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从虚拟电厂在上海的实践探索看企业微电网数字化的意义

文章更新时间:2023-04-13 点击量:162

 作为典型的人口聚集和负荷密集地区,上海具有外来电比例高、地方资源禀赋不足的特点。从发电侧来看,近年来上海风、光等新能源发电装机比例逐年提高,传统火电逐渐成为调节发电资源;从负荷侧来看,上海以第三产业为主,夏冬负荷峰谷差逐年拉大,峰谷差48.5%(1312万公斤)。可调负荷资源超过8760MW,包括工业负荷1230MW、商业负荷2160MWMW、电动汽车负荷为1000MW,上海企业微电网数字化程度较高,虚拟电厂在上海具有du特的发展条件。上海也成为中国建设虚拟电厂的城市之一,并取得了一定的成效。

(本文部分资料来自微信微信guan方账号:电气思享《上海虚拟电厂实践探索》)

1上海黄浦区商业建筑虚拟电厂示范工程

  2020年上海市公共建筑能耗分析报告指出,在上海市建筑分项用电数据中,空调设备和照明电气设备占总用电量的70%以上。在以空调负荷和照明负荷为主的负荷体系下,商业建筑的负荷具有灵活可调的性能,可以在电力市场的调峰和经济价值中发挥巨大的作用。

  黄浦区作为上海商业建筑的密集聚集区,拥有200多栋大型商业建筑,在原有建筑中配备能耗监测装置,具备完整的数字基础条件,实施需求响应项目非常重要。目前,黄浦区约50%的商业建筑已接入虚拟电厂平台。根据用户参与情况,对优质资源进行自动需求改造,利用自动需求响应技术实现对用户侧设备的调控。截至2021年,上海市黄浦区智能虚拟电厂平台已纳入黄浦区130栋商业建筑,注册响应资源约60MW商业建筑需求响应资源,包括冷水机组、风冷热泵、电热锅炉、动力照明、充电桩等大量可控用电设备。黄浦区虚拟电厂在不降低用户用能体验的前提下,实现了一楼一策的个性化定制。

2上海嘉定区泛在电力物联网智能充放电示范试点项目中

  嘉定是上海汽车产业的聚集地。嘉定供电公司与国家电网电动汽车服务有限公司合作,开展电力物联网智能充放电示范试点项目,应用V2G技术和有序充电技术,协调电动汽车与电网的电力平衡,有效提高电动汽车与电网协调运行的有序性、可靠性和经济性,实现电动汽车、储能、分布式电源、微电网等新型能源设备的即插即用、数据感知、采集和控制,统一协调,运行有序。智能有序充电建设通过灵活引导和主动调控用户充电行为和能源使用行为,将配变峰值负荷降低30%以上,将80%的充电量优化调整到配变负荷低谷,使配变接受充电桩的能力提高4倍,显著提高配电网资源利用率,实现峰值填充。

3企业微电网数字化是虚拟电厂基础设施建设

  从黄浦区商业建筑虚拟电厂示范试点项目和嘉定区电力物联网智能充放电示范试点项目来看,虚拟电厂的建设对提高电网峰值和高效利用新能源具有重要作用,经济效益也非常明显。

  上海之所以成为中国shou批建设虚拟电厂的城市之一,并能迅速取得成效,主要原因如下:一是上海是一个非常发达的商业大都市,也是一个电动汽车库存高的城市。空调、照明、充电桩在用户负荷中所占比例较大,季节性因素容易导致峰谷差大,需要一定的调峰填谷手段,促进新能源的充分消耗,保持电网的稳定运行;二是以空调、照明、充电桩为主的商业负荷具有灵活可调的特点,大规模可控负荷聚合是虚拟电厂的必要条件;三是上海商业建筑基本配备能耗监测装置和能源管理系统,实现了建筑能源的数字化管理,实施了完整的数字基础设施,实现了虚拟电厂的需求响应,以较快的速度和较低的成本实现了虚拟电厂的建设和运行,不受许多地区企业微电网数字化水平低的瓶颈。

4如何建立企业微电网数字化

  安科瑞在上海参与了上海某区191栋商业办公楼能耗数字化管理系统(见图1)等多个企业微电网数字化建设项目、嘉定区140多所学校的配电数字化运维系统(见图2)、张江园区31栋建筑的用电管理系统,大量微电网数字化系统汇聚成上海虚拟电厂建设的基础。



  企业微电网数字化系统(EMS)包括安装在现场的传感器、智能网关和微电网数字软件。传感器用于监控建筑负荷设备和分布式发电设备(系统),现场传感器数据接入边缘计算智能网关,每个智能网关可视为区域总部,收集传感器数据上传EMS或转发第三方平台,网关可根据预设阈值或自动学习执行逻辑计算,执行EMS指令。EMS可视为企业微电网总部,根据智能网关上传的数据生成各种图表、控制策略和分析结论,响应虚拟电厂的调度指令。系统架构图如图3所示。

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  AcrelEMS企业微电网数字系统集成了企业负荷侧的电力监控、能耗统计、电能质量分析与治理、智能照明控制、主要能源设备监控、充电桩运行管理、分布式光伏监控、储能管理等功能。用户可以通过平台对企业微电网进行集中监控、统一调度、统一运维,满足企业可靠、安全、经济、高效、有序的用电要求。

5微电网数字化系统功能

(1)电力监控

  实时监控和控制企业高低压变配电系统变压器、断路器、DC屏、母排、无功补偿柜、电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态和接点温度,监控企业微电网主电路的电能质量,及时处理故障,发出报警信息,提高企业供电可靠性。

(2)能耗分析

  收集企业电、水、气等能耗,进行分类能耗统计,计算单位面积或单位产品的能耗数据和趋势,诊断主要能源设备的能效,计算企业碳排放,为企业制定碳峰、碳中和路线提供数据支持。

(3)照明控制

  智能照明控制功能可根据企业情况实现定期控制、照明感应控制、场景控制、调光控制等,结合红外传感器、超声波传感器,实现人照明、人照明,根据系统控制策略实现集中控制,为企业节约照明用电。

(4)分布式光伏监测

  监测企业分布式光伏电站的运行情况,包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量和收益统计、光伏发电功率控制等。

(5)储能管理

  监控储能系统、电池管理系统(BMS)还有储能变流器(PCS)运行,包括运行模式、功率控制模式、功率、电压、电流、频率等预定值信息、储能电池充放电电压、电流、SOC、温度,根据企业峰谷特点、电价波动和上级平台指令,设置储能系统充放电策略,控制储能系统充放电,实现峰值填充,降低企业用电成本。

(6)充电桩运行管理

  监测企业充电桩运行状态,提供充电桩收费管理和状态监测功能,根据企业负荷率变化和虚拟电厂调度指令调整充电桩充电功率,使企业微电网稳定安全运行。

(7)需求响应

  根据企业负荷波动数据,结合虚拟电厂的调度指令,决定如何参与电网需求响应。该平台可以通过向储能系统发布控制策略来调整充电和发电时间。平台在需求响应期调整可控负荷功率,停止中断负荷供电,根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略,实现一键响应。

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6微电网数字化系统硬件设备

  除软件外,安科瑞还拥有现场传感器、智能网关等设备,形成了完整的“云边端"数字系统,包括高低压配电综合保护监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量控制、照明控制、新能源充电桩、电气消防解决方案等,可为企业微电网数字化提供一站式服务能力,部分设备见表1。

7结束语

  面对未来,AcrelEMS企业微电网数字平台将结合行业特点和服务“双碳"目标,积极利用安科瑞“云边端"产品体系和企业微电网数字技术积累,帮助企业转型传统电网,加快企业微电网向更智能、更安全、更友好的能源数字化升级,为促进区域虚拟电厂建设做出持续贡献。同时,安科瑞建设的数千个企业微电网数字系统也可能成为根据企业意愿汇聚成虚拟电厂的涓涓细流。