安(ān)科(kē)瑞 劉(liú)邁

　　作(zuò)為(wéi)典(diǎn)型的人(rén)口聚集，負(fù)荷密集(jí)區域，上海(hǎi)市具(jù)有外來電比例高，本(běn)地(dì)資源(yuán)稟賦不足(zú)的特(tè)點。從(cóng)發電側角度(dù)來(lái)看，近年來上海(hǎi)風(fēng)，光等新能源發(fā)電(diàn)裝機(jī)比例逐(zhú)年提升，傳統的(dí)火電(diàn)逐(zhú)漸成(chéng)為調節性發電(diàn)資源；從負荷(hé)側角度來(lái)看上海以第(dì)三產業為主，夏冬兩季負荷峰(fēng)穀差(chà)逐年(nián)拉大(dà)，峰穀(gǔ)差(chà)至高可達48.5%（1312萬kW）。與(yǔ)此(cǐ)同(tóng)時(shí)上海商業建築密(mì)集(jí)，可調節(jié)負(fù)荷(hé)資(zī)源超過(guò)8760MW，其中包括工(gōng)業(yè)負荷1230MW，商(shāng)業負(fù)荷(hé)2160MW，電(diàn)動汽(qì)車負荷1000MW等(děng)，加(jiā)之上海的(dí)企業微電網數(shù)字化程(chéng)度比較(jiào)高，所(suǒ)以虛擬電廠(chǎng)在上(shàng)海(hǎi)有(yǒu)得天獨厚(hòu)的(dí)發展條件(jiàn)，上海市也成為建(jiàn)設(shè)虛擬電廠(chǎng)的(dí)城市(shì)之一(yī)，並(bìng)且目前(qián)已取得一定的(dí)成效。能(néng)源(yuán)互聯新(xīn)時代：虛(xū)擬電(diàn)廠(chǎng)綜合(hé)能效(xiào)管理方(fāng)案

　　(本(běn)文部(bù)分(fēn)資料來(lái)源(yuán)於(yú)微信(xìn)公(gōng)眾號：電(diàn)氣思享《虛(xū)擬(nǐ)電廠在上(shàng)海(hǎi)的(dí)實踐探索》)

　　上(shàng)海黃浦(pǔ)區商業(yè)建築虛(xū)擬電廠示(shì)範項(xiàng)目(mù)

　　2020年(nián)上海市公共(gòng)建築能耗分析報告中(zhōng)指(zhǐ)出，在上(shàng)海(hǎi)市建築的分(fēn)項用電(diàn)數據(jù)中，空調(tiáo)設備與照(zhào)明類電器(qì)設備在(zài)用(yòng)電總量(liáng)占(zhān)據(jù)份額超過整體的70%。在以空(kōng)調(tiáo)負荷，照明(míng)負荷為主的負荷體(tǐ)係(xì)下，商業建築(zhù)中的負荷(hé)具(jù)有(yǒu)靈活可(kě)調的(dí)性能，能夠(gòu)在(zài)電力市場中(zhōng)發揮巨(jù)大(dà)的(dí)調峰作用(yòng)和(hé)經濟價(jià)值。

　　黃(huáng)浦區作為上海市商業(yè)建築的密集聚集區，擁有超(chāo)過200幢大(dà)型(xíng)商(shāng)業建(jiàn)築，並且很重要的(dí)一點是在原有(yǒu)建(jiàn)築中(zhōng)配備能(néng)耗監測(cè)裝(zhuāng)置，有(yǒu)完備(bèi)的數(shù)字(zì)化基(jī)礎(chǔ)條件(jiàn)實(shí)施需(xū)求響應(yīng)項目(mù)。目(mù)前黃浦區內(nèi)約50%的商(shāng)業建築接入(rù)了虛擬電廠平台(tái)。根據用(yòng)戶參與情(qíng)況(kuàng)，對資(zī)源開(kāi)展自(zì)動(dòng)需(xū)求改造，采(cǎi)用(yòng)自動(dòng)需(xū)求響應(yīng)技(jì)術(shù)實現對用戶側(cè)設備的(dí)調控(kòng)。截止2021年，上(shàng)海市黃(huáng)浦區智(zhì)慧虛擬(nǐ)電(diàn)廠(chǎng)平台(tái)已(yǐ)納入黃浦(pǔ)區商(shāng)業樓(lóu)宇130幢，注(zhù)冊(cè)響(xiǎng)應資源(yuán)約60MW商業(yè)建(jiàn)築需(xū)求響(xiǎng)應(yīng)資源(yuán)，包含了冷(lěng)水(shuǐ)機組(zǔ)，風(fēng)冷熱泵，電熱鍋爐，動力照明(míng)，充電樁(zhuāng)等大(dà)量(liáng)可控用電設(shè)備(bèi)。黃浦(pǔ)區虛擬電廠實現(xiàn)了(liǎo)在不降低用戶(hù)用能(néng)體驗的前提下，針對(duì)用戶的(dí)一(yī)樓一(yī)策個(gè)性(xìng)化(huà)定製。能(néng)源(yuán)互聯(lián)新(xīn)時(shí)代：虛擬電(diàn)廠綜合(hé)能(néng)效管理方案

　　上海嘉定(dìng)區泛在電(diàn)力物聯網(wǎng)智慧充(chōng)放(fàng)電示範試點(diǎn)項目(mù)

　　嘉(jiā)定是上海(hǎi)汽(qì)車產(chǎn)業(yè)聚集地，嘉(jiā)定供(gōng)電公司與(yǔ)國網電動汽車服務(wù)有限(xiàn)公司合作(zuò)開展(zhǎn)泛在電(diàn)力物(wù)聯網(wǎng)智慧充(chōng)放電(diàn)示範試點(diǎn)項(xiàng)目(mù)，應(yīng)用V2G技術和有序充電(diàn)技術，統(tǒng)籌(chóu)協(xié)調(tiáo)電(diàn)動汽車與電(diàn)網(wǎng)電(diàn)力(lì)電量平(píng)衡，有效(xiào)地提高電動(dòng)汽(qì)車與電網(wǎng)協調運行(háng)的有(yǒu)序(xù)性，可(kě)靠(kào)性，經(jīng)濟(jì)性(xìng)，實現電(diàn)動(dòng)汽車(chē)，儲能，分布(bù)式(shì)電(diàn)源，微電(diàn)網等(děng)新(xīn)型用能(néng)設備的(dí)即插即用，數據感知，采集(jí)和(hé)控製，統一協調(tiáo)，有(yǒu)序(xù)運行(háng)。智慧有(yǒu)序充電(diàn)建設通(tōng)過對用戶充(chōng)電行為(wéi)，用能行為的靈活(huó)引導與主(zhǔ)動調控，降低配變(biàn)峰(fēng)值負荷超過30%，將80%充電(diàn)量優化(huà)調整(zhěng)到了(liǎo)配變(biàn)負荷低穀時段(duàn)，使配變接納(nà)充電樁能力提高(gāo)4倍(bèi)，顯著提升配(pèi)電網資源利用(yòng)率，實現(xiàn)削峰(fēng)填穀。

　　企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字(zì)化(huà)是虛擬電廠的基礎建設

　　從黃浦區(qū)的(dí)商業(yè)建(jiàn)築(zhù)虛(xū)擬電廠示(shì)範試點(diǎn)項(xiàng)目(mù)和嘉(jiā)定(dìng)區泛在(zài)電力物(wù)聯(lián)網(wǎng)智(zhì)慧(huì)充放(fàng)電示範試點(diǎn)項目(mù)來看(kàn)，虛擬(nǐ)電廠(chǎng)的建(jiàn)設(shè)對電網調峰(fēng)填(tián)穀，利用(yòng)新能(néng)源(yuán)的提(tí)升作用是巨大的，帶來的(dí)經(jīng)濟效益也非常明(míng)顯(xiǎn)。

　　上海(hǎi)之(zhī)所以(yǐ)成(chéng)為(wéi)建設虛擬(nǐ)電(diàn)廠的城(chéng)市之一(yī)，並(bìng)且能(néng)快速取(qǔ)得成效(xiào)的主要原(yuán)因有以下(xià)幾(jī)點(diǎn)：一(yī)是上(shàng)海是(shì)商(shāng)業非常(cháng)發達的(dí)大都(dū)市(shì)，同時也(yě)是電動(dòng)汽車存(cún)量很(hěn)高的(dí)城(chéng)市，用(yòng)戶負(fù)荷中空(kōng)調，照(zhào)明(míng)和充電(diàn)樁(zhuāng)所占比例(lì)比較(jiào)大(dà)，季(jì)節因(yīn)素(sù)容易導致峰(fēng)穀(gǔ)差(chà)大，需(xū)要有一定的調(tiáo)峰填穀手段來促進(jìn)充分消(xiāo)納新能源(yuán)，維持電網穩(wěn)定運(yùn)行；二是以空(kōng)調，照明(míng)和(hé)充電(diàn)樁(zhuāng)為主的(dí)商(shāng)業負(fù)荷(hé)具有(yǒu)靈活可調(tiáo)的特(tè)點(diǎn)，大規(guī)模的可控負(fù)荷聚合是(shì)虛擬電廠的必(bì)要(yào)條(tiáo)件；三是(shì)上海的商業(yè)建(jiàn)築基本(běn)都配備能耗監測裝置(zhì)和(hé)能源管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)，已經實現了建(jiàn)築(zhù)能源的(dí)數字(zì)化管(guǎn)理(lǐ)，有完備的數字化(huà)基(jī)礎建設實(shí)施(shī)虛(xū)擬電(diàn)廠的(dí)需求(qiú)響應(yīng)，這(zhè)樣便(biàn)能以較快的(dí)速度和較(jiào)少的成(chéng)本實現(xiàn)虛擬電廠的搭建(jiàn)和(hé)運行，不存在很多(duō)地區企業微(wēi)電(diàn)網數字化(huà)水平低的瓶頸製約(yuē)。

　　怎(zěn)麼建(jiàn)立(lì)企業微電網數(shù)字化(huà)

　　安科瑞在上海(hǎi)參(cān)與了眾多的企業微(wēi)電網數字化(huà)建設項(xiàng)目，比(bǐ)如上海某區(qū)191棟商業(yè)辦公建築的能耗數字化管(guǎn)理係(xì)統(見圖(tú)1)，嘉定區140多所(suǒ)學(xué)校(xiào)的配電數字化運(yùn)維係(xì)統(見圖(tú)2)，張(zhāng)江園(yuán)區31棟(dòng)建(jiàn)築的(dí)用(yòng)電(diàn)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)等(děng)，數量(liáng)眾多的(dí)微電網(wǎng)數字(zì)化係統匯(huì)聚成了(liǎo)上海(hǎi)虛(xū)擬電廠(chǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。

圖1 191棟(dòng)商業(yè)辦公(gōng)建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗數字(zì)化管(guǎn)理係(xì)統

圖2 嘉定區(qū)140所(suǒ)學校配電數(shù)字(zì)化(huà)運維係統

　　企(qǐ)業微電(diàn)網(wǎng)的數(shù)字(zì)化(huà)係(xì)統(EMS)包(bāo)含安裝於現場(cháng)的傳(chuán)感(gǎn)器(qì)，智(zhì)能(néng)網關和(hé)微電網數(shù)字(zì)化軟件。傳感(gǎn)器用於監測(cè)和控(kòng)製建(jiàn)築的負(fù)荷設(shè)備(bèi)和分布式發電設備(係(xì)統)，現場傳(chuán)感器(qì)的數據(jù)接(jiē)入邊緣計(jì)算智能(néng)網關，每個智能(néng)網關可(kě)以(yǐ)看(kàn)做是一(yī)個(gè)區(qū)域(yù)指揮部(bù)，采集(jí)所接傳(chuán)感(gǎn)器(qì)數據(jù)進行協(xié)議轉換後上(shàng)傳(chuán)EMS或(huò)轉(zhuǎn)發(fā)第(dì)三方(fāng)平台，網關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)閾(yù)值或(huò)自(zì)動學(xué)習(xí)來執行邏輯計(jì)算，並執(zhí)行EMS的指(zhǐ)令。EMS可(kě)以(yǐ)看(kàn)做是(shì)企(qǐ)業(yè)微電(diàn)網(wǎng)的指(zhǐ)揮部，根據智能網(wǎng)關上(shàng)傳的(dí)數(shù)據(jù)生成各類(lèi)圖(tú)表，控製(zhì)策(cè)略(lüè)和分析(xī)結(jié)論(lùn)，並響應虛擬電廠(chǎng)的調(tiáo)度指令(líng)，係(xì)統架構圖如圖(tú)3所示。

圖3 企業微電網數字(zì)化(huà)係統(EMS)網絡架構

　　AcrelEMS企(qǐ)業微(wēi)電網數字化係統融合(hé)企(qǐ)業(yè)負(fù)荷(hé)側(cè)的(dí)電(diàn)力監控，能耗統計(jì)，電(diàn)能質量分析及治理(lǐ)，智(zhì)能照(zhào)明控(kòng)製，主要用能設(shè)備監(jiān)控(kòng)，充(chōng)電樁運(yùn)營管(guǎn)理，分布式(shì)光伏監控，儲能(néng)管(guǎn)理等功能(néng)，用戶通(tōng)過一(yī)個平(píng)台即可全局(jú)，整(zhěng)體(tǐ)的對企業微(wēi)電網(wǎng)進(jìn)行(háng)進(jìn)行集中監控，統(tǒng)一(yī)調度(dù)，統一(yī)運維，同時(shí)滿足(zú)企(qǐ)業用電可靠，安全，節(jié)約，有(yǒu)序(xù)用電要求。

　　微(wēi)電網(wǎng)數字(zì)化(huà)係統功能

　　5.1 電力(lì)監控

　　對企業(yè)高低壓(yā)變(biàn)配電係(xì)統的變壓(yā)器，斷路器，直(zhí)流(liú)屏(píng)，母排，無功補(bǔ)償櫃(guì)及電(diàn)纜等配電相(xiāng)關(guān)設備的(dí)電氣(qì)參(cān)數，運行狀態(tài)，接點(diǎn)溫度進(jìn)行實時(shí)監(jiān)測和控製，監(jiān)測(cè)企(qǐ)業微電網主要(yào)回路的電能質量(liáng)並(bìng)進行治理(lǐ)，對故障及(jí)時處理並(bìng)發(fā)出(chū)告警信(xìn)息(xī)，提高(gāo)企(qǐ)業(yè)供(gōng)電可靠性。

圖(tú)4 電(diàn)力(lì)監控(kòng)功(gōng)能

　　5.2 能耗(hào)分析

　　采(cǎi)集(jí)企(qǐ)業電，水(shuǐ)，燃氣(qì)等能源消(xiāo)耗(hào)，進(jìn)行分類(lèi)分(fēn)項能(néng)耗(hào)統計，計算單位麵積(jī)或單(dān)位產品(pǐn)的能耗數據(jù)以及(jí)趨(qū)勢，對(duì)標(biāo)主要用(yòng)能設備(bèi)能(néng)效進(jìn)行能效診斷(duàn)，計算企業(yè)碳(tàn)排放(fàng)，為(wéi)企(qǐ)業(yè)製定碳(tàn)達(dá)峰，碳中和路(lù)綫提(tí)供(gōng)數據(jù)支持。

圖5 能耗(hào)分析功(gōng)能

　　5.3 照明控(kòng)製(zhì)

　　智能照明(míng)控(kòng)製功能(néng)可以(yǐ)根(gēn)據企(qǐ)業(yè)情況(kuàng)實現定時(shí)控製，光照感(gǎn)應控(kòng)製(zhì)，場景(jǐng)控(kòng)製，調光(guāng)控製等(děng)，並結合(hé)紅外傳感(gǎn)器，超(chāo)聲波(bō)傳(chuán)感器，實現(xiàn)人(rén)來(lái)燈(dēng)亮，人走燈滅(miè)，並(bìng)可(kě)以(yǐ)根(gēn)據(jù)係統的控(kòng)製策(cè)略實現集(jí)中(zhōng)控製，為(wéi)企(qǐ)業節約照明用(yòng)電。

圖6 照(zhào)明控製功能(néng)

　　5.4 分布式光伏(fú)監控(kòng)

　　監(jiān)測(cè)企業分(fēn)布(bù)式光伏(fú)電站運行(háng)情(qíng)況，包(bāo)括(kuò)逆變器(qì)運(yùn)行數據(jù)，光伏發電效率分析，發電量(liáng)及(jí)收益統計以及光(guāng)伏發(fā)電(diàn)功率(shuài)控製。

圖7 分(fēn)布(bù)式(shì)光(guāng)伏(fú)發電(diàn)監(jiān)測

　　5.5 儲能管理(lǐ)

　　監測(cè)儲(chǔ)能係(xì)統，電池管理(lǐ)係統(BMS)和(hé)儲(chǔ)能變流(liú)器(PCS)運(yùn)行(háng)，包括運行(háng)模(mó)式(shì)，功率控(kòng)製模式(shì)，功率，電(diàn)壓，電(diàn)流，頻率(shuài)等預定(dìng)值信(xìn)息，儲(chǔ)能電(diàn)池充放電(diàn)電(diàn)壓，電流，SOC，溫度，根據(jù)企(qǐ)業(yè)峰(fēng)穀(gǔ)特點和(hé)電(diàn)價(jià)波(bō)動(dòng)以(yǐ)及上級平台指令設(shè)置(zhì)儲能(néng)係統的充放(fàng)電(diàn)策略，控(kòng)製儲能係統(tǒng)充放電(diàn)，實(shí)現(xiàn)削峰填穀，降(jiàng)低企(qǐ)業(yè)用電成本。

圖(tú)8 儲能管理

　　5.6 充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)運營(yíng)管理

　　監測企(qǐ)業充(chōng)電(diàn)樁的運行(háng)狀態，提(tí)供(gōng)充電(diàn)樁收(shōu)費(fèi)管理和(hé)狀(zhuàng)態(tài)監測(cè)功(gōng)能(néng)，並根(gēn)據企(qǐ)業負荷率變(biàn)化和(hé)虛擬電廠的調度指(zhǐ)令調(tiáo)節充電樁(zhuāng)的(dí)充電(diàn)功率，使企業(yè)微(wēi)電(diàn)網穩(wěn)定安(ān)全(quán)運行。

圖(tú)9 充(chōng)電(diàn)樁管理

　　5.7 需求響(xiǎng)應(yīng)

　　根據企(qǐ)業負(fù)荷波動數據(jù)，再(zài)結合(hé)虛(xū)擬電(diàn)廠的調(tiáo)度指令(líng)，決定(dìng)以何(hé)種方(fāng)式參(cān)與(yǔ)電網需(xū)求(qiú)響應，平台可通過(guò)給(gěi)儲能係統(tǒng)下發控製策略(lüè)，調(tiáo)整充(chōng)發電(diàn)時間(jiān)。平台(tái)在需(xū)求(qiú)響應時間段調(tiáo)整可控(kòng)負荷功率，停(tíng)止(zhǐ)給(gěi)可中(zhōng)斷負荷(hé)供(gōng)電，並且可(kě)以根(gēn)據企(qǐ)業可控(kòng)負(fù)荷數(shù)據(jù)製定需求(qiú)響應控製(zhì)策略，實現(xiàn)一(yī)鍵(jiàn)響應(yīng)。

圖(tú)10 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化係(xì)統(tǒng)需求響應(yīng)示(shì)意(yì)圖

　　微(wēi)電網數(shù)字化(huà)係(xì)統硬件(jiàn)設備

　　安(ān)科(kē)瑞(ruì)針對(duì)企業微電網(wǎng)數字(zì)化係統(tǒng)除了(liǎo)軟件(jiàn)外，還具備(bèi)現(xiàn)場(cháng)傳感器(qì)，智(zhì)能網關(guān)等設(shè)備，組成了完整的(dí)“雲-邊-端"數字(zì)化(huà)體係，具(jù)體(tǐ)包括(kuò)高低(dī)壓(yā)配(pèi)電綜合保護和監測(cè)產(chǎn)品，電能質(zhì)量(liáng)在(zài)綫監測裝(zhuāng)置，電能質量(liáng)治理(lǐ)，照明控(kòng)製，新能(néng)源充(chōng)電樁，電氣消(xiāo)防類解決方案等，可(kě)以為(wéi)企(qǐ)業(yè)微電網數(shù)字化提(tí)供一(yī)站(zhàn)式服(fú)務(wù)能(néng)力，部分設備見(jiàn)表1。

表1 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字(zì)化建設(shè)部分硬件設(shè)備(bèi)

　　結束語

　　麵向未來，AcrelEMS企業(yè)微(wēi)電(diàn)網數字化(huà)平台將結(jié)合行(háng)業(yè)特點(diǎn)，服(fú)務(wù)“雙(shuāng)碳"目標，積(jī)極(jí)利用(yòng)安科(kē)瑞“雲-邊-端(duān)"的產品(pǐn)體(tǐ)係和企(qǐ)業微(wēi)電網數字化技(jì)術(shù)積累幫(bāng)助(zhù)企業改(gǎi)造傳統(tǒng)電網，加快(kuài)推(tuī)動企(qǐ)業微電(diàn)網向更加(jiā)智慧(huì)，更加(jiā)安全，更加友(yǒu)好(hǎo)的能源(yuán)數字化(huà)升(shēng)級，為促進(jìn)區域(yù)虛擬電廠建設作(zuò)出持續(xù)貢(gòng)獻(xiàn)。同時安(ān)科(kē)瑞已(yǐ)經建(jiàn)設(shè)的數(shù)以(yǐ)千(qiān)計的企業微電網(wǎng)數(shù)字(zì)化係統可(kě)能(néng)也將根(gēn)據(jù)企業意願成為匯(huì)聚成虛(xū)擬電(diàn)廠(chǎng)的涓涓(juān)細(xì)流。