1爆火的虛擬電廠，昭示新風口
今年有多熱？據上海市氣象局官微消息，5月29日13時09分，徐家匯站氣溫達36.1℃，打破了百年來的當地5月份氣溫的紀錄。不僅(jin) 如此，北京、四川、江西、湖南、廣東(dong) 、廣西等地也頻頻發布高溫預警。
伴隨著居民用電急劇攀升，疊加工業(ye) 用電居高不下，盡管發電量連年增長，但我國電力緊張情況仍然持續加劇。今年4月份，我國總發電量6583.5億(yi) 千瓦時，同比增長8.18%。然而，據國家能源局預估，2023年國內(nei) 至大的電力負荷將比去年有較大增長，我國電力供應將呈現緊平衡狀態，國內(nei) 至高用電負荷可能比2022年增加近1億(yi) 千瓦，電力保供仍是重要主題。
在電力資源持續緊張的當下，數智化手段能否為(wei) 電力係統提供全新助力？答案當然是肯定的，虛擬電廠就在這一背景下乘勢而起。通俗來說，虛擬電廠就是虛擬化的發電廠，它並不具備實體(ti) 發電廠(如火力發電廠)本身 ，而是一種管理模式或者說是一套係統，其核心思想就是把各類分散可調電源和負荷匯聚起來，通過數字化的手段形成一個(ge) 虛擬的“電廠”來做統一的管理和調度，同時作為(wei) 主體(ti) 參與(yu) 電力市場。
虛擬電廠之所以引起關(guan) 注，在於(yu) 其可為(wei) 電力穩定供應提供保駕護航的作用。隨著具有間歇性特點的新能源在電力係統中占比提升，電力負荷彈性麵臨(lin) 挑戰，而虛擬電廠具有聚集資源、調節流向及提高效率等功能，有助提升風光大規模接入時電力係統穩定性及**性。例如，在用電高峰時，虛擬電廠可實現大批商場負荷與(yu) 電網的互動，通過將商場室內(nei) 溫度提升1至2攝氏度，在顧客幾乎無覺察的情況下，大幅降低商場空調負荷，緩解電網用電壓力。
此外，虛擬電廠能夠以更低的成本參與(yu) 電力係統調節。根據國家電網的測算，通過火電廠實現電力係統削峰填穀，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億(yi) 元，而通過虛擬電廠僅(jin) 需投資500億(yi) 元-600億(yi) 元，虛擬電廠的成本僅(jin) 為(wei) 火電廠的1/8-1/7。
在種種優(you) 勢背景下，虛擬電廠概念股持續攀升。事實上，虛擬電廠早已不是新鮮事物。“十三五“時期，我國就已經開展了虛擬電廠試點工作，部署多個(ge) 虛擬電廠項目，取得了大量經驗和數據。2022年6月山西省能源局發布的《虛擬電廠建設與(yu) 運營管理實施方案》，明確虛擬電廠的類型、入市流程、技術規範等要求，成為(wei) 首份省級虛擬電廠實施方案。目前，山西正推動兩(liang) 批合計10個(ge) 虛擬電廠試點項目，累計可調節容量達400兆瓦。
去年8月，深圳虛擬電廠管理中心成立，這是國內(nei) 的虛擬電廠管理中心，標誌著深圳虛擬電廠邁入快速發展新階段。虛擬電廠的走紅對於(yu) 能源電力行業(ye) 而言並非意外。新1京報貝殼財經記者了解到，隨著風光大規模接入，虛擬電廠可提升電力係統穩定性及**性，且成本較火電調峰更低。除此之外，上海虛擬電廠參與(yu) 的負荷類型多；山東(dong) 虛擬電廠既可參與(yu) 輔助服務，也可參與(yu) 日前現貨交易；廣東(dong) 開啟需求響應市場化交易……
近日，國家標準化管理委員會(hui) 更是發布消息稱，《虛擬電廠管理規範》《虛擬電廠資源配置與(yu) 評估技術規範》兩(liang) 項國家標準獲批立項，這意味著我國虛擬電廠建設將有國家統一管理規範。
盡管虛擬電廠熱度躥升，但我國虛擬電廠建設尚處於(yu) 概念驗證和試點階段。目前我國的虛擬電廠以邀約型為(wei) 主，通過政府機構或電力調度機構發出邀約信號，然後由負荷聚合商和虛擬電廠組織資源進行削峰填穀等需求響應，從(cong) 電網電價(jia) 補貼中獲取收益。這意味著，虛擬電廠市場規模仍然十分有限。在其背後，新型電力係統所承載的能源物聯網風口才是更為(wei) 廣闊的市場目標。
2虛擬電廠，能否支撐泛在電力物聯網重新起飛？
自2016年2月以來,我國開始逐步推動能源互聯網建設,並先後在國內(nei) 開展試點,建設效果未能滿足預期。缺乏配套的商業(ye) 模式使得各方資本在實際投資過程中缺乏積極性。
2018年3月，由國網冀北電力製定的IEC標準虛擬電廠《用例》提案獲批正式立項，這是國家電網在虛擬電廠國際標準編製領域的裏程碑突破。國網冀北電力將通過製定虛擬電廠國際標準，推動相關(guan) 科研和技術的發展，探索在促進清潔消納等技術領域的冀北方案。
2019年1月,國家電網公司進一步提出“三型兩(liang) 網”發展戰略目標,旨在建立智能電網與(yu) 泛在電力物聯網有機聯合的國際能源互聯網企業(ye) 。泛在電力物聯網建設背景強調建設各級電網協調發展、狀態感知、信息處理的堅強智能電網和泛在電力物聯網,發揮電網在能源匯集、傳(chuan) 輸、轉換中的樞紐作用,促進清潔低碳發展,促進供需對接,提高係統靈活性。
虛擬電廠的核心在於(yu) 聚合與(yu) 通信。分布式電源、分布式儲(chu) 能、可控負荷、充電樁等不同類型的分布式資源就像是“沙”，通過虛擬電廠技術，這些“沙”被聚攏利用、整合協同，形成巨大的“寶藏”。
一般而言，虛擬電廠為(wei) 新型電力係統提供平衡服務，而非簡單的電能量，其本質是一種市場化管理模式，可通過價(jia) 格進行電力供需風險管理。虛擬電廠作為(wei) 一種利用市場激勵規則,通過優(you) 化、協調和控製等手段,聚合分布式能源參與(yu) 電力市場與(yu) 電力係統運行的運營模式,將是促進分布式能源與(yu) 大電網友好協調優(you) 化,促進電力係統清潔化的**途徑之一。
以上內(nei) 容節選自微信公眾(zhong) 號：數智銳角《深圳經驗，趟出了一條電力物聯網大道》，作者不二。
3泛在電力物聯網、能源物聯網與(yu) 虛擬電廠
泛在電力物聯網的建設為(wei) 能源互聯網構建提供了有力支撐,也為(wei) 虛擬電廠建設與(yu) 實施提供了技術驅動力。某種程度上來講，虛擬電廠是泛在電力物聯網的具體(ti) 形式和基本單元。國家電網2019年發布《泛在電力物聯網2020年重點建設任務大綱》到現在，雖然泛在電力物聯網和能源互聯網建設進展一度放緩，但是一直在為(wei) 企業(ye) 的產(chan) 品生態指導方向。現在隨著虛擬電廠的興(xing) 起，泛在電力物聯網和能源互聯網建設的重要性也再度顯現。
新米兰体育電氣多年來一直深耕企業(ye) 微電網能效管理，根據泛在電力物聯網建設要求，在企業(ye) 微電網“源-網-荷-儲(chu) -充”各個(ge) 環節加大研發投入，從(cong) AcrelEMS企業(ye) 微電網能效管理係統從(cong) 1.0逐漸迭代到3.0，實現企業(ye) 微電網的需求管理和負荷管理，結合物聯網、大數據技術，可實現企業(ye) 電網電力監控、能耗統計、負荷預測、照明控製、主要負荷監控、充電樁運營管理、光伏發電監控、儲(chu) 能管理、需求響應等功能，提高企業(ye) 配電和用電智能化，幫助企業(ye) 實現用電可靠、**、節約、有序用電，AcrelEMS可以作為(wei) 虛擬電廠的子係統，促進虛擬電廠的快速發展。
圖1 AcrelEMS企業(ye) 微電網能效管理係統
4AcrelEMS企業(ye) 微電網能效管理係統
① 配電監控
AcrelEMS對企業(ye) 高低壓變配電係統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償(chang) 櫃及電纜等配電相關(guan) 設備的電氣參數、運行狀態、接點溫度進行實時監測和控製，監測企業(ye) 微電網主要回路的電能質量並進行治理，對故障及時處理並發出告警信息，提高企業(ye) 供電可靠性。
圖2 配電監控
② 光伏發電監控
監測企業(ye) 分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發電效率分析、發電量及收益統計以及光伏發電功率控製。
圖3 光伏發電監控
③ 儲(chu) 能管理
監測儲(chu) 能係統（EMS）、電池管理係統(BMS)和儲(chu) 能變流器(PCS)運行模式、控製策略，監測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測直流係統絕緣狀況，並根據企業(ye) 峰穀特點和電價(jia) 波動以及上級平台指令設置儲(chu) 能係統的充放電策略，控製儲(chu) 能係統充放電，實現削峰填穀，降低企業(ye) 用電成本。
圖4 儲(chu) 能係統監控
④ 功率預測
係統基於(yu) 曆史負荷數據，結合天氣因素、企業(ye) 生產(chan) 計劃等，預測企業(ye) 下個(ge) 周期的功率需求和光伏發電功率曲線，為(wei) 企業(ye) 提前安排能源計劃、申報需求響應提供數據支持。
圖5 發電功率預測
⑤ 能耗分析
采集企業(ye) 電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統計，計算單位麵積或單位產(chan) 品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業(ye) 碳排放，為(wei) 企業(ye) 製定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。
圖6 能耗分析功能
⑥ 照明控製
智能照明控製功能可以根據企業(ye) 情況實現定時控製、光照感應控製、場景控製、調光控製等，並結合紅外傳(chuan) 感器、超聲波傳(chuan) 感器，實現人來燈亮、人走燈滅，並可以根據係統的控製策略實現集中控製，為(wei) 企業(ye) 節約照明能耗。
圖7 照明控製功能
⑦ 充電樁管理
監測企業(ye) 充電樁的運行狀態，提供充電樁收費管理和狀態監測功能，並根據企業(ye) 負荷率變化和需求側(ce) 管理平台指令調節充電樁功率，有序用電，並響應上級平台的功率需求。
圖8 充電樁管理
⑧ 需求響應
根據企業(ye) 負荷波動數據，再結合上級平台的調度指令，決(jue) 定以何種方式參與(yu) 電網需求響應，平台可通過給儲(chu) 能係統下發控製策略，調整充發電時間。平台在需求響應時間段調整可控負荷功率，停止給可中斷負荷供電，並且可以根據企業(ye) 可控負荷數據製定需求響應控製策略，實現一鍵響應。
5
企業(ye) 微電網能效管理係統硬件設備
新米兰体育具備能源互聯網“雲(yun) -邊-端”的產(chan) 品生態係統，終端設備包括智能網關(guan) 、高低壓配電綜合保護和監測產(chan) 品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、分項計量、照明控製、新能源充電樁、電氣消防類解決(jue) 方案等，可以為(wei) 企業(ye) 微電網能效係統提供一站式服務能力。
6結束語
從(cong) 能源互聯網概念提出，到泛在電力物聯網興(xing) 盛一時，再到虛擬電廠走向火爆，能源領域亟需更進一步的數智化發展。如今，隨著新型電力係統建設推進，虛擬電廠有望迎來快速發展，隨之企業(ye) 側(ce) 的能源數字化也將迎來新一輪的高潮。
