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探討虛擬電廠與企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)-安科瑞 蔣靜

更新時(shí)間:2023-10-09      瀏覽次數(shù):130

1 綜述

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(chǔ)能等整合起來(lái),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(guò)這個(gè)看不見的“電廠"來(lái)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(wèn)題的同時(shí)從中獲利,這對(duì)電網(wǎng)和用電企業(yè)是雙贏的。今年以來(lái),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(guó)電力峰谷差矛盾日益突出,未來(lái)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(guó)外已經(jīng)有比較成熟的運(yùn)行機(jī)制,但是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)虛擬電廠落地的項(xiàng)目很少,且大多為試點(diǎn)項(xiàng)目,如俞慶先生所說(shuō)一方面是虛擬電廠目前無(wú)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)展的制約之一。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。

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(shí)決定了企業(yè)電網(wǎng)的數(shù)字化水平,接下來(lái)會(huì)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(jià)格激勵(lì)機(jī)制去推動(dòng)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(shí)也提高企業(yè)的能源管理意識(shí),并通過(guò)數(shù)字化的能源管理對(duì)企業(yè)產(chǎn)生價(jià)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(chǎng)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(cè)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(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)接入邊緣計(jì)算智能網(wǎng)關(guān),每個(gè)智能網(wǎng)關(guān)可以看做是一個(gè)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(dòng)學(xué)習(xí)來(lái)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。




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圖1 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

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(yíng)管理、分布式光伏監(jiān)控、儲(chǔ)能管理等功能,用戶通過(guò)一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)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(shí)滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、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(duì)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(wú)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(shí)監(jiān)測(cè)和控制,監(jiān)測(cè)企業(yè)微電網(wǎng)主要回路的電能質(zhì)量并進(jìn)行治理,對(duì)故障及時(shí)處理并發(fā)出告警信息,提高企業(yè)供電可靠性。




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圖2 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)電力監(jiān)控

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(shì),對(duì)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。

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圖3 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)能耗分析

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(shí)控制、光照感應(yīng)控制、場(chǎng)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(lái)燈亮、人走燈滅,為企業(yè)節(jié)約照明用電。

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圖4 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)照明控制

3.4 分布式光伏監(jiān)控

監(jiān)測(cè)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。

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圖5 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)

3.5 儲(chǔ)能管理

監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲(chǔ)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(chǔ)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(jià)波動(dòng)設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略,控制儲(chǔ)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。

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圖6 儲(chǔ)能管理

3.6 充電樁運(yùn)營(yíng)管理

監(jiān)測(cè)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(cè)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。

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圖7 充電樁管理

3.7 需求響應(yīng)

根據(jù)企業(yè)負(fù)荷波動(dòng)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(tái)可通過(guò)給儲(chǔ)能系統(tǒng)下發(fā)控制策略,調(diào)整充發(fā)電時(shí)間。平臺(tái)在需求響應(yīng)時(shí)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)。

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圖8 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)需求響應(yīng)示意圖



4 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備

安科瑞針對(duì)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(chǎng)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(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)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。



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5 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題,必然會(huì)有越來(lái)越多的政策工具走上臺(tái)面,包括加大電價(jià)浮動(dòng)、拉大峰谷電價(jià)差、能耗雙控等等,在這種情況下僅依賴人工的管理是無(wú)法適應(yīng)政策和電價(jià)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(huì)更快獲得用電成本的優(yōu)勢(shì),切實(shí)享受電改政策紅利。

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