淺談虛擬電廠與企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)

時(shí)間：2024-12-18作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：96

【摘要】：2023年1月8日，微信公眾號(hào)魚眼看電改(作者俞慶)發(fā)表了文章《虛擬電廠與負(fù)荷側(cè)數(shù)字化》，原文如下：

“虛擬電廠是電力數(shù)字化的一個(gè)應(yīng)用方向，準(zhǔn)確的說，是負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的發(fā)展方向。所以負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的水平，以及今后的發(fā)展方向，決定了虛擬電廠的應(yīng)用未來。
一、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平很低
      從電力的專業(yè)環(huán)節(jié)上，我們分為“發(fā)電、輸電、配電、用電”幾個(gè)環(huán)節(jié)（還包括調(diào)度、市場(chǎng)等）。
      這里有個(gè)概念是交叉的，即物理的配電網(wǎng)，和配電專業(yè)，并不完全一致。
      對(duì)電網(wǎng)來說，配電專業(yè)管轄的是公共配電網(wǎng)，而公共配電網(wǎng)只是物理配電網(wǎng)絡(luò)的一部分。

      對(duì)物理配電網(wǎng)來說，用電環(huán)節(jié)包含對(duì)用戶配電網(wǎng)（微電網(wǎng)）、以及連接在電網(wǎng)*末端的各類資源（比如負(fù)荷、分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能）的管理。






從電力數(shù)字化的水平來看，電網(wǎng)數(shù)字化的水平*高，國(guó)網(wǎng)從2006年的SG186“智能電網(wǎng)”工程開始，每年在自動(dòng)化、信息化領(lǐng)域百億級(jí)別的投資，大幅度提升了數(shù)字化水平，南網(wǎng)也不遑多讓。




       發(fā)電數(shù)字化水平其次，這些年各大發(fā)電集團(tuán)在“智慧電廠”的趨勢(shì)下，也大幅提升了發(fā)電領(lǐng)域的數(shù)字化水平。
二、目前不能靠虛擬電廠提升負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平
       緊接著的問題就是，誰來提升用戶配電網(wǎng)的數(shù)字化水平，是不是靠虛擬電廠的這些第三方就可以？
       但是這里又帶來另一個(gè)悖論：虛擬電廠目前是無法持續(xù)盈利的，甚至虛擬電廠目前的這些盈利，無法彌補(bǔ)負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的投入。
        如果財(cái)務(wù)上單獨(dú)核算，目前絕大多數(shù)虛擬電廠項(xiàng)目是虧損運(yùn)行的。
        這些項(xiàng)目之所以能成立，有的是因?yàn)殡娋W(wǎng)企業(yè)作為試點(diǎn)項(xiàng)目，不計(jì)成本的投入（當(dāng)然，其實(shí)也計(jì)，一部分計(jì)入了輸配電價(jià)，另一部分是電力交易中心的交易盈余）；有的是發(fā)電企業(yè)在光伏、儲(chǔ)能投資中，包含了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化部分投資；有的是售電業(yè)務(wù)前期承擔(dān)了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化投入，然后把需求響應(yīng)補(bǔ)貼作為邊際收益等。
       虛擬電廠大規(guī)模推廣之前，需要建立負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的商業(yè)模式，而不是等著虛擬電廠這個(gè)商業(yè)邏輯成立，再去做負(fù)荷側(cè)的數(shù)字化。
       這就有點(diǎn)像：在美團(tuán)、拼多多商業(yè)模式成立以前，智能手機(jī)已經(jīng)商業(yè)自洽了，賣智能手機(jī)已經(jīng)可以賺錢了。
       否則讓拼多多去送智能手機(jī)，那拼多多的商業(yè)模式肯定是不成立的。
三、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化，無法單獨(dú)衡量收益
       經(jīng)常有光伏投資方面的朋友問：一個(gè)用戶的能源數(shù)字化項(xiàng)目，ROI怎么算？是不是可以用節(jié)能量去算**？
       在實(shí)際項(xiàng)目中，大量的分布式光伏項(xiàng)目（工商業(yè)），以“目錄電價(jià)”為基準(zhǔn)，計(jì)算光伏售電價(jià)格折扣，形成一種變相的效益分享型合同能源管理模式，與用戶簽訂光伏售電合同。
       所以他們自然認(rèn)為負(fù)荷側(cè)能源數(shù)字化投資是不是也帶有這種屬性。
       我的回答是：即使是工商業(yè)分布式光伏，目前已經(jīng)取消目錄電價(jià)，現(xiàn)貨市場(chǎng)的出清價(jià)格也呈現(xiàn)波動(dòng)頻繁、峰谷價(jià)差拉大的趨勢(shì)，未來不存在錨定價(jià)格，怎么計(jì)算固定收益率。
        光伏尚且如此，面對(duì)負(fù)荷隨生產(chǎn)訂單變化，訂單跟隨行業(yè)景氣度、客戶需求度不斷變動(dòng)，負(fù)荷側(cè)數(shù)字化的節(jié)能效益很難明確計(jì)算，怎么算ROI？
       甚至ROI這個(gè)概念都不能用于負(fù)荷側(cè)數(shù)字化和虛擬電廠，因?yàn)镽OI更多的是一種“固定資產(chǎn)投資”的經(jīng)濟(jì)**計(jì)算方式。
       負(fù)荷側(cè)數(shù)字化和虛擬電廠，本質(zhì)上是一種“企業(yè)服務(wù)”，而非資產(chǎn)投資。
       而目前積極投入“虛擬電廠”業(yè)務(wù)的，自認(rèn)為有先天優(yōu)勢(shì)的發(fā)電企業(yè)們，正是用“建電廠”的，大干快上的投資邏輯，去理解“軟服務(wù)”的虛擬電廠。
       當(dāng)對(duì)一個(gè)事物發(fā)展的底層邏輯，認(rèn)知出現(xiàn)偏差，這個(gè)事物的發(fā)展也一定會(huì)一地雞毛。
四、負(fù)荷側(cè)數(shù)字化，本質(zhì)是管理意識(shí)提升
       負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平為什么這么低？個(gè)人認(rèn)為是負(fù)荷側(cè)的企業(yè)，能源管理水平較低導(dǎo)致的。
       在實(shí)際項(xiàng)目中，我們見過很多負(fù)荷側(cè)數(shù)字化工具，只是作為建設(shè)項(xiàng)目的一部分，在驗(yàn)收以后就沒有發(fā)揮作用。
       為什么工商企業(yè)的能源管理水平較低？這是因?yàn)檫^去處于高速增長(zhǎng)階段，企業(yè)更多的關(guān)心主營(yíng)業(yè)務(wù)的發(fā)展，不會(huì)關(guān)注作為輔助業(yè)務(wù)的“企業(yè)能源管理”，是否產(chǎn)生管理**，說白了就是能保證企業(yè)正常生產(chǎn)就好。
       用電企業(yè)的能源管理意識(shí)水平，決定了負(fù)荷側(cè)數(shù)字化水平，*終決定了虛擬電廠能否落地，并持續(xù)前進(jìn)。
       從目前來看，需要進(jìn)一步通過政策影響（比如需求響應(yīng)、能源雙控、碳排放約束），市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)，以及專業(yè)的能源服務(wù)等 綜合手段，去推動(dòng)企業(yè)建立這種意識(shí)，并且通過數(shù)字化和管理，產(chǎn)生可見**。
       因此虛擬電廠的推動(dòng)，不是靠簡(jiǎn)單投入數(shù)字化項(xiàng)目，也不是靠單純的光伏、儲(chǔ)能、售電、節(jié)能，而是一種企業(yè)管理提升，較類似企業(yè)財(cái)務(wù)優(yōu)化或者ERP流程優(yōu)化。
       負(fù)荷側(cè)數(shù)字化，其實(shí)只是財(cái)務(wù)管理軟件或者ERP軟件，現(xiàn)在多數(shù)的企業(yè)不會(huì)問“投資一個(gè)ERP，ROI是多少”這樣的問題了。
國(guó)家為了提升能源消費(fèi)側(cè)的綠色能效水平，無論是以前的節(jié)能服務(wù)、再到分布式光儲(chǔ)建設(shè)、微電網(wǎng)與多能互補(bǔ)等，一直在出 臺(tái)相關(guān)政策，但始終落入“項(xiàng)目投資”的模式，這是與能源行業(yè)長(zhǎng)期以“基建思維”分不開的。
        當(dāng)一個(gè)行業(yè)進(jìn)入中低速增長(zhǎng)期，原有的建設(shè)思維轉(zhuǎn)換為運(yùn)營(yíng)思維和管理思維，這時(shí)候才是數(shù)字化的*佳機(jī)會(huì)。
房地產(chǎn)行業(yè)從“賣房子”變成“自持物業(yè)運(yùn)營(yíng)”，將迎來房地產(chǎn)管理數(shù)字化的高峰。
負(fù)荷側(cè)也是一樣的邏輯，虛擬電廠的深刻意義，也在于此。”
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(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。
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，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，通過這個(gè)看不見的“電廠”來配合大電網(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，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**，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(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)虛擬電廠真正落地的項(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(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*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(shí)決定了企業(yè)電網(wǎng)的數(shù)字化水平，*預(yù)測(cè)接下來會(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)，并通過數(shù)字化的能源管理對(duì)企業(yè)產(chǎn)生**。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。



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、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(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。








3.2 能耗分析
       采集企業(yè)電、水、燃?xì)獾饶茉聪模M(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。



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)人來燈亮、人走燈滅，為企業(yè)節(jié)約照明用電。



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。



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。



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。



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)。



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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