo)括工業負(fù)荷1230MW，商(shāng)業負(fù)荷(hé)2160MW，電動汽車(chē)負(fù)荷1000MW等(děng)，加(jiā)之(zhī)上海的企(qǐ)業微電網(wǎng)數(shù)字化程度(dù)比較(jiào)高(gāo)，所(suǒ)以虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)在上海有(yǒu)得(dé)天獨厚的發展(zhǎn)條(tiáo)件(jiàn)，上海市(shì)也成為建設虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的(dí)城(chéng)市(shì)之一(yī)，並且(qiě)目前(qián)已取得(dé)一定的(dí)成效。

　　(本(běn)文(wén)部分(fēn)資料來(lái)源於(yú)微信公眾(zhòng)號：電(diàn)氣思(sī)享(xiǎng)《虛擬電廠在上海的實踐(jiàn)探索》)

　　1上(shàng)海(hǎi)黃浦區商業(yè)建(jiàn)築(zhù)虛(xū)擬(nǐ)電廠示範項目

　　2020年上海(hǎi)市公共建築(zhù)能(néng)耗分析(xī)報(bào)告中指出(chū)，在(zài)上海(hǎi)市建築的分項用(yòng)電(diàn)數據中，空(kōng)調設(shè)備與照(zhào)明類(lèi)電器設(shè)備(bèi)在用電總(zǒng)量(liáng)占(zhān)據份額超過(guò)整體的(dí)70%。在以空調(tiáo)負(fù)荷(hé)，照(zhào)明(míng)負(fù)荷(hé)為主的負(fù)荷體係(xì)下，商(shāng)業建築(zhù)中(zhōng)的(dí)負(fù)荷具(jù)有(yǒu)靈活(huó)可調(tiáo)的性(xìng)能，能夠在電力(lì)市場(cháng)中發揮(huī)巨大(dà)的調峰作(zuò)用和經濟價(jià)值。

　　黃(huáng)浦(pǔ)區(qū)作為(wéi)上海市商業建(jiàn)築(zhù)的密(mì)集(jí)聚(jù)集(jí)區，擁有(yǒu)超(chāo)過(guò)200幢大型(xíng)商業建築(zhù)，並且(qiě)很重(zhòng)要的一點是在原有建築(zhù)中配(pèi)備(bèi)能耗監測裝置，有(yǒu)完備的數字化基礎條件(jiàn)實施需求(qiú)響應項(xiàng)目。目(mù)前黃(huáng)浦區內約(yuē)50%的(dí)商業(yè)建築(zhù)接入(rù)了虛(xū)擬(nǐ)電廠平台。根據用戶(hù)參(cān)與(yǔ)情況，對(duì)優(yōu)良資源(yuán)開(kāi)展(zhǎn)自(zì)動需求(qiú)改(gǎi)造(zào)，采用(yòng)自動需(xū)求響應技術實(shí)現對(duì)用戶側(cè)設備的(dí)調控(kòng)。截止2021年(nián)，上(shàng)海市黃(huáng)浦區智慧虛擬電廠平(píng)台已(yǐ)納入黃浦區商(shāng)業樓(lóu)宇(yǔ)130幢，注(zhù)冊響應資(zī)源約(yuē)60MW商業建築需求響(xiǎng)應(yīng)資源，包含(hán)了冷(lěng)水(shuǐ)機組(zǔ)，風冷熱泵(bèng)，電熱(rè)鍋爐，動(dòng)力照(zhào)明，充(chōng)電(diàn)樁等(děng)大(dà)量可控用電(diàn)設備。黃(huáng)浦區虛擬電(diàn)廠(chǎng)實現(xiàn)了在不降低用戶用(yòng)能(néng)體驗的(dí)前提下，針(zhēn)對用戶的一樓一(yī)策(cè)個(gè)性化定製(zhì)。

　　2 上(shàng)海(hǎi)嘉定(dìng)區泛(fàn)在電力物聯(lián)網智慧充放電(diàn)示(shì)範試點項(xiàng)目

　　嘉(jiā)定是上(shàng)海(hǎi)汽車產業聚(jù)集地，嘉(jiā)定供(gōng)電(diàn)公(gōng)司與國網電(diàn)動汽車(chē)服務有限(xiàn)公(gōng)司(sī)合作(zuò)開展(zhǎn)泛(fàn)在電(diàn)力(lì)物(wù)聯網(wǎng)智(zhì)慧(huì)充放電(diàn)示範試(shì)點項目(mù)，應(yīng)用(yòng)V2G技術(shù)和(hé)有序(xù)充(chōng)電技術，統籌(chóu)協調電(diàn)動汽車與(yǔ)電網(wǎng)電(diàn)力(lì)電量平衡，合理地提高(gāo)電動汽(qì)車與電網協(xié)調(tiáo)運行(háng)的(dí)有序性(xìng)，可靠(kào)性，經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現電(diàn)動汽車(chē)，儲能，分(fēn)布式電源(yuán)，微電網(wǎng)等新(xīn)型(xíng)用能設備(bèi)的即插即用，數(shù)據感(gǎn)知，采集和控(kòng)製，統一協調(tiáo)，有序運行(háng)。智慧(huì)有(yǒu)序充(chōng)電建(jiàn)設(shè)通(tōng)過對(duì)用戶充電行為，用能行為(wéi)的靈活引導(dǎo)與(yǔ)主動調控(kòng)，降(jiàng)低配變峰(fēng)值負荷超(chāo)過(guò)30%，將80%充(chōng)電(diàn)量優(yōu)化調整到(dào)了(liǎo)配變(biàn)負荷低(dī)穀時(shí)段，使(shǐ)配(pèi)變(biàn)接(jiē)納充電樁(zhuāng)能力提高4倍(bèi)，顯(xiǎn)著(zhù)提升(shēng)配(pèi)電網資(zī)源利(lì)用(yòng)率(shuài)，實現削(xiāo)峰填(tián)穀。

　　3 企業微電(diàn)網數字化是虛擬電(diàn)廠(chǎng)的基(jī)礎建(jiàn)設(shè)

　　從黃(huáng)浦區的商業建築虛擬電廠示範(fàn)試(shì)點項目(mù)和嘉(jiā)定區泛在電力物聯網智(zhì)慧(huì)充(chōng)放電示範試(shì)點(diǎn)項目(mù)來(lái)看，虛擬電廠(chǎng)的建(jiàn)設(shè)對電網(wǎng)調(tiáo)峰填穀，合理利用(yòng)新能源(yuán)的提(tí)升(shēng)作用(yòng)是巨(jù)大(dà)的(dí)，帶來的經濟(jì)效益也非常(cháng)明(míng)顯。

　　上海之所以成為建(jiàn)設虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)的城市之(zhī)一(yī)，並且(qiě)能快(kuài)速取得(dé)成效(xiào)的主要(yào)原因有以下(xià)幾(jī)點：一(yī)是上(shàng)海是商(shāng)業(yè)非(fēi)常發(fā)達(dá)的(dí)大(dà)都市，同(tóng)時也是電動(dòng)汽車存量較高(gāo)的(dí)城市，用戶(hù)負荷中(zhōng)空調(tiáo)，照明和(hé)充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)所(suǒ)占比例比較大(dà)，季節因素(sù)容(róng)易導致峰穀(gǔ)差大，需要有一定的調(tiáo)峰填穀手段(duàn)來促(cù)使(shǐ)充(chōng)分消(xiāo)納新(xīn)能源，維持(chí)電網穩(wěn)定(dìng)運行；二是(shì)以(yǐ)空調(tiáo)，照明(míng)和充電(diàn)樁(zhuāng)為(wéi)主的(dí)商業負荷(hé)具有靈(líng)活可調(tiáo)的(dí)特點，大規模的可(kě)控(kòng)負荷聚合是虛(xū)擬電廠(chǎng)的必要(yào)條(tiáo)件(jiàn)；三是上(shàng)海的(dí)商業建築基本都(dū)配備(bèi)能耗監測裝(zhuāng)置和(hé)能(néng)源管理係(xì)統(tǒng)，已經實現了建築能(néng)源的數(shù)字(zì)化管理，有(yǒu)完備的數字(zì)化(huà)基礎(chǔ)建設(shè)實施虛擬(nǐ)電(diàn)廠(chǎng)的(dí)需求響應(yīng)，這樣便能(néng)以(yǐ)較快的速度(dù)和較少的(dí)成本實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的搭建和運行，不存在(zài)很(hěn)多(duō)地區企(qǐ)業(yè)微(wēi)電網(wǎng)數字(zì)化水(shuǐ)平(píng)低的瓶頸製約。

　　4 怎麼建(jiàn)立企業微(wēi)電網數(shù)字化

　　安科瑞在上海參(cān)與(yǔ)了(liǎo)眾多(duō)的(dí)企業微電網(wǎng)數(shù)字(zì)化(huà)建(jiàn)設項目，比(bǐ)如上海(hǎi)某(mǒu)區191棟商業辦公建(jiàn)築的(dí)能(néng)耗數字(zì)化管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)(見圖1)，嘉定區140多所學校的(dí)配(pèi)電(diàn)數字化運維係(xì)統(見圖(tú)2)，張(zhāng)江(jiāng)園區31棟建築的用電(diàn)管理係(xì)統(tǒng)等(děng)，數量眾(zhòng)多的(dí)微電(diàn)網數字(zì)化(huà)係統(tǒng)匯(huì)聚成了(liǎo)上(shàng)海虛擬(nǐ)電廠建設的(dí)基礎。

圖(tú)1 191棟商業辦公建(jiàn)築(zhù)能耗數字化管理係(xì)統(tǒng)

圖2 嘉定(dìng)區140所學校(xiào)配(pèi)電數字化運維(wéi)係統(tǒng)

　　企業(yè)微電網(wǎng)的數(shù)字化(huà)係統(tǒng)(EMS)包含安裝於現場的(dí)傳(chuán)感器，智能網關(guān)和微電網(wǎng)數字化(huà)軟件。傳感器用(yòng)於(yú)監(jiān)測和控(kòng)製建(jiàn)築的負(fù)荷設(shè)備(bèi)和(hé)分(fēn)布式發(fā)電設備(係統(tǒng))，現場(cháng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的數據接(jiē)入(rù)邊緣計算智(zhì)能(néng)網關，每個(gè)智能網(wǎng)關可以看做是(shì)一(yī)個(gè)區(qū)域指揮部(bù)，采(cǎi)集所接(jiē)傳(chuán)感(gǎn)器數(shù)據進行(háng)協(xié)議(yì)轉(zhuǎn)換(huàn)後(hòu)上(shàng)傳EMS或(huò)轉發第(dì)三(sān)方(fāng)平(píng)台(tái)，網關可以(yǐ)根據(jù)預設閾(yù)值或(huò)自動學習來執(zhí)行(háng)邏輯計(jì)算(suàn)，並(bìng)執行EMS的(dí)指令。EMS可(kě)以看(kàn)做是(shì)企業(yè)微(wēi)電網的指揮(huī)部(bù)，根據(jù)智能網關(guān)上傳的數據(jù)生(shēng)成(chéng)各(gè)類圖表，控製(zhì)策(cè)略(lüè)和(hé)分(fēn)析結論，並響應虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的(dí)調度指令，係(xì)統(tǒng)架(jià)構圖(tú)如(rú)圖3所示(shì)。

圖3 企業微(wēi)電(diàn)網(wǎng)數字(zì)化係統(EMS)網(wǎng)絡(luò)架(jià)構

　　AcrelEMS企(qǐ)業微電(diàn)網(wǎng)數字化(huà)係(xì)統融入(rù)企(qǐ)業負荷側的(dí)電(diàn)力監(jiān)控，能(néng)耗(hào)統(tǒng)計，電能質量(liáng)分(fēn)析(xī)及(jí)治理，智(zhì)能照明控(kòng)製，主要用(yòng)能設備(bèi)監控，充電樁運營(yíng)管(guǎn)理(lǐ)，分布式(shì)光伏監控(kòng)，儲(chǔ)能管理等功能，用戶通(tōng)過一個(gè)平台即可(kě)全(quán)局，整(zhěng)體的(dí)對企業微電網進(jìn)行(háng)進行集(jí)中監(jiān)控，統一調度(dù)，統一運(yùn)維，同(tóng)時滿足企(qǐ)業用電可(kě)靠，安(ān)全(quán)，節(jié)約，有序用(yòng)電要求。

　　5 微(wēi)電網(wǎng)數字化係統功(gōng)能

　　5.1 電力監控

　　對(duì)企業(yè)高低壓變配電(diàn)係統(tǒng)的(dí)變(biàn)壓(yā)器(qì)，斷路器(qì)，直(zhí)流屏(píng)，母排(pái)，無(wú)功(gōng)補償櫃(guì)及電纜等(děng)配(pèi)電相(xiāng)關設備的(dí)電氣參數，運行狀(zhuàng)態，接(jiē)點溫度(dù)進行實時(shí)監(jiān)測(cè)和(hé)控製(zhì)，監測(cè)企業微電網(wǎng)主(zhǔ)要(yào)回(huí)路的電能質量並(bìng)進行治理，對故(gù)障(zhàng)及(jí)時處理並發出告(gào)警信息(xī)，提高企(qǐ)業供(gōng)電(diàn)可(kě)靠性。

圖4 電力監控(kòng)功(gōng)能(néng)

　　5.2 能耗分(fēn)析(xī)

　　采(cǎi)集(jí)企業(yè)電，水(shuǐ)，燃(rán)氣等(děng)能(néng)源消(xiāo)耗，進行分(fēn)類(lèi)分項能(néng)耗統計(jì)，計(jì)算單位麵積或單(dān)位產(chǎn)品的能(néng)耗數據以及趨勢(shì)，對標主(zhǔ)要用能(néng)設備(bèi)能(néng)效進(jìn)行能效診斷(duàn)，計(jì)算(suàn)企業碳(tàn)排放，為企業(yè)製定碳達峰，碳中和(hé)路綫(xiàn)提供數(shù)據支(zhī)持。

圖(tú)5 能(néng)耗分析(xī)功(gōng)能

　　5.3 照(zhào)明(míng)控製

　　智(zhì)能(néng)照明控製(zhì)功能(néng)可(kě)以根據企(qǐ)業情(qíng)況實(shí)現定時控(kòng)製(zhì)，光照感應(yīng)控製(zhì)，場(cháng)景(jǐng)控製，調(tiáo)光控製(zhì)等，並結(jié)合(hé)紅(hóng)外傳感(gǎn)器(qì)，超聲波(bō)傳感器(qì)，實現(xiàn)人(rén)來燈亮，人走(zǒu)燈(dēng)滅(miè)，並可(kě)以(yǐ)根據係(xì)統(tǒng)的控(kòng)製策(cè)略實(shí)現集中控(kòng)製(zhì)，為企業節(jié)約(yuē)照(zhào)明用電。

圖6 照明控製(zhì)功能(néng)

　　5.4 分(fēn)布(bù)式光伏監(jiān)控(kòng)

　　監測(cè)企業分布式光(guāng)伏電(diàn)站運(yùn)行情況，包(bāo)括逆變(biàn)器運(yùn)行(háng)數據(jù)，光伏發電效率(shuài)分析(xī)，發電(diàn)量及收(shōu)益統(tǒng)計(jì)以(yǐ)及光伏發電功率(shuài)控製。

圖(tú)7 分布式光(guāng)伏發電(diàn)監(jiān)測(cè)

　　5.5 儲能(néng)管(guǎn)理(lǐ)

　　監測(cè)儲能係統(tǒng)，電(diàn)池管(guǎn)理係統(tǒng)(BMS)和儲能變(biàn)流(liú)器(PCS)運(yùn)行(háng)，包括運行模式(shì)，功(gōng)率控(kòng)製模(mó)式，功率，電壓，電流(liú)，頻率(shuài)等預定(dìng)值信息(xī)，儲(chǔ)能電(diàn)池(chí)充(chōng)放電電(diàn)壓(yā)，電(diàn)流(liú)，SOC，溫度，根據(jù)企業峰穀(gǔ)特(tè)點(diǎn)和(hé)電價(jià)波(bō)動以(yǐ)及(jí)上(shàng)級(jí)平台指令(líng)設(shè)置(zhì)儲能(néng)係統的充(chōng)放(fàng)電策略，控製(zhì)儲能係統充(chōng)放電，實(shí)現削峰(fēng)填(tián)穀，降低企(qǐ)業用電(diàn)成(chéng)本。

圖(tú)8 儲(chǔ)能管理(lǐ)

　　5.6 充(chōng)電(diàn)樁運(yùn)營(yíng)管理

　　監測企(qǐ)業(yè)充電(diàn)樁(zhuāng)的(dí)運(yùn)行(háng)狀態(tài)，提供充(chōng)電樁收費(fèi)管理和(hé)狀態監(jiān)測功(gōng)能(néng)，並(bìng)根(gēn)據企(qǐ)業(yè)負(fù)荷(hé)率(shuài)變(biàn)化和(hé)虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)的調度指(zhǐ)令調節(jié)充電樁(zhuāng)的(dí)充電功率，使企業微電(diàn)網穩定安全運(yùn)行(háng)。

圖9 充(chōng)電樁(zhuāng)管理(lǐ)

　　5.7 需求(qiú)響(xiǎng)應

　　根(gēn)據企業負荷(hé)波動數據，再結合(hé)虛(xū)擬(nǐ)電廠的(dí)調(tiáo)度(dù)指(zhǐ)令，決(jué)定(dìng)以何種(zhǒng)方(fāng)式參與電(diàn)網(wǎng)需(xū)求響應，平台(tái)可(kě)通(tōng)過(guò)給儲能係(xì)統下發(fā)控(kòng)製策略(lüè)，調(tiáo)整(zhěng)充(chōng)發(fā)電時(shí)間。平台在(zài)需(xū)求(qiú)響應時間段調(tiáo)整(zhěng)可(kě)控負荷功(gōng)率，停(tíng)止給(gěi)可(kě)中斷(duàn)負(fù)荷供(gōng)電，並(bìng)且可以(yǐ)根(gēn)據企業(yè)可控負荷數據(jù)製定需求響應(yīng)控(kòng)製策略，實(shí)現一(yī)鍵響應(yīng)。

圖10 企業(yè)微電(diàn)網(wǎng)數(shù)字(zì)化係統需求響(xiǎng)應(yīng)示(shì)意圖(tú)

　　4 微電網數(shù)字(zì)化係(xì)統硬件設(shè)備

　　安科(kē)瑞針對企業微(wēi)電網(wǎng)數字(zì)化(huà)係(xì)統(tǒng)除了軟(ruǎn)件外，還具(jù)備現場傳感器，智能(néng)網關等(děng)設備(bèi)，組成(chéng)了(liǎo)完(wán)整的(dí)“雲(yún)-邊(biān)-端"數(shù)字化(huà)體(tǐ)係，具(jù)體(tǐ)包括高低壓(yā)配(pèi)電綜合(hé)保(bǎo)護和監測(cè)產(chǎn)品，電能質(zhì)量(liáng)在綫監(jiān)測裝(zhuāng)置，電能(néng)質(zhì)量(liáng)治(zhì)理，照明控(kòng)製，新能(néng)源充電(diàn)樁，電氣(qì)消防(fáng)類解決方案等(děng)，可以(yǐ)為企(qǐ)業微電網數字(zì)化提供(gōng)一站式服(fú)務(wù)能力，部(bù)分設(shè)備見(jiàn)表1。

　　4 結束(shù)語

　　麵向未來，AcrelEMS企業微電(diàn)網(wǎng)數字化平台將結(jié)合行(háng)業(yè)特點，服(fú)務(wù)“雙(shuāng)碳"目標(biāo)，積極(jí)利(lì)用(yòng)安科瑞(ruì)“雲(yún)-邊(biān)-端(duān)"的產品(pǐn)體(tǐ)係和(hé)企(qǐ)業微電網數(shù)字化技(jì)術(shù)積累(léi)幫助企業改造(zào)傳統電網(wǎng)，加(jiā)速推動企業微(wēi)電網向(xiàng)更加(jiā)智(zhì)慧(huì)，更加安(ān)全，更加(jiā)友好的能源數(shù)字化升(shēng)級，為促使區(qū)域虛擬(nǐ)電廠建設(shè)作(zuò)出持(chí)續(xù)貢獻(xiàn)。同時安科瑞已經建設的(dí)數(shù)以千(qiān)計的企業(yè)微電(diàn)網(wǎng)數(shù)字(zì)化係(xì)統(tǒng)可能也(yě)將根據(jù)企(qǐ)業(yè)意(yì)願(yuàn)成為匯聚成虛(xū)擬電(diàn)廠的涓(juān)涓細(xì)流(liú)。