安科瑞 鮑靜(jìng)君

　　作為(wéi)典型的人口(kǒu)聚(jù)集(jí)，負荷密集(jí)區域(yù)，上(shàng)海市具(jù)有(yǒu)外來(lái)電(diàn)比例(lì)高，本地(dì)資源稟賦(fù)不(bù)足(zú)的(dí)特(tè)點。從發(fā)電(diàn)側角(jiǎo)度來(lái)看，近年(nián)來(lái)上(shàng)海風(fēng)，光(guāng)等(děng)新能源(yuán)發電裝機比例逐(zhú)年(nián)提(tí)升(shēng)，傳統的火電(diàn)逐漸成(chéng)為調(tiáo)節(jié)性(xìng)發電資源(yuán)；從負荷側角度(dù)來(lái)看(kàn)上海(hǎi)以(yǐ)第(dì)三產業(yè)為主，夏冬(dōng)兩(liǎng)季負荷峰(fēng)穀差(chà)逐年拉大(dà)，峰穀差(chà)至高可達(dá)48.5%（1312萬(wàn)kW）。與此同時上(shàng)海商業(yè)建(jiàn)築密(mì)集，可調節負荷(hé)資源(yuán)超(chāo)過(guò)8760MW，其中包括工(gōng)業負(fù)荷1230MW，商(shāng)業負荷2160MW，電(diàn)動(dòng)汽車負荷(hé)1000MW等，加之(zhī)上(shàng)海的企(qǐ)業微(wēi)電(diàn)網數字(zì)化程(chéng)度(dù)比較高(gāo)，所(suǒ)以虛(xū)擬電(diàn)廠(chǎng)在(zài)上海(hǎi)有(yǒu)得天獨(dú)厚(hòu)的發展條件(jiàn)，上海市(shì)也(yě)成為建(jiàn)設(shè)虛擬(nǐ)電廠的城市之一(yī)，並且(qiě)目前(qián)已取(qǔ)得一(yī)定(dìng)的成(chéng)效(xiào)。

　　(本文部分(fēn)資料(liào)來源於微信公眾號(hào)：電(diàn)氣(qì)思享(xiǎng)《虛擬電(diàn)廠(chǎng)在上(shàng)海(hǎi)的實(shí)踐探索》)

　　上(shàng)海黃浦區商業建築虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)示範(fàn)項(xiàng)目(mù)

　　2020年上海(hǎi)市(shì)公(gōng)共建(jiàn)築(zhù)能耗(hào)分(fēn)析報告中指(zhǐ)出(chū)，在(zài)上(shàng)海市建(jiàn)築的分(fēn)項(xiàng)用電數(shù)據(jù)中，空調(tiáo)設(shè)備(bèi)與(yǔ)照明類(lèi)電器(qì)設(shè)備(bèi)在用電總(zǒng)量(liáng)占據份(fèn)額(é)超(chāo)過整體的(dí)70%。在以空調負(fù)荷，照(zhào)明(míng)負(fù)荷為主(zhǔ)的(dí)負(fù)荷體係(xì)下，商業建(jiàn)築(zhù)中(zhōng)的(dí)負(fù)荷具(jù)有(yǒu)靈活(huó)可調(tiáo)的(dí)性能(néng)，能夠(gòu)在(zài)電(diàn)力市場中發揮(huī)巨(jù)大(dà)的(dí)調(tiáo)峰作用(yòng)和經(jīng)濟價值。

　　黃(huáng)浦區作為上海(hǎi)市商業(yè)建(jiàn)築的(dí)密集(jí)聚集(jí)區(qū)，擁(yōng)有超過200幢大(dà)型(xíng)商業建(jiàn)築(zhù)，並(bìng)且(qiě)很重要的一(yī)點是(shì)在(zài)原有建(jiàn)築中配(pèi)備(bèi)能(néng)耗監(jiān)測(cè)裝(zhuāng)置，有完備的(dí)數(shù)字化基礎(chǔ)條件實施(shī)需求(qiú)響應項目(mù)。目(mù)前(qián)黃浦區內(nèi)約50%的商業(yè)建(jiàn)築(zhù)接(jiē)入(rù)了(liǎo)虛擬(nǐ)電廠平(píng)台。根據用戶參(cān)與情況(kuàng)，對資(zī)源(yuán)開展(zhǎn)自動(dòng)需求(qiú)改造(zào)，采(cǎi)用(yòng)自動需求響應(yīng)技(jì)術(shù)實現(xiàn)對用戶側(cè)設備(bèi)的調(tiáo)控(kòng)。截止2021年(nián)，上(shàng)海(hǎi)市黃浦區智慧虛(xū)擬(nǐ)電廠平台已納入黃浦區商(shāng)業樓(lóu)宇(yǔ)130幢，注冊響應資(zī)源約(yuē)60MW商業建築需求響應(yīng)資(zī)源(yuán)，包含了冷(lěng)水機組(zǔ)，風冷(lěng)熱泵，電熱(rè)鍋爐，動力照明(míng)，充(chōng)電樁等大(dà)量可(kě)控用(yòng)電(diàn)設備(bèi)。黃(huáng)浦區(qū)虛擬(nǐ)電廠實現(xiàn)了(liǎo)在不降低用戶(hù)用能體驗(yàn)的(dí)前(qián)提下，針(zhēn)對(duì)用戶(hù)的一(yī)樓一(yī)策(cè)個(gè)性化定(dìng)製。

　　上海嘉定(dìng)區泛(fàn)在電(diàn)力物聯(lián)網(wǎng)智慧充(chōng)放電示範(fàn)試(shì)點項目

　　嘉(jiā)定(dìng)是(shì)上海汽車產(chǎn)業聚集(jí)地，嘉定供電(diàn)公司(sī)與國(guó)網電動汽車服(fú)務有限公(gōng)司(sī)合作(zuò)開展泛在(zài)電力(lì)物(wù)聯(lián)網智慧充放電示範試(shì)點項目(mù)，應(yīng)用(yòng)V2G技術和有序(xù)充電(diàn)技(jì)術(shù)，統(tǒng)籌協調(tiáo)電動汽車(chē)與(yǔ)電(diàn)網電力(lì)電(diàn)量平衡，有效地提高(gāo)電動汽車(chē)與(yǔ)電(diàn)網(wǎng)協調運(yùn)行(háng)的(dí)有(yǒu)序性(xìng)，可靠性，經(jīng)濟性，實(shí)現電動汽(qì)車(chē)，儲能，分(fēn)布式電源(yuán)，微電網等新(xīn)型用能設備(bèi)的(dí)即插(chā)即用，數(shù)據(jù)感知，采(cǎi)集(jí)和控製(zhì)，統一(yī)協調，有序運(yùn)行。智慧(huì)有序(xù)充電建設通過(guò)對(duì)用(yòng)戶充電行為，用能行為(wéi)的(dí)靈(líng)活(huó)引(yǐn)導與主(zhǔ)動調控，降低配變峰值負(fù)荷超(chāo)過(guò)30%，將(jiāng)80%充(chōng)電(diàn)量優化調整(zhěng)到(dào)了配(pèi)變(biàn)負荷低(dī)穀時段，使(shǐ)配變接(jiē)納充(chōng)電樁(zhuāng)能力(lì)提高4倍，顯著(zhù)提升配(pèi)電(diàn)網資(zī)源(yuán)利用(yòng)率，實(shí)現削峰填(tián)穀(gǔ)。

　　企(qǐ)業微電網(wǎng)數(shù)字化是虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的基(jī)礎建設(shè)

　　從黃浦區(qū)的商(shāng)業(yè)建築虛(xū)擬電(diàn)廠(chǎng)示(shì)範試(shì)點項目和嘉(jiā)定區(qū)泛在(zài)電力(lì)物(wù)聯(lián)網智(zhì)慧(huì)充放電(diàn)示(shì)範(fàn)試點項(xiàng)目(mù)來看(kàn)，虛擬電廠的建設對(duì)電網調(tiáo)峰填(tián)穀(gǔ)，利用(yòng)新能源的提升作(zuò)用(yòng)是巨大的，帶來的經(jīng)濟效益(yì)也非(fēi)常(cháng)明顯。

　　上(shàng)海(hǎi)之(zhī)所(suǒ)以(yǐ)成(chéng)為建設(shè)虛(xū)擬(nǐ)電廠(chǎng)的城市之(zhī)一(yī)，並(bìng)且能(néng)快(kuài)速取得成效的(dí)主要(yào)原因(yīn)有(yǒu)以下(xià)幾點：一是(shì)上(shàng)海是商(shāng)業非(fēi)常(cháng)發達(dá)的(dí)大(dà)都市(shì)，同時(shí)也是電(diàn)動汽車(chē)存量(liáng)很(hěn)高的(dí)城(chéng)市(shì)，用(yòng)戶(hù)負荷(hé)中(zhōng)空(kōng)調，照(zhào)明和充(chōng)電(diàn)樁所占比例比(bǐ)較大(dà)，季(jì)節(jié)因素容易(yì)導致(zhì)峰(fēng)穀(gǔ)差(chà)大(dà)，需要(yào)有一定(dìng)的(dí)調峰填(tián)穀(gǔ)手(shǒu)段來(lái)促進(jìn)充分(fēn)消納(nà)新能源(yuán)，維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行；二是(shì)以(yǐ)空(kōng)調，照(zhào)明和(hé)充電樁(zhuāng)為(wéi)主(zhǔ)的(dí)商(shāng)業負荷具有靈(líng)活可(kě)調(tiáo)的(dí)特(tè)點(diǎn)，大規(guī)模的(dí)可控(kòng)負荷(hé)聚合(hé)是虛擬電廠的(dí)必要(yào)條(tiáo)件；三(sān)是(shì)上海的商(shāng)業建築(zhù)基本都配備能(néng)耗監(jiān)測(cè)裝(zhuāng)置和能源管理(lǐ)係統，已經(jīng)實現(xiàn)了建築能源的數字化(huà)管理，有(yǒu)完備的數(shù)字(zì)化基(jī)礎建(jiàn)設(shè)實施虛擬電廠的需求響(xiǎng)應，這樣便能以較快(kuài)的速(sù)度和(hé)較(jiào)少的成本(běn)實(shí)現虛(xū)擬(nǐ)電(diàn)廠的搭(dā)建和(hé)運(yùn)行(háng)，不存在很多地(dì)區(qū)企業(yè)微電網數字化(huà)水平(píng)低的(dí)瓶頸(jǐng)製約。

　　怎(zěn)麼(mó)建(jiàn)立企業微電(diàn)網(wǎng)數字化

　　安科瑞(ruì)在(zài)上海參與(yǔ)了眾多的企業微電(diàn)網(wǎng)數字(zì)化建(jiàn)設(shè)項目(mù)，比(bǐ)如上(shàng)海(hǎi)某區191棟(dòng)商業(yè)辦(bàn)公(gōng)建築(zhù)的(dí)能耗數字化管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)(見(jiàn)圖(tú)1)，嘉定區140多所學校(xiào)的(dí)配電(diàn)數(shù)字化運維(wéi)係(xì)統(見圖2)，張(zhāng)江(jiāng)園區31棟(dòng)建(jiàn)築(zhù)的(dí)用電(diàn)管理係(xì)統(tǒng)等，數量眾(zhòng)多的微電網數字化(huà)係(xì)統匯聚成了上海虛擬電廠(chǎng)建設(shè)的(dí)基礎。

圖1 191棟商業辦公(gōng)建築能耗數字化管理係(xì)統

圖2 嘉(jiā)定區(qū)140所(suǒ)學校配(pèi)電數(shù)字化(huà)運維係統

　　企業(yè)微電網的數字(zì)化係(xì)統(tǒng)(EMS)包含(hán)安裝於(yú)現場的傳感器(qì)，智能網(wǎng)關和微電網數(shù)字(zì)化軟件。傳感器用於(yú)監(jiān)測(cè)和控製(zhì)建築(zhù)的(dí)負荷設備和分布式(shì)發電設備(係統)，現(xiàn)場傳感器(qì)的(dí)數據(jù)接(jiē)入(rù)邊(biān)緣計算(suàn)智(zhì)能(néng)網(wǎng)關，每(měi)個智能網(wǎng)關(guān)可(kě)以看(kàn)做是一個區(qū)域指揮部(bù)，采(cǎi)集所(suǒ)接傳(chuán)感(gǎn)器(qì)數(shù)據(jù)進行(háng)協議轉(zhuǎn)換後上(shàng)傳EMS或(huò)轉(zhuǎn)發(fā)第(dì)三方平(píng)台，網(wǎng)關可(kě)以根據(jù)預設閾值或自動學習來執行(háng)邏輯(jí)計算，並執行(háng)EMS的(dí)指令。EMS可(kě)以(yǐ)看(kàn)做(zuò)是(shì)企業微電網(wǎng)的(dí)指(zhǐ)揮部，根據智能(néng)網(wǎng)關上(shàng)傳(chuán)的(dí)數據生成各類圖(tú)表(biǎo)，控(kòng)製策略(lüè)和(hé)分析(xī)結論，並(bìng)響應虛(xū)擬電廠(chǎng)的(dí)調(tiáo)度指令(líng)，係(xì)統架構(gòu)圖如圖3所示(shì)。

圖3 企(qǐ)業(yè)微(wēi)電網(wǎng)數字(zì)化係統(EMS)網絡架構(gòu)

　　AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字(zì)化(huà)係統融合企業(yè)負荷(hé)側的電(diàn)力(lì)監控，能耗(hào)統計，電(diàn)能質(zhì)量分析及治(zhì)理，智能(néng)照明(míng)控製(zhì)，主(zhǔ)要(yào)用(yòng)能(néng)設(shè)備監控，充電樁(zhuāng)運(yùn)營(yíng)管理，分布式(shì)光(guāng)伏(fú)監(jiān)控，儲能(néng)管(guǎn)理(lǐ)等功(gōng)能，用戶通過(guò)一(yī)個(gè)平(píng)台(tái)即可(kě)全局(jú)，整(zhěng)體的對企(qǐ)業微電網(wǎng)進行進(jìn)行(háng)集中(zhōng)監(jiān)控，統一調(tiáo)度，統一運維(wéi)，同時滿(mǎn)足(zú)企業(yè)用電(diàn)可(kě)靠(kào)，安(ān)全(quán)，節約(yuē)，有序用電(diàn)要求。

　　微(wēi)電網數字(zì)化係統功(gōng)能

　　5.1 電力(lì)監控

　　對企業(yè)高低壓變(biàn)配電係統(tǒng)的變壓(yā)器，斷路器，直(zhí)流(liú)屏(píng)，母排，無功補償(cháng)櫃及(jí)電(diàn)纜(lǎn)等配電相(xiāng)關設(shè)備的電氣(qì)參數(shù)，運(yùn)行狀(zhuàng)態，接點(diǎn)溫(wēn)度進行實時監(jiān)測和(hé)控製(zhì)，監測企業(yè)微電(diàn)網主(zhǔ)要回路的(dí)電能質(zhì)量並進行治(zhì)理，對(duì)故(gù)障及(jí)時處理並(bìng)發出告警(jǐng)信息(xī)，提(tí)高企業供電可靠性(xìng)。

圖4 電力監控功能

　　5.2 能(néng)耗(hào)分析(xī)

　　采(cǎi)集企(qǐ)業電，水，燃(rán)氣(qì)等能源消耗，進(jìn)行分類(lèi)分(fēn)項(xiàng)能耗統計，計算(suàn)單(dān)位麵(miàn)積或單(dān)位產品的能耗數據(jù)以(yǐ)及(jí)趨(qū)勢，對標主要用(yòng)能設備能效(xiào)進(jìn)行能效診(zhěn)斷，計(jì)算(suàn)企業碳排放，為企業製定碳(tàn)達(dá)峰，碳(tàn)中和路(lù)綫提供數(shù)據(jù)支(zhī)持(chí)。

圖(tú)5 能耗(hào)分(fēn)析功能(néng)

　　5.3 照明(míng)控(kòng)製

　　智(zhì)能(néng)照(zhào)明(míng)控(kòng)製功(gōng)能(néng)可(kě)以(yǐ)根據企業情況(kuàng)實(shí)現(xiàn)定(dìng)時控(kòng)製(zhì)，光(guāng)照感(gǎn)應(yīng)控製，場(cháng)景控製(zhì)，調光(guāng)控製等，並(bìng)結合(hé)紅外傳感器(qì)，超(chāo)聲波(bō)傳感器，實(shí)現(xiàn)人來燈(dēng)亮，人走(zǒu)燈滅(miè)，並可以根據(jù)係(xì)統的控(kòng)製(zhì)策(cè)略實(shí)現(xiàn)集中控(kòng)製(zhì)，為企業節(jié)約(yuē)照(zhào)明(míng)用(yòng)電。

圖(tú)6 照明控製(zhì)功能(néng)

　　5.4 分(fēn)布式(shì)光伏監(jiān)控

　　監測(cè)企(qǐ)業分布式(shì)光(guāng)伏電(diàn)站運行情況(kuàng)，包括逆變器運(yùn)行(háng)數據，光(guāng)伏(fú)發電效率(shuài)分析(xī)，發電量及(jí)收(shōu)益(yì)統計(jì)以(yǐ)及光伏發電功率(shuài)控(kòng)製。

圖(tú)7 分布式(shì)光伏(fú)發(fā)電監測(cè)

　　5.5 儲能(néng)管理(lǐ)

　　監測(cè)儲(chǔ)能(néng)係統，電池管理係統(tǒng)(BMS)和儲能(néng)變流器(PCS)運行，包括運行(háng)模(mó)式，功(gōng)率(shuài)控製模式，功(gōng)率，電(diàn)壓，電流(liú)，頻率等預(yù)定值信(xìn)息(xī)，儲能電池充(chōng)放(fàng)電電(diàn)壓(yā)，電流(liú)，SOC，溫度(dù)，根(gēn)據企(qǐ)業峰(fēng)穀特點和(hé)電價(jià)波(bō)動以及上級(jí)平台指令(líng)設置儲能係統的充(chōng)放電(diàn)策略(lüè)，控(kòng)製儲能係統充(chōng)放(fàng)電，實(shí)現削峰(fēng)填穀(gǔ)，降低(dī)企(qǐ)業(yè)用(yòng)電(diàn)成(chéng)本。

圖(tú)8 儲(chǔ)能管(guǎn)理

　　5.6 充電樁(zhuāng)運營管理

　　監測企業充(chōng)電樁(zhuāng)的(dí)運(yùn)行狀態(tài)，提供充(chōng)電樁(zhuāng)收(shōu)費管理和狀態(tài)監測功能，並(bìng)根據企(qǐ)業負(fù)荷(hé)率變化(huà)和(hé)虛擬(nǐ)電(diàn)廠(chǎng)的調度(dù)指令調節(jié)充(chōng)電(diàn)樁的(dí)充電(diàn)功率，使企業(yè)微(wēi)電(diàn)網(wǎng)穩定安全運行(háng)。

圖9 充電樁管理(lǐ)

　　5.7 需求響應

　　根(gēn)據企業(yè)負荷波動數據(jù)，再(zài)結(jié)合虛擬電(diàn)廠(chǎng)的(dí)調度指(zhǐ)令(líng)，決定(dìng)以(yǐ)何種方式參與電(diàn)網需求響應，平台(tái)可(kě)通(tōng)過(guò)給儲能係統下發控製(zhì)策略(lüè)，調(tiáo)整充發(fā)電(diàn)時間(jiān)。平台(tái)在需求(qiú)響應時間段(duàn)調整(zhěng)可控(kòng)負荷功率，停止給可(kě)中(zhōng)斷(duàn)負(fù)荷供電，並且可以根據企(qǐ)業可(kě)控負荷(hé)數(shù)據(jù)製(zhì)定需求(qiú)響(xiǎng)應控製(zhì)策略，實(shí)現(xiàn)一鍵響應(yīng)。

圖(tú)10 企(qǐ)業微電網(wǎng)數字化係統需求響(xiǎng)應示(shì)意圖

　　微電網(wǎng)數字(zì)化係(xì)統硬件設備(bèi)

　　安(ān)科(kē)瑞(ruì)針對企業微(wēi)電網數字(zì)化係統除了(liǎo)軟(ruǎn)件外(wài)，還(huán)具備現場傳(chuán)感器，智能(néng)網關等(děng)設備，組成了完整的(dí)“雲-邊-端"數(shù)字化(huà)體(tǐ)係，具體包括高低(dī)壓配電綜合保(bǎo)護(hù)和監測產(chǎn)品，電(diàn)能(néng)質量在綫(xiàn)監(jiān)測裝置，電能(néng)質(zhì)量(liáng)治理(lǐ)，照明控製(zhì)，新能(néng)源充電樁，電氣消防(fáng)類(lèi)解(jiě)決方案等，可(kě)以(yǐ)為企(qǐ)業微電(diàn)網(wǎng)數字(zì)化(huà)提(tí)供一站式服務能力(lì)，部分設(shè)備(bèi)見表(biǎo)1。

表1 企業(yè)微電網數字化建(jiàn)設(shè)部分硬件設備

　　結(jié)束(shù)語

　　麵向未(wèi)來，AcrelEMS企(qǐ)業微電網數字(zì)化平台(tái)將結(jié)合行(háng)業(yè)特點，服(fú)務(wù)“雙(shuāng)碳(tàn)"目標，積極(jí)利用安(ān)科(kē)瑞“雲-邊(biān)-端"的產(chǎn)品體(tǐ)係和企業微(wēi)電網(wǎng)數字化(huà)技術(shù)積累(léi)幫助(zhù)企(qǐ)業改造(zào)傳(chuán)統電網(wǎng)，加(jiā)快(kuài)推動企業(yè)微電網向更(gēng)加智(zhì)慧，更加安全，更加(jiā)友(yǒu)好的能(néng)源(yuán)數字(zì)化(huà)升級(jí)，為(wéi)促進區域(yù)虛擬電廠(chǎng)建(jiàn)設(shè)作出持續貢獻。同時安(ān)科瑞(ruì)已經(jīng)建設的(dí)數以(yǐ)千計的企業微電網(wǎng)數字(zì)化係(xì)統(tǒng)可能(néng)也將根據企業(yè)意願(yuàn)成(chéng)為匯(huì)聚成虛擬(nǐ)電(diàn)廠(chǎng)的(dí)涓(juān)涓細流。