泛在電力物聯網、能源互聯網與虛擬電廠

安科瑞電氣股份有限公司  201801

簡介：從能源互聯網的阻礙，到電力物聯網的普遍聲譽，到虛擬電廠的再次普及，能源領域迫切需要進一步的數字智能發展。如今，隨著新電力系統建設的推進，虛擬電廠預計將迎來快速發展。除了國家電網和南方電網公司的電力信息公司外，市場正在努力探索新的藍海。

6月1日，據南方財經報道，南方電網深圳供電局和南方電網研究所于5月19日至30日初次使用5G專用切片技術驗證了中國虛擬電廠的頻率調整技術。這標志著深圳虛擬電廠基本具有實體電廠的功能，將有助于提城市電力保障能力和新能源消費能力，為國內虛擬電廠的建設和運營輸出“深圳體驗"。

雖然我國虛擬電廠建設仍處于概念驗證和試點階段，但虛擬電廠指數近年來波動上升，引起了市場的廣泛關注，因為它可以護送穩定的電力供應。同時，隨著虛擬電廠的普及和良好的政策，能源物聯網企業在2023年的寒冷中逆勢成長，贏得了機遇。

爆火的虛擬電廠，昭示新風口

今年有多熱？據上海市氣象局微博報道，5月29日13時09分，徐家匯站氣溫達到36.1℃，打破了5月份當地氣溫蕞紀錄。不僅如此，北京、四川、江西、湖南、廣東、廣西等地也頻頻發布溫預警。

隨著居民用電量的急劇上升，疊加工業用電量居不下。雖然發電量逐年增加，但中國的電力緊張局勢仍在加劇。今年4月，我國總發電量為6583.5億千瓦時，同比增長8.18%。然而，根據國家能源管理局的預測，2023年中國蕞大的電力負荷將比去年大幅增加，中國的電力供應將呈現緊密平衡，中國蕞大的電力負荷可能比2022年增加近1億千瓦，電力供應仍然是一個重要的主題。

隨著電力資源的不斷緊張，數智化手段能否為電力系統提供新的幫助？當然，答案是肯定的。在這種背景下，虛擬電廠乘勢而上。一般來說，虛擬發電廠是虛擬發電廠，它沒有實體發電廠（如火力發電廠）本身 ，它是一種管理模式或系統，其核心理念是匯集各種分散的可調電源和負荷，通過數字手段形成虛擬的“電廠"進行統一的管理和調度，并作為參與電力市場的主體。

虛擬電廠之所以引起人們的關注，是因為它可以護送穩定的電力供應。隨著新能源在電力系統中間歇性特性的增加，電力負荷彈性面臨挑戰，虛擬電廠具有收集資源、調整流量、提*效率的功能，有助于提風景大規模接入時電力系統的穩定性和安荃性。例如，在用電峰期，虛擬電廠可以實現大量購物中*心負荷與電網的互動。通過將購物中*心的室內溫度提1-2攝氏度，可以大大降低購物中*心的空調負荷，緩解客戶幾乎沒有意識到的電網電壓。

此外，虛擬電廠可以以更低的成本參與電力系統的調整。根據國家電網的計算，通過火電廠實現電力系統的峰值填充，需要投資4000億元才能滿足5%的峰值負荷，而通過虛擬電廠只需投資500億-600億元，而虛擬電廠的成本只有火電廠的1/8-1/7。

虛擬電廠概念股在各種優勢背景下持續攀升。事實上，虛擬電廠并不是什么新鮮事。“十三五"期間，我國開展了虛擬電廠試點工作，部署了多個虛擬電廠項目，取得了豐富的經驗和數據。2022年6月，山西省能源局發布了《虛擬電廠建設運營管理實施方案》，明確了虛擬電廠的類型、市場流程和技術規范，成為shou個省級虛擬電廠實施方案。目前，山西正在推進兩批10個虛擬電廠試點項目，累計可調容量達400兆瓦。

去年8月，深圳虛擬電廠管理中*心成立，是中國一個虛擬電廠管理中*心，標志著深圳虛擬電廠進入快速發展的新階段。虛擬電廠的普及對能源和電力行業來說并不奇怪。北京新聞貝殼金融記者了解到，隨著風景的大規模接入，虛擬電廠可以提電力系統的穩定性和安荃性，成本低于火電調峰。此外，上海虛擬電廠參與的負荷類型蕞多；山東虛擬電廠可以參與輔助服務或現貨交易；廣東開*放需求響應市場交易。

近日，國家標準化管理委員會發布消息稱，《虛擬電廠管理規范》和《虛擬電廠資源配置與評價技術規范》獲得批準，這意味著中國的虛擬電廠建設將有國家統一的管理規范。

盡管虛擬電廠的熱度有所上升，但我國虛擬電廠的建設仍處于概念驗證和試點階段。目前，中國的虛擬電廠主要是邀請型的，通過ZF機構或電力調度機構發出邀請信號，然后通過負荷聚合商和虛擬電廠組織資源來滿足需求，從電網電價補貼中獲得收入。這意味著虛擬電廠的市場規模仍然非常有限。在其背后，新電力系統承載的能源物聯網風口是更廣闊的市場目標。

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,并先后在全國開展試點,建設效果未能滿足預期。缺乏配套的商業模式使得各方資本在實際投資過程中缺乏積ji性。

2018年3月，由國網冀北電力主*導的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制領域的里程碑突破。國網冀北電力將通過主*導虛擬電廠國際標準，推動相關科研和技術的發展，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“三型兩網"發展戰略目標,旨在建立智能電網與泛在電力物聯網有機聯合的國際一硫能源互聯網企業。泛在電力物聯網建設背景強調建設各級電網協調發展、狀態全*面感知、信息*效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、傳輸、轉換中的樞紐作用,促進清潔低碳發展,促進供需對接,提系統靈活性。

虛擬電廠的核心在于聚合與通信。分布式電源、分布式儲能、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，虛擬電廠為新型電力系統提供稀*缺的平衡服務，而非簡單的電能量，其本質是一種*級的市場化管理模式，可通過價*格進行電力供需風險管理。虛擬電廠作為一種利用市場激勵規則,通過優化、協調和控制等手段,聚合分布式能源參與電力市場與電力系統運行的運營模式,將是促進分布式能源與大電網友好協調優化,促進電力系統清潔化的有效途徑之一。

以上內容節選自微信公眾號：數智銳角《深圳經驗，趟出了一條電力物聯網大道》，作者不二。

泛在電力物聯網、能源互聯網與虛擬電廠

泛在電力物聯網的建設為能源互聯網的建設提供了有力的支持，也為虛擬電廠的建設和實施提供了技術驅動力。在某種程度上，虛擬電廠是泛在電力物聯網上的具體形式和基本單元。自2019年國家電網發布《2020年泛在電力物聯網重*點建設任務大綱》以來，雖然泛在電力物聯網和能源互聯網建設進展一度放緩，但一直在指導企業的產品生態。如今，隨著虛擬電廠的興起，泛在電力物聯網和能源互聯網建設的重要性再次顯現。

安科瑞電氣多年來一直深入從事企業微電網能效管理。根據泛在電力物聯網建設的要求，增加了企業微電網“源-網-荷-儲-充"各環節的R&D投資，從AcrelEMS企業微電網能效管理系統從1.0逐步迭代到3.0，實現了企業微電網的需求管理和負荷管理，結合物聯網和大數據技術。可實現電網電力監控、能耗統計、負荷預測、照明控制、主負荷監控、充電樁運行管理、光伏發電監控、儲能管理、需求響應等功能，提企業配電智能，幫助企業實現可靠、安荃、節約、*效、有序用電，Acrelems可作為虛擬電廠的子系統，促進虛擬電廠的快速發展。

 圖1 AcrelEMS企業微電網能效管理系統

AcrelEMS企業微電網能效管理系統

①　       配電監控

AcrelEMS對企業低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、接點溫度進行實時監測和控制，監測企業微電網主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發出告警信息，提企業供電可靠性。

圖2 配電監控

②　       光伏發電監控

監測企業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制。

圖3 光伏發電監控

③　       儲能管理

監測儲能系統（EMS）、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行模式、控制策略，監測電池電流、溫度、SOC/SOH，檢測直流系統絕緣狀況，并根據企業峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實現削峰填谷，降低企業用電成本。  

圖4 儲能系統監控

④　       功率預測

系統基于歷史負荷數據，結合天氣因素、企業生產計劃等，預測企業下個周期的功率需求和光伏發電功率曲線，為企業提前安排能源計劃、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

采集企業電、水、燃氣等能源消耗，進行分類分項能耗統計，計算單位面積或單位產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，計算企業碳排放，為企業制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。

圖6 能耗分析功能

⑥　       照明控制

智能照明控制功能可以根據企業情況實現定時控制、光照感應控制、場景控制、調光控制等，并結合紅外傳感器、超*聲波傳感器，實現人來燈亮、人走燈滅，并可以根據系統的控制策略實現集中控制，為企業節約照明能耗。

圖7 照明控制功能

⑦　       充電樁管理 

監測企業充電樁的運行狀態，提供充電樁收費管理和狀態監測功能，并根據企業負荷率變化和需求側管理平臺指令調節充電樁功率，有序用電，并響應上級平臺的功率需求。

圖8 充電樁管理

⑧　       需求響應

根據企業負荷波動數據，再結合上級平臺的調度指令，決定以何種方式參與電網需求響應，平臺可通過給儲能系統下發控制策略，調整充發電時間。平臺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，并且可以根據企業可控負荷數據制定需求響應控制策略，實現一鍵響應。

企業微電網能效管理系統硬件設備

安科瑞具備能源互聯網“云-邊-端"的產品生態系統，終端設備包括智能網*關、低壓配電綜合保護和監測產品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、分項計量、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業微電網能效系統提供一站式服務能力。

結束語

從能源互聯網概念提出，到泛在電力物聯網興盛一時，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，隨著新型電力系統建設推進，虛擬電廠有望迎來快速發展，隨之企業側的能源數字化也將迎來新一輪的潮。

1.       【技術支持衛星：CDD-9888】【公從號：安科瑞能效管理解決方案】

2.       云平臺：變電所運維云平臺、分布式光伏運維云平臺、建筑能耗云平臺、企業能源管控平臺、遠程預付費管控云平臺、宿舍預付費管控云平臺、充電樁收費運營云平臺、智慧消防云平臺、安全用電管理云平臺、環保用電監管云平臺；

3.       系統解決方案：變電站綜合自動化系統、電力監控系統、配電室綜合監控系統、能耗管理系統、電能管理系統、馬達保護與監控系統、動環監控及能效分析系統、智能照明監控系統、消防設備電源監控裝置、防火門監控系統、余壓監控系統、消防應急照明和疏散指示系統；無線測溫系統；

4.       中壓測控裝置：環網柜綜合保護裝置、微機保護裝置、開關柜綜合測控裝置、線路保護裝置、配電變保護裝置、電動機保護裝置、備自投保護裝置、電容器保護裝置、PT檢測裝置、低壓備自投裝置、公共測控裝置、防孤島保護裝置、電流互感器過電壓保護器、溫濕度控制器、無源無線測溫傳感器、CT取電無線測溫傳感器；

5.       電力監控與保護：弧光保護裝置、電能質量在線監測裝置、電氣接點在線測溫裝置（智能濕度巡檢儀）、電動機(馬達）保護器、低壓線路保護器、智能剩余電流繼電器、三遙單元；

6.       電能管理：可編程交流電測儀表、可編程直流電測儀表、多功能全電量電表、精度網絡電力儀表、諧波表、電能質量表、海拔儀表、逆電流監測電表、電子式電能表、導軌式電能表、面板表嵌入式電表、預付費表、多用戶計量箱、物聯網儀表、無線多回路計量交流/直流表、無線多回路環保檢測模塊、正反向直流電能表、無線通訊轉換器、智能照明控制裝置；

7.       電能質量治理：有源電力濾波器、中線安防保護器、諧波保護器、靜止無功發生器、濾波補償裝置、電力電容補償裝置、集成式諧波抑制電力電容補償裝置、投切開關、功率因數補償控制器、自愈式低壓并聯電容器、串聯電抗器；

8.       電氣安全：電氣火災監控探測器、剩余電流探測器、電氣火災監控裝置、在線監控路燈計量、無線測溫顯示單元、故障電弧探測器、故障電弧傳感器、隔離電源絕緣監測裝置、醫療機構絕緣報警顯示儀、醫療醫院用隔離變壓器、工業用絕緣監測裝置、電氣防火限流式保護器；

9.       新能源：光伏采集裝置、電瓶車智能充電樁、汽車充電樁、光伏匯流采集裝置；

10.       數據中心/鐵塔基站：數據采集模塊、機房數據柜監控裝置、多回路電表、母線監控裝置、電力監控屏；

11.       智能網關：通信管理機、無線通信終端（無線通訊轉換器）、數據轉換模塊、串口服務器；

12.       電量傳感器：低壓電流互感器、開口式互感器、一次小電流互感器、0.2級電流互感器、低壓電動機保護器專用互感器、剩余電流互感器、霍爾傳感器、羅氏線圈電流變送器、模擬信號隔離器、有功功率變送器、無功功率變送器、直流電壓傳感器、浪涌保護器；

13.       環保監控：油煙在線監測儀、環保數據采集傳輸裝置；

進儲能群、電力群、光伏群；找供應商、找客戶、找圈子，

衛星：CDD-9888（分享資源 合作共贏）