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2023年1月8日，微信公眾號魚眼看電改(作者俞慶)發(fā)表了文章《虛擬電廠與負荷側(cè)數(shù)字化》，原文如下：
1 綜述
看完文章受益頗豐，本文主要是想結(jié)合文章探討電力用戶負荷側(cè)，也就是企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化的實現(xiàn)方式及其意義。
虛擬電廠本質(zhì)上是運用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把數(shù)以千計的企業(yè)微電網(wǎng)分散的可控負荷、充電樁、分布式光伏、分布式儲能等整合起來，變成具有一定規(guī)模、可調(diào)節(jié)的負荷資源和發(fā)電容量，通過這個看不見的“電廠"來配合大電網(wǎng)的需求響應，解決電網(wǎng)峰谷差大、局部電力供應緊張等問題的同時從中獲利，這對電網(wǎng)和用電企業(yè)是雙贏的。今年以來，虛擬電廠頻獲政策支持，在行業(yè)內(nèi)掀起發(fā)展熱潮，主要原因在于我國電力峰谷差矛盾日益突出，未來在緩解供需矛盾，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。
虛擬電廠在國外已經(jīng)有比較成熟的運行機制，但是現(xiàn)階段國內(nèi)虛擬電廠真正落地的項目很少，且大多為試點項目，如俞慶先生所說一方面是虛擬電廠目前無法持續(xù)盈利；另一方面虛擬電廠的基礎設施，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)展的最大制約之一。
2 怎么建立企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化
企業(yè)的能源管理意識決定了企業(yè)電網(wǎng)的數(shù)字化水平，接下來會有進一步的政策（比如需求響應、能源雙控、碳排放約束）和價格激勵機制去推動企業(yè)建立微電網(wǎng)數(shù)字化，為虛擬電廠的推廣和發(fā)展做好基礎設施的建設，同時也提高企業(yè)的能源管理意識，并通過數(shù)字化的能源管理對企業(yè)產(chǎn)生價值。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)測和控制企業(yè)內(nèi)部的負荷設備和分布式發(fā)電設備(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)預設閾值或自動學習來執(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，并按照設置的權(quán)限響應虛擬電廠的調(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，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)(EMS)網(wǎng)絡架構(gòu)
AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)融合企業(yè)負荷側(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、主要用能設備監(jiān)控、充電樁運營管理、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)進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一運維，同時滿足企業(yè)用電可靠、安全、節(jié)約、高效、有序用電要求。
3 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)功能
3.1 電力監(jiān)控
對企業(yè)35kV變電站至0.4kV配電涉及的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關(guān)設備的電氣參數(shù)、運行狀態(tài)、接點溫度進行實時監(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。
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、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統(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，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業(yè)碳排放，為企業(yè)制定碳達峰、碳中和路線提供數(shù)據(jù)支持。
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)情況實現(xiàn)定時控制、光照感應控制、場景控制、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，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，為企業(yè)節(jié)約照明用電。
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)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(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。
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
3.5 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)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動設置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電模式，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本，見圖6。
圖6 儲能管理
3.6 充電樁運營管理
監(jiān)測企業(yè)微電網(wǎng)充電樁的運行狀態(tài)，提供充電樁收費管理和狀態(tài)監(jiān)測功能，并根據(jù)企業(yè)負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)定安全運行。
圖7 充電樁管理
3.7 需求響應
根據(jù)企業(yè)負荷波動數(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，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。平臺在需求響應時間段調(diào)整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電。并且可以根據(jù)企業(yè)可控負荷數(shù)據(jù)制定需求響應控制策略，實現(xiàn)一鍵響應。
圖8 企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)需求響應示意圖
4 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設備
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)等設備，還包括了高低壓配電綜合保護和監(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能力。
4 結(jié)束語
如文章所說“負荷側(cè)數(shù)字化，本質(zhì)是管理意識提升"，企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設是大勢所趨，是虛擬電廠發(fā)展的必要條件，也是企業(yè)自身提高能源管理水平的必要手段。隨著雙碳政策和電改政策的推進，要提高能源利用效率，解決電網(wǎng)峰谷差大的問題，必然會有越來越多的政策工具走上臺面，包括加大電價浮動、拉大峰谷電價差、能耗雙控等等，在這種情況下僅依賴人工的管理是無法適應政策和電價變化的。而提前建立和適應了能源數(shù)字化管理的企業(yè)將會更快獲得用電成本的優(yōu)勢，切實享受電改政策紅利。
