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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

新物联号：安科瑞万佳芬发布时间：2023/2/7 16:43:15 共计：286 浏览

作为典型的人口聚集、负荷密集区域，上海市具有外来电比例高、本地资源禀赋不足的特点。从发电侧角度来看，近年来上海风、光等新能源发电装机比例逐年提升，传统的火电逐渐成为调节性发电资源；从负荷侧角度来看上海以第三产业为主，夏冬两季负荷峰谷差逐年拉大，峰谷差至高可达48.5%（1312万kW）。与此同时上海商业建筑密集，可调节负荷资源超过8760MW，其中包括工业负荷1230MW、商业负荷2160MW、电动汽车负荷1000MW等，加之上海的企业微电网数字化程度比较高，所以虚拟电厂在上海有得天独厚的发展条件，上海市也成为全国首批建设虚拟电厂的城市之一，并且目前已取得一定的成效。

(本文部分资料来源于微信公众号：电气思享《虚拟电厂在上海的实践探索》)

上海黄浦区商业建筑虚拟电厂示范项目

2020年上海市公共建筑能耗分析报告中指出，在上海市建筑的分项用电数据中，空调设备与照明类电器设备在用电总量占据份额超过整体的70%。在以空调负荷、照明负荷为主的负荷体系下，商业建筑中的负荷具有灵活可调的性能，能够在电力市场中发挥巨大的调峰作用和经济价值。

黄浦区作为上海市商业建筑的密集聚集区，拥有超过200幢大型商业建筑，并且很重要的一点是在原有建筑中配备能耗监测装置，有完备的数字化基础条件实施需求响应项目。目前黄浦区内约50%的商业建筑接入了虚拟电厂平台。根据用户参与情况，对资源开展自动需求改造，采用自动需求响应技术实现对用户侧设备的调控。截止2021年，上海市黄浦区智慧虚拟电厂平台已纳入黄浦区商业楼宇130幢，注册响应资源约60MW商业建筑需求响应资源，包含了冷水机组、风冷热泵、电热锅炉、动力照明、充电桩等大量可控用电设备。黄浦区虚拟电厂实现了在不降低用户用能体验的前提下，针对用户的一楼一策个性化定制。

上海嘉定区泛在电力物联网智慧充放电示范试点项目

嘉定是上海汽车产业聚集地，嘉定供电公司与国网电动汽车服务有限公司合作开展泛在电力物联网智慧充放电示范试点项目，应用V2G技术和有序充电技术，统筹协调电动汽车与电网电力电量平衡，有效地提高电动汽车与电网协调运行的有序性、可靠性、经济性，实现电动汽车、储能、分布式电源、微电网等新型用能设备的即插即用、数据感知、采集和控制，统一协调，有序运行。智慧有序充电建设通过对用户充电行为、用能行为的灵活引导与主动调控，降低配变峰值负荷超过30%，将80%充电量优化调整到了配变负荷低谷时段，使配变接纳充电桩能力提高4倍，显著提升配电网资源利用率，实现削峰填谷。

企业微电网数字化是虚拟电厂的基础建设

从黄浦区的商业建筑虚拟电厂示范试点项目和嘉定区泛在电力物联网智慧充放电示范试点项目来看，虚拟电厂的建设对电网调峰填谷、利用新能源的提升作用是巨大的，带来的经济效益也非常明显。

上海之所以成为全国首批建设虚拟电厂的城市之一，并且能快速取得成效的主要原因有以下几点：一是上海是商业非常发达的大都市，同时也是电动汽车存量很高的城市，用户负荷中空调、照明和充电桩所占比例比较大，季节因素容易导致峰谷差大，需要有一定的调峰填谷手段来促进充分消纳新能源，维持电网稳定运行；二是以空调、照明和充电桩为主的商业负荷具有灵活可调的特点，大规模的可控负荷聚合是虚拟电厂的必要条件；三是上海的商业建筑基本都配备能耗监测装置和能源管理系统，已经实现了建筑能源的数字化管理，有完备的数字化基础建设实施虚拟电厂的需求响应，这样便能以较快的速度和较少的成本实现虚拟电厂的搭建和运行，不存在很多地区企业微电网数字化水平低的瓶颈制约。

怎么建立企业微电网数字化

安科瑞在上海参与了众多的企业微电网数字化建设项目，比如上海某区191栋商业办公建筑的能耗数字化管理系统(见图1)、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等，数量众多的微电网数字化系统汇聚成了上海虚拟电厂建设的基础。

图1 191栋商业办公建筑能耗数字化管理系统

图2 嘉定区140所学校配电数字化运维系统

企业微电网的数字化系统(EMS)包含安装于现场的传感器、智能网关和微电网数字化软件。传感器用于监测和控制建筑的负荷设备和分布式发电设备(系统)，现场传感器的数据接入边缘计算智能网关，每个智能网关可以看做是一个区域指挥部，采集所接传感器数据进行协议转换后上传EMS或转发第三方平台，网关可以根据预设阈值或自动学习来执行逻辑计算，并执行EMS的指令。EMS可以看做是企业微电网的指挥部，根据智能网关上传的数据生成各类图表、控制策略和分析结论，并响应虚拟电厂的调度指令，系统架构图如图3所示。

图3 企业微电网数字化系统(EMS)网络架构

AcrelEMS企业微电网数字化系统融合企业负荷侧的电力监控、能耗统计、电能质量分析及治理、智能照明控制、主要用能设备监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能管理等功能，用户通过一个平台即可全局、整体的对企业微电网进行进行集中监控、统一调度、统一运维，同时满足企业用电可靠、安全、节约、有序用电要求。

微电网数字化系统功能

5.1 电力监控

对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制，监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高企业供电可靠性。