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淺談虛擬電廠(chǎng)在分布式光伏發(fā)電應用示范區中的應用及前景

更新時(shí)間:2024-10-18      瀏覽次數:589

安科瑞 陳聰

0引言

隨著(zhù)電力體制改革的持續推進(jìn),電力市場(chǎng)將逐步建立和完善,未來(lái)的售電主體也將隨著(zhù)配售電業(yè)務(wù)的逐步放開(kāi)而日益多元化,新的政策不斷鼓勵分布式電源和微電網(wǎng)作為獨立的配售電市場(chǎng)主體推動(dòng)運營(yíng)模式的創(chuàng )新。與微電網(wǎng)所采取的就地應用為控制目標的方式不同,虛擬電廠(chǎng)作為分布式電源市場(chǎng)化運營(yíng)的一種方式,利用其組織方式的靈活性,能更好地適應

大規模分布式電源市場(chǎng)化運營(yíng)的需要。不管是從系統運行的角度還是從分布式電源的角度,都有組織分布式電源參與電力市場(chǎng)的需求,考慮目前分布式電源規模小、數量多,難以有效參與,虛擬電廠(chǎng)恰能為分布式電源參與市場(chǎng)提供一種可行途徑。

分布式光伏發(fā)電應用示范區作為較早開(kāi)展分布式電源運營(yíng)模式創(chuàng )新性探索的區域,開(kāi)展虛擬電廠(chǎng)的運營(yíng)模式創(chuàng )新和應用前景分析具有可行性和必要性。

1虛擬電廠(chǎng)的提出

虛擬電廠(chǎng)并不改變分布式電源本身,而是對其進(jìn)行聚合優(yōu)化。“虛擬電廠(chǎng)”這一術(shù)語(yǔ)源于1997年提出的虛擬公共設施概念,即獨立且以市場(chǎng)為驅動(dòng)的實(shí)體之間的一種靈活合作,這些實(shí)體不必擁有相應的資產(chǎn)而能夠為消費者提供其所需要的電能服務(wù)。正如虛擬公共設施利用新興技術(shù)提供以消費者為導向的電能服務(wù)一樣,虛擬電廠(chǎng)并未改變每個(gè)分布式電源并網(wǎng)的方式,而是通過(guò)控制、計量、通信等技術(shù)聚合分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動(dòng)汽車(chē)等,并通過(guò)更高層面的軟件構架實(shí)現多個(gè)分布式電源的協(xié)調優(yōu)化運行。

與微電網(wǎng)等技術(shù)概念不同,虛擬電廠(chǎng)的概念更多強調的是對外呈現的功能和效果,更新運營(yíng)理念并產(chǎn)生社會(huì )經(jīng)濟效益,其基本的應用場(chǎng)景是電力市場(chǎng)。虛擬電廠(chǎng)能夠有效地降低分布式電源的市場(chǎng)準入門(mén)檻,提高分布式電源經(jīng)濟效益,同時(shí)降低分布式電源的管理難度和對電網(wǎng)的影響,還可為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。虛擬電廠(chǎng)無(wú)須對電網(wǎng)進(jìn)行改造而能夠聚合分布式電源對公網(wǎng)穩定輸電,并提供快速響應的輔助服務(wù),成為分布式電源加入電力市場(chǎng)的有效方法,降低了分布式電源的市場(chǎng)準入門(mén)檻,可以獲得規模經(jīng)濟的效益。同時(shí),分布式電源的可視化以及虛擬電廠(chǎng)的協(xié)調控制優(yōu)化大大降低了以往分布式電源并網(wǎng)對公網(wǎng)造成的沖擊,降低了分布式電源增長(cháng)帶來(lái)的調度難度,使配電管理更趨于合理有序,提高了系統運行的穩定性。

2虛擬電廠(chǎng)的概念和特征

2.1虛擬電廠(chǎng)定義

目前,國際上對虛擬電廠(chǎng)的研究探索還處于初步階段,尚未形成虛擬電廠(chǎng)的統一定義。由于國情網(wǎng)情的不同,各個(gè)地區和組織對于虛擬電廠(chǎng)的界定不盡相同。歐洲虛擬電廠(chǎng)的概念和項目強調分布式電源的聚合,目的是以合同管理的方式,使得原本不能參與市場(chǎng)競價(jià)的小容量分布式電源參與市場(chǎng)競價(jià)。美國則重在需求側管理技術(shù)的應用,主要基于需求響應計劃發(fā)展而來(lái),兼顧考慮可再生能源的利用,因此可控負荷占據主要成分。我國對虛擬電廠(chǎng)的研究和應用起步較晚,研究?jì)热萆婕熬酆夏J?、調度優(yōu)化、市場(chǎng)機制、示范工程等的初步探索。

需要注意的是,目前各方關(guān)注的虛擬電廠(chǎng)和我國早期虛擬電廠(chǎng)的概念并不相同,我國早期所講的虛擬電廠(chǎng)項目均為“能效電廠(chǎng)”,即以節能措施降低用戶(hù)負荷,等同于“替代”同等規模的電廠(chǎng),并沒(méi)有實(shí)際的電源,也不參與調度運行和電力交易。而目前各方關(guān)注的虛擬電廠(chǎng)主要是多種分布式電源的聚合,而非通過(guò)減少負荷形成的虛擬電源,將眾多的小型分布式電源虛擬成一個(gè)大型電源,更方便參與電力市場(chǎng)或者為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。

從目前國外關(guān)于虛擬電廠(chǎng)的概念來(lái)看,可分為狹義和廣義2種。狹義的虛擬電廠(chǎng)是指通過(guò)統一的通信和控制平臺聚合在一起的一組電源(含儲能),其以整體形式參與電網(wǎng)調度運行或電力市場(chǎng)交易。廣義的虛擬電廠(chǎng)不限于發(fā)電單元的聚合,還包括可控負荷和需求側響應技術(shù),是跨越發(fā)電側和需求側界線(xiàn)的新型市場(chǎng)主體。虛擬電廠(chǎng)通常比獨立電源具有更好的技術(shù)經(jīng)濟性能,能實(shí)現類(lèi)似于傳統發(fā)電廠(chǎng)的功能和特性。

綜合各方對虛擬電廠(chǎng)的定義,可以發(fā)現,虛擬電廠(chǎng)對系統中電源的組成類(lèi)型、容量和接入位置沒(méi)有嚴格限制,但均要求實(shí)現統一的控制和管理,具備整體參與電網(wǎng)調度運行或市場(chǎng)交易的權限和功能。因此,本文對虛擬電廠(chǎng)定義如下:虛擬電廠(chǎng)是指由不同的小型電源、儲能或負荷聚合而成,具有統一協(xié)調和控制能力,以單個(gè)獨立電廠(chǎng)形式參與市場(chǎng)競爭或電網(wǎng)調度運行的整體。

2.2虛擬電廠(chǎng)主要特征

從虛擬電廠(chǎng)的定義可以看出,虛擬電廠(chǎng)具備以下2個(gè)基本特征:一是可監控、易管理,即虛擬電廠(chǎng)對內應具備監控和管理分布式電源和負荷的功能和權限,這就要求虛擬電廠(chǎng)具有統一的監控管理平臺,同時(shí)聯(lián)結分布式電源和負荷的通信和控制接口;二是可調度、可交易,即虛擬電廠(chǎng)對外應具備參與電網(wǎng)調度運行和市場(chǎng)交易的功能和權限,可以通過(guò)多能互補方式降低可再生能源波動(dòng),改善配電網(wǎng)運行水平,或者通過(guò)聯(lián)合參與市場(chǎng)化競爭的方式獲取更高經(jīng)濟效益。

虛擬電廠(chǎng)的特征與微電網(wǎng)既有聯(lián)系也有區別。一方面,虛擬電廠(chǎng)與微電網(wǎng)類(lèi)似,也依賴(lài)于多能互補和協(xié)調控制,有時(shí)也借助于儲能和需求側管理實(shí)現整體的調節功能,并通過(guò)多方共同參與的市場(chǎng)機制獲得更好的經(jīng)濟收益,同時(shí)也為電網(wǎng)提供更簡(jiǎn)單有效的管理方式。另一方面,虛擬電廠(chǎng)更傾向于市場(chǎng)定位,不要求其內部組成單元具有緊密的物理連接關(guān)系,只需要統一的運行控制和市場(chǎng)結算即可實(shí)現其整體功能,而微電網(wǎng)強調分布式電源的就地消納和電量平衡,因此微電網(wǎng)內部源儲荷和控制平臺在物理上是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體,對外僅以的公共連接點(diǎn)與電網(wǎng)發(fā)生功率交換。

3虛擬電廠(chǎng)結構和功能

3.1基本結構

虛擬電廠(chǎng)通過(guò)信息通信技術(shù)和協(xié)調控制技術(shù),將相互分散的發(fā)電或者用電單元聯(lián)合成一個(gè)整體。虛擬電廠(chǎng)的內部單元可能是不可控的,如分布式光伏,但通過(guò)統一的監控調度,使得其整體外部特性類(lèi)似于傳統發(fā)電機組,可參加電網(wǎng)的調度和電力市場(chǎng)的競爭。

虛擬電廠(chǎng)作為分布式電源(含儲能)參與調度運行和市場(chǎng)交易的主體,兼備自我管理和監控的能力,同時(shí)具備調度和交易執行功能。虛擬電廠(chǎng)的構成大體可分為以下3個(gè)部分。

(1)采集和通信單元。采集通信單元可以采集發(fā)電或用電單元信息,并且能夠將所采集的信息發(fā)送至控制單元。

(2)控制單元??刂茊卧枰軌蚪邮馨l(fā)電單元發(fā)送的信息,并進(jìn)行信息匯總和決策分析。能量管理系統是控制單元的核心,通常具備發(fā)電管理、發(fā)電與負荷預測、電力數據采集和管理等功能。

(3)通信網(wǎng)絡(luò )。通信網(wǎng)絡(luò )確??刂茊卧陀布?lián)絡(luò )單元信息交互的安全和通暢。

3.2主要功能

虛擬電廠(chǎng)通過(guò)提供一系列的功能,增強分布式電源、儲能和負荷參與系統運行和市場(chǎng)交易的能力。在系統運行方面,虛擬電廠(chǎng)可通過(guò)預測大型光伏或混合新能源發(fā)電廠(chǎng)中參與系統平衡的發(fā)電量,以提供調峰調頻、電壓控制等輔助服務(wù)的方式幫助實(shí)現系統平衡。

在市場(chǎng)交易方面,虛擬電廠(chǎng)可在能源批發(fā)市場(chǎng)中進(jìn)行交易,平衡交易的投資組合,以及向系統運營(yíng)者提供服務(wù)。

4虛擬電廠(chǎng)應用

4.1虛擬電廠(chǎng)在光伏示范區的應用前景

虛擬電廠(chǎng)概念的引入既為分布式光伏發(fā)電應用示范區提供了一種經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新方案,分布式光伏發(fā)電示范區也為虛擬電廠(chǎng)提供了探索應用的平臺,兩者相互融合發(fā)展。

虛擬電廠(chǎng)符合分布式光伏發(fā)電應用示范區經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求。經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求來(lái)自外部的政策推動(dòng)力和內部的經(jīng)營(yíng)管理要求。在政策推動(dòng)力方面,示范區光伏發(fā)展模式具有和示范意義,未來(lái)會(huì )對分布式光伏發(fā)展模式、投融資模式及專(zhuān)業(yè)化服務(wù)模式創(chuàng )新提出更高要求,對傳統分布式光伏運營(yíng)模式產(chǎn)生持續的影響甚至變革。在經(jīng)營(yíng)管理需求方面,示范區內分布式光伏的規劃建設規模較大,容易造成局部光伏滲透率過(guò)高的情況,對分布式光伏的監控和運行管理提出了更高的要求,未來(lái)需要建立與高滲透率光伏接入配電網(wǎng)相適應的監控管理平臺。

虛擬電廠(chǎng)與分布式光伏發(fā)電應用示范區的經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求契合。首先,虛擬電廠(chǎng)具備分布式電源的綜合監控和管理功能,滿(mǎn)足示范區對高滲透率分布式光伏的管理要求。虛擬電廠(chǎng)具備統一的控制單元和分布式電源監控平臺,有助于推進(jìn)分布式光伏監控和管理的標準化,提升示范區的分布式電源管理水平。與微電網(wǎng)相比,虛擬電廠(chǎng)更側重經(jīng)營(yíng)的概念,適合于對數量較多、容量較小又相對獨立的分布式電源進(jìn)行管理。其次,虛擬電廠(chǎng)利用市場(chǎng)調節機制,充分挖掘分布式光伏發(fā)電的商品屬性,有利于分布式光伏的健康發(fā)展。虛擬電廠(chǎng)通過(guò)價(jià)格機制對分布式電源進(jìn)行間接管理而非直接控制,更符合當前電網(wǎng)企業(yè)與分布式電源業(yè)主相對獨立的角色定位,同時(shí)有效減輕了配網(wǎng)運行人員對分布式電源統一監控的負擔。隨著(zhù)未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)概念的推廣,虛擬電廠(chǎng)將具有更為廣闊的應用前景,電力這一特殊的商品形式將借助虛擬電廠(chǎng)在更廣泛的空間內參與靈活的市場(chǎng)交易。,虛擬電廠(chǎng)能推動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展和應用,探索未來(lái)高滲透率分布式光伏的發(fā)展路徑。虛擬電廠(chǎng)有助于建立和推進(jìn)各項負荷側技術(shù)的發(fā)展,包括儲能技術(shù)和需求側控制技術(shù)等,有助于建立和健全大規模分布式光伏和電網(wǎng)的規劃和協(xié)調管理機制,探索未來(lái)可能的配電網(wǎng)適應大規模分布式光伏發(fā)展的新模式、新方法。

同時(shí),分布式光伏發(fā)電示范區也為虛擬電廠(chǎng)提供了理想的應用平臺。目前虛擬電廠(chǎng)在我國的應用條件還不成熟,缺乏與之配套的管理模式和電力市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)設備基礎也較為薄弱。首先,我國電力市場(chǎng)機制尚不成熟,缺乏激勵分布式電源參與電網(wǎng)運行的電價(jià)機制,導致分布式電源業(yè)主缺乏參與虛擬電廠(chǎng)的意愿。其次,目前對分布式電源通訊和監控的要求較低,造成建設虛擬電廠(chǎng)的硬件基礎薄弱。由于目前分布式電源規模較小,接入標準較低,基本不具備通訊和控制能力,隨著(zhù)分布式電源規模提升未來(lái)可能影響到配電網(wǎng)的安全運行,同時(shí)也將制約分布式電源的進(jìn)一步發(fā)展。

分布式光伏發(fā)電示范區的各項條件和政策為虛擬電廠(chǎng)的應用提供了可操作的空間,是虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)應用的理想平臺。在政策層面,示范區內鼓勵探索分布式光伏發(fā)電區域電力交易試點(diǎn),允許分布式光伏發(fā)電項目向同一變電臺區的符合政策和條件的電力用戶(hù)直接售電,為運營(yíng)模式的創(chuàng )新提供了寬松的政策環(huán)境。在技術(shù)層面,示范區所在地區通常經(jīng)濟較為發(fā)達,具有密集的工商業(yè)負荷和堅強的電網(wǎng)支撐,建立市場(chǎng)交易機制的條件良好。這些政策和條件為虛擬電廠(chǎng)進(jìn)行區域性的電力交易鋪平了道路,因此,示范區無(wú)疑是虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)應用的理想平臺。未來(lái)應在此平臺上發(fā)揮虛擬電廠(chǎng)在分布式電源組織協(xié)調方面的作用,調動(dòng)分布式電源業(yè)主參與虛擬電廠(chǎng)的積極性。

4.2示范區開(kāi)展虛擬電廠(chǎng)應用的先決條件

虛擬電廠(chǎng)的基本特點(diǎn)是多源互補的協(xié)調控制和市場(chǎng)化的經(jīng)營(yíng)管理模式,前者是技術(shù)基礎,后者是市場(chǎng)基礎,這也是分布式光伏發(fā)電應用示范區參與虛擬電廠(chǎng)需要滿(mǎn)足的2個(gè)先決條件。

在市場(chǎng)機制方面,虛擬電廠(chǎng)的商業(yè)價(jià)值是吸引分布式光伏示范區參與的前提,離不開(kāi)電力市場(chǎng)的完善機制,只有靈活的市場(chǎng)才能將虛擬電廠(chǎng)可調可控的技術(shù)優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟效益。

需要建立靈活電價(jià)機制鼓勵分布式電源參與電網(wǎng)調度運行,并由虛擬電廠(chǎng)的實(shí)施。在充分市場(chǎng)化的條件下,將分布式光伏發(fā)電應用示范區作為虛擬電廠(chǎng)運營(yíng),使示范區內的發(fā)電和用電效益實(shí)現化,從而以市場(chǎng)化手段獲得電網(wǎng)企業(yè)和示范區內業(yè)主及用戶(hù)的雙贏(yíng)格局,有利于探索分布式電源更為科學(xué)合理的發(fā)展模式。

在技術(shù)方面,需要具備與分布式光伏互補協(xié)調的可控單元(儲能、燃氣輪機等),并通過(guò)統一的通訊和監控平臺,才能實(shí)現虛擬電廠(chǎng)的基本功能。

分布式光伏的通訊和控制應滿(mǎn)足接入虛擬電廠(chǎng)控制單元的基本要求。虛擬電廠(chǎng)中的可控單元既可以是傳統的分布式電源,也可以是儲能和需求側管理。為滿(mǎn)足虛擬電廠(chǎng)對分布式電源等的統一調控,需要各分布式電源自身具備一定的通訊和控制能力,通過(guò)標準化的接口接入虛擬電廠(chǎng)控制平臺,實(shí)現虛擬電廠(chǎng)對分布式電源運行工況、運行狀態(tài)信息(包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率)的采集和監控。為此,需要在分布式電源的接入位置增加相應的監控端,將分布式電源監測量實(shí)時(shí)上傳至主站,以實(shí)現分布式電源的監測、控制和調度。

5虛擬電廠(chǎng)需要關(guān)注的問(wèn)題

考慮我國電力體制現狀和未來(lái)改革推進(jìn)路徑,虛擬電廠(chǎng)研究和應用需要關(guān)注如下幾個(gè)問(wèn)題,并需要開(kāi)展深入的研究。

(1)主體準入條件問(wèn)題。虛擬電廠(chǎng)的建設主體還不明確,各方如何參與也有待研究。由于目前電網(wǎng)企業(yè)不具有分布式電源建設和運營(yíng)職能,成為虛擬電廠(chǎng)的建設主體存在困難,但仍可積極參與虛擬電廠(chǎng)的目標設定和體系管理,通過(guò)電價(jià)激勵等措施調動(dòng)虛擬電廠(chǎng)為分布式電源管理和電網(wǎng)協(xié)調運行服務(wù)。

(2)準許范圍和責任問(wèn)題。結合我國電力發(fā)展現狀,合理定位虛擬電廠(chǎng)的范圍及職能。盡管虛擬電廠(chǎng)能夠代表不同分布式電源業(yè)主的需求并能夠為系統提供多種服務(wù),但在我國電力市場(chǎng)并不完善的情況下,為避免管理和調度混亂,應當合理規劃虛擬電廠(chǎng)的范圍和職能,如在城區等負荷密集地區以可控負荷構成虛擬電廠(chǎng),作為系統備用,或削減高峰用電;在鄉村或郊區,以大規模分布式電源、儲能等構成虛擬電廠(chǎng),實(shí)現對系統的穩定和持續供電。

(3)定位問(wèn)題。應明確虛擬電廠(chǎng)和微電網(wǎng)的發(fā)展定位。與微電網(wǎng)不同,虛擬電廠(chǎng)立足于市場(chǎng)機制,對實(shí)際電網(wǎng)接入點(diǎn)的管理約束較弱,緩解分布式光伏接入對局部配電網(wǎng)影響的作用不明顯。因此,虛擬電廠(chǎng)不是解決分布式光伏并網(wǎng)影響的技術(shù)路徑,但可作為加強分布式光伏運營(yíng)管理的一種措施。與傳統的分布式光伏管理模式相比,虛擬電廠(chǎng)具有更完善的監控和調節能力,具有更加平穩的外部特性和更加通用的控制平臺,適應未來(lái)配電網(wǎng)對高滲透率分布式光伏的統一管理要求。

(4)配套政策問(wèn)題。應制定電價(jià)激勵政策,加大宣傳力度,鼓勵用戶(hù)積極參與虛擬電廠(chǎng)。虛擬電廠(chǎng)在中國還是一個(gè)嶄新的概念,用戶(hù)及分布式電源所有者對其知之甚少。然而,虛擬電廠(chǎng)的實(shí)施需要用戶(hù)及大量分布式電源的支持,這就要求相關(guān)部門(mén)積極宣傳參與虛擬電廠(chǎng)的益處,并制定一系列的市場(chǎng)激勵機制,從而在不同地區建立虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)項目。

(5)管理機制問(wèn)題。國外虛擬電廠(chǎng)一般由獨立的三方對分布式電源進(jìn)行統一協(xié)調和管理,并在電力交易平臺上進(jìn)行操作。我國現有政策不鼓勵電網(wǎng)企業(yè)參與電源投資和運營(yíng),需要與溝通,由、系統調度機構和供電公司負責實(shí)施的虛擬電廠(chǎng)運營(yíng)管理方案,積極培育參與虛擬電廠(chǎng)運營(yíng)管理的專(zhuān)業(yè)機構。因此,需要積極探索虛擬電廠(chǎng)在我國應用的可行方案,充分借鑒國外經(jīng)驗,實(shí)施有效的管理模式和試點(diǎn)工程。

6 安科瑞智慧能源管理平臺助力虛擬電廠(chǎng)快速發(fā)展

6.1安科瑞智慧能源管理平臺

AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺,對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統、充電設施以及各類(lèi)交直流負荷的運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監視、智能預測、動(dòng)態(tài)調配,優(yōu)化策略,診斷告警,可調度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析,滿(mǎn)足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數字化、安全分析智能化、調整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求,完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟運行,為用戶(hù)降低能源成本,提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠(chǎng)的調度指令和需求響應,是虛擬電廠(chǎng)平臺的企業(yè)級子系統。

圖片1

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面

6.2平臺結構

系統覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充”各環(huán)節,通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規負荷數據,根據負荷變化和電網(wǎng)調度進(jìn)行優(yōu)化控制,促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對電網(wǎng)的至大需量,使之運行安全。

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圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結構

6.3平臺功能

6.3.1.能源數字化展示

通過(guò)展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁以及其它負荷數據,快速了解能源運行情況。圖片2

6.3.2.優(yōu)化控制

直觀(guān)顯示能源生產(chǎn)及流向,包括市電、光伏、儲能充電及消耗過(guò)程,通過(guò)優(yōu)化控制儲能和可控負載提升新能源消納,削峰填谷,平滑系統出力,并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線(xiàn)對比等。

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6.3.3.智能預測

結合氣象數據,歷史數據對光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負荷功率進(jìn)行預測,并與實(shí)際功率進(jìn)行對比分析,通過(guò)儲能系統和負荷控制實(shí)現優(yōu)化調度,降低需量和用電成本。

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6.3.4.能耗分析

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量,進(jìn)行同環(huán)比比較,顯示能源流向,能耗對標,并折算標煤或碳排放等。

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6.3.5.有序充電

系統支持接入交直流充電樁,并根據企業(yè)負荷和變壓器容量,并和變壓器負荷率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,引導用戶(hù)有序充電,保障企業(yè)微電網(wǎng)運行安全。

圖片6

6.3.6.運維巡檢

系統支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理,并通過(guò)北斗定位跟蹤運維人員軌跡,實(shí)現運維流程閉環(huán)管理。

圖片7

6.4設備選型

除了智慧能源管理平臺外,還具備現場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設備,組成了完整的“云-邊-端”能源數字化體系,具體包括高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等,可以為虛擬電廠(chǎng)企業(yè)級的能源管理系統提供一站式服務(wù)能力。

名稱(chēng)

圖片

型號

功能

應用

中高壓微機保護裝置

綜保(1)

AM6、AM5SE

實(shí)現110kV至10kV回路的保護、測量和自動(dòng)控制功能

110kV、10kV回路斷路器

電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置

APView500

集諧波分析/波形采樣/電壓閃變監測/電壓不平衡度監測等穩態(tài)監測、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷等暫態(tài)監測、事件記錄、測量控制等功能為一體,滿(mǎn)足A類(lèi)電能質(zhì)量評估標準,能夠滿(mǎn)足110kV及以下供電系統電能質(zhì)量監測的要求。

110kV、35kV、10kV、0.4kV

防孤島保護裝置

IMG_259

AM5SE-IS

防止分布式電源并網(wǎng)發(fā)電系統非計劃持續孤島運行的繼電保護措施,防止電網(wǎng)出現孤島效應。裝置具有低電壓保護、過(guò)電壓保護、高頻保護、低頻保護、逆功率保護、檢同期、有壓合閘等保護功能。

110kV、35kV、10kV、0.4kV

動(dòng)態(tài)諧波無(wú)功補償系統

apf(2)

AnCos*/*-G Ⅰ型

同時(shí)具備諧波治理、無(wú)功功率線(xiàn)性補償與三相電流平衡治理和穩定電壓的功能,響應時(shí)間快,精度高、運行穩定,能根據系統的無(wú)功特性自動(dòng)調整輸出,動(dòng)態(tài)補償功率因數;

0.4kV電能質(zhì)量治理

多功能儀表

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APM520

全電力參數測量、復費率電能計量、四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。

接口功能:帶有RS485/MODBUS協(xié)議

并網(wǎng)柜、進(jìn)線(xiàn)柜、母聯(lián)柜以及重要回路

多功能儀表

aem96

AEM96

具有全電量測量,諧波畸變率、分時(shí)電能統計,開(kāi)關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出。

主要用于電能計量和監測

電能表

DTSD1352(1)

DTSD1352

具有全電量測量,電能統計,80A內可直接接入,導軌安裝。

低壓配電箱

物聯(lián)網(wǎng)儀表

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ADW300W

主要用于計量中低壓配電的三相電氣參數,采集狀態(tài)量并控制斷路器,可靈活安裝于配電箱內,自帶開(kāi)口式互感器,可實(shí)現不停電安裝,具備RS485、4G、LoRaWan無(wú)線(xiàn)通信功能,適用于配電系統數字化改造。

微電網(wǎng)數字化改造

物聯(lián)網(wǎng)儀表

ARCM300-T16(1)

ARCM300

三相交流電能計量、漏電電流測量、諧波分析、4路溫度采集功能,通過(guò)對配電回路的剩余電流、導線(xiàn)溫度等火災危險參數實(shí)施監控和管理,可采集狀態(tài)量或控制斷路器,具備RS485通訊或4G通訊功能。

微電網(wǎng)電氣消防和數字化改造

直流電能表

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DJSF1352-RN

可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等,配套霍爾傳感器(可選)。

直流計量

馬達保護

ARD3M(1)

ARD3M

電動(dòng)機保護控制器,適用于額定電壓至 660V 的低壓電動(dòng)機回路,集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動(dòng)機安全運行,強大的邏輯可編程功能可以滿(mǎn)足各種控制要求,多種可選配的通訊方式適應現場(chǎng)不同的總線(xiàn)通訊需求。

電機保護控制

智慧斷路器

ASCB1LE-63-C63-4P-Z4G

ASCB1LE-63-C63-4P/Z4G

三相智能微型斷路器,具備普通微斷保護和控制功能,同時(shí)具備電流、電壓、功率、電能測量功能,支持漏電保護和用電行為特征識別,支持遠程控制,4G通訊。

末端配電

防火限流式保護器

ASCP200-63D

ASCP200-63D

可實(shí)現短路限流滅弧保護、過(guò)載限流保護、過(guò)/欠壓保護、漏電監測、線(xiàn)纜溫度監測、內部超溫限流保護等,電流0-63A,RS485通訊

末端配電保護

遙信遙控單元

ARTU100

ARTU100

具備開(kāi)關(guān)量采集和繼電器輸出控制功能,導軌式安裝,485通訊,可實(shí)現斷路器或接觸器的遠程控制和狀態(tài)量采集。

狀態(tài)量采集和控制輸出

電動(dòng)汽車(chē)充電樁

充電樁(1)

AEV200-DC60S

AEV200-DC80D

AEV200-DC120S

AEV200-DC160S

輸出功率160/120/80/60kW直流充電樁,滿(mǎn)足快速充電的需要。

充電樁運營(yíng)和充電控制

智能網(wǎng)關(guān)

anet(2)

ANet-2E4SM

邊緣計算網(wǎng)關(guān),嵌入式linux系統,網(wǎng)絡(luò )通訊方式具備Socket方式,支持XML格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份認證等安全需求,支持斷點(diǎn)續傳,支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議

電能、環(huán)境等數據采集、轉換和邏輯判斷

安科瑞系統解決方案還包含電力運維云平臺、能源綜合計費管理平臺、環(huán)保用電監管云平臺、充電樁運營(yíng)管理云平臺、智慧消防云平臺、電力監控系統、微電網(wǎng)能量管理系統、智能照明控制系統、電能質(zhì)量治理系統、電氣消防系統、隔離電源絕緣監測系統等系統解決方案,覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節,打造準確感知、邊緣智能、智慧運行的企業(yè)微電網(wǎng)智慧能源管理系統。

7結論

虛擬電廠(chǎng)為分布式光伏發(fā)電應用示范區提供了一種經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新方案,示范區則為虛擬電廠(chǎng)提供了探索應用的平臺。未來(lái)應關(guān)注虛擬電廠(chǎng)的主體準入條件等問(wèn)題。

一方面,虛擬電廠(chǎng)符合分布式光伏發(fā)電應用示范區經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求。經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求來(lái)自外部的政策推動(dòng)力和內部的經(jīng)營(yíng)管理要求,虛擬電廠(chǎng)與分布式光伏發(fā)電應用示范區的經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng )新需求契合。另一方面,分布式光伏發(fā)電示范區為虛擬電廠(chǎng)提供了理想的應用平臺,有必要對其未來(lái)發(fā)展前景展開(kāi)研究。目前虛擬電廠(chǎng)在我國的應用條件還不成熟,缺乏與之配套的管理模式和電力市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)設備基礎也較為薄弱。示范區的各項條件和政策為虛擬電廠(chǎng)的應用提供了可操作的空間,是虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)應用的理想平臺。未來(lái)發(fā)展應從虛擬電廠(chǎng)的市場(chǎng)條件和技術(shù)條件著(zhù)手分析其應用前景,對主體準入條件、準許范圍和責任等問(wèn)題展開(kāi)研究。

考慮示范區建設規模的不斷加大,以及示范區本身的示范作用,未來(lái)配電網(wǎng)中將出現更為復雜多樣的商業(yè)模式和運營(yíng)情況。在電力體制改革推進(jìn)的外部環(huán)境下,以及項目業(yè)主希望通過(guò)轉供電、參與市場(chǎng)而獲得更高收益的內部需求來(lái)看,未來(lái)將出現多種形式的商業(yè)運營(yíng)模式創(chuàng )新,對電網(wǎng)運營(yíng)帶來(lái)較大影響,需要開(kāi)展前瞻性研究。針對虛擬電廠(chǎng),需要明確其主體準入條件、準許范圍和責任、定位,研究其配套政策和管理機制。

參考文獻:

  1. 洪博文,李瓊慧,何永勝,黃碧斌,鄭漳華.虛擬電廠(chǎng)在分布式光伏發(fā)電應用示范區中的應用及前景

[2] 范松麗,艾芊,賀興. 基于機會(huì )約束規劃的虛擬電廠(chǎng)調度風(fēng)險分析

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

 

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