1虚拟电厂标准化现状
本文基于国内已颁布、立项的虚拟电厂标准及规范,对虚拟电厂不同环节标准进行了梳理和归类,如表1所示。依据调研得到的15项虚拟电厂相关标准(截至2023年8月),将其分为基础通用、规划建设、运行维护、支撑技术和能效评估5个方面,在这5个方面对虚拟电厂的标准现状和需求进行分析。
2标准体系框架
2.1构建原则
本文在构建虚拟电厂标准体系时,重点考虑“引导性、协调性、系统性、开放性"等原则。
1)引导性原则
目前,国内虚拟电厂正处于由邀约型向市场型过渡的阶段,从用户响应邀约参与负荷的削减到用户和发电主体自发参与电力交易,虚拟电厂的商业模式将发生巨大转变。但目前尚无成熟的虚拟电厂标准模式,虚拟电厂的定义还不明确,使得用户对于需求响应和虚拟电厂的差异并没有清晰的认识,不利于提升用户参与虚拟电厂交易的积极性;在市场建设中,交易机制处于起步阶段,多数虚拟电厂试点仅以邀约等方式参与政策性需求响应。虚拟电厂标准体系的构建应对提高用户参与积极性、加快虚拟电厂实现阶段化转变和规模化发展起到引导作用。
2)协调性原则
近些年,地方层面发布了诸多宏观政策,对虚拟电厂建设发展给予指导。
3)系统性原则
虚拟电厂资源横跨源网荷储等多个领域,从技术架构来看可分为3层:1层为分布式资源层,即分布在配电网中的各种可再生能源、储能设备、可调负荷等,该层级响应上级下发的调控指令和价格激励,并由上层通信进行采集和监控;2层为通信网络层,通过通信设备向虚拟电厂管控平台层反映相关数据信息,在线接收电网调控下发的调控指令并分解至虚拟电厂内各类可调节资源;3层为管理平台层,在该层级,虚拟电厂根据预测的相关信息和可控资源的调度能力进行信息决策和电力交易,虚拟电厂层次结构如图1所示。
4)开放性原则
在欧美,虚拟电厂已经经过一段时期的发展;而在国内,虚拟电厂正处于起步阶段,以国网冀北电力有限公司和国网浙江省电力有限公司等单位建设的虚拟电厂示范项目为主。虚拟电厂标准体系应是充分开放的,既充分吸收国际经验,又依托国内试点成果,与时俱进、动态变化与扩展,以适应虚拟电厂技术的未来发展需求。
2.2构建流程
本文采用“自上而下"和“自下而上"相结合的方法,进一步应用平行分解法构建虚拟电厂标准体系框架。“自上而下"是指重视顶层设计,根据虚拟电厂领域发展规划,依据虚拟电厂标准体系建设原则,明确建设目标;“自下而上"是指重视标准需求,基于现有虚拟电厂标准梳理分析,明确未来建设需求。将标准需求与现有标准进行对比,识别现有标准与需求之间的差距,进行标准的更新和修订,制定缺失的标准。采用系统工程方法中的平行分解法进行标准子类的划分和细节的构建,得到具体的虚拟电厂标准体系布局,为虚拟电厂标准体系建设提供可行性建议。标准体系构建的流程如图2所示。
3各领域需求分析
本研究中虚拟电厂标准体系纵向分为功能子体系层、标准子类层和标准系列层3个层次,其中功能子体系层涵盖基础通用、规划建设、运行维护、支撑技术和能效评估等5个领域,标准子类层分为15个子领域共52个标准系列,如图3所示。
1)基础通用子体系
基础通用子体系为虚拟电厂标准体系提供基础性和规范性支撑,针对虚拟电厂术语、分类等定义不明晰的现状,亟须加强虚拟电厂总则、术语、指标及技术要求等标准建设,用以指导虚拟电厂各个阶段标准化基础工作的开展。
2)规划建设子体系
规划建设子体系包括平台建设、市场建设、资源建设和信息通信建设4个子类。针对标准层级较少的现状,在这一子体系中需要加强虚拟电厂规划建设标准的制定,进一步提高虚拟电厂建设水平;针对子类标准的建设,应将工作重点放在还未有标准支撑的市场机制和资源建设子类的标准制定,加快制定虚拟电厂准入电力市场的相关技术标准和资源建设领域中聚合类型、聚合模式、聚合构建方法等相关标准。
3)规划建设子体系
规划建设子体系包括平台建设、市场建设、资源建设和信息通信建设4个子类。针对标准层级较少的现状,在这一子体系中需要加强虚拟电厂规划建设标准的制定,进一步提高虚拟电厂建设水平;针对子类标准的建设,应将工作重点放在还未有标准支撑的市场机制和资源建设子类的标准制定,加快制定虚拟电厂准入电力市场的相关技术标准和资源建设领域中聚合类型、聚合模式、聚合构建方法等相关标准。
4)运行维护建设子体系
运行维护子体系由并网与接入、调度管理、运行安全规定3个子类组成。在运行维护子体系上,调度管理方面需要加强虚拟电厂优化调度标准建设,完善可调节资源参与虚拟电厂调控运行的相关标准。
5)支撑技术子体系
虚拟电厂涉及多个领域和方面的技术,支撑技术子体系包括关键技术和前沿技术子体系。体系的建设需紧密跟踪虚拟电厂建设中的技术细节与技术成熟度,加快技术成果转化为标准化应用,布局有协调性、前瞻性的虚拟电厂特色应用标准,加强标准层级的布局和规划。
6)能效评估子体系
针对目前虚拟电厂能源评估标准空白的现状,亟须开展能效评估标准的建设,通过能效评估子体系中的标准明确虚拟电厂建设规模和应用范围,提出虚拟电厂发电、需求响应等能力评估方法,对虚拟电厂的技术性能和经济性进行评估,为虚拟电厂规划建设、工程运行维护、技术改进等工作的开展提供支撑。
4布局建议
当前国内虚拟电厂还处于发展初期,标准体系建设滞后,适用标准较少,难以满足新型电力系统和新业态发展需要。本文在对虚拟电厂相关标准进行全面梳理与分析的基础上,结合相关规划和试点经验提出虚拟电厂标准体系构建原则,构建了涵盖基础通用、规划建设、运行维护、支撑技术和能效评估等领域的虚拟电厂标准体系架构。基于各领域分析,对虚拟电厂未来技术标准布局规划提出如下建议:
依托图4所示体系架构,重点完善虚拟电厂规划及方案制定、能效评估,数据平台建设,调度系统、运营与管理等环节优化的标准体系建设,支撑虚拟电厂规模化发展。
具体来说,重点在以下方面开展标准制定和修订工作:在基础通用领域,重点加强虚拟电厂总则、术语、指标及技术要求等标准建设,以指导虚拟电厂各个阶段标准化工作的开展;在规划建设领域,重点制定、完善虚拟电厂准入电力市场的相关技术标准和资源建设维度聚合类型、聚合模式、聚合构建方法等相关标准,加快虚拟电厂整体平台和信息通信标准制定;在运行维护领域,加快推进运维管理标准建设,完善多种灵活性资源并网标准;在支撑技术领域,加快相关技术成果的标准转化以及人工智能新技术在虚拟电厂中融合应用的相关标准制定;在能效评估领域,加快资源调度潜力评估、柔性资源响应潜力评估标准的制定和应用,为明确灵活性资源池规模提供支撑。
此外,还应从以下方面来推进虚拟电厂标准化建设:
1)加快制定、完善虚拟电厂标准建设与发展的指导意见。目前、省市层面都出台了鼓励虚拟电厂的相关政策,但缺乏虚拟电厂标准化推进的具体要求与方案。
2)加快设立虚拟电厂专有标准化技术委员会,对口负责虚拟电厂标准化工作,协调推进虚拟电厂标准化各项工作。
3)加强虚拟电厂相关研究成果、试点经验的标准转化。依托国内开展的示范项目,推进新模式、新方法、新技术的应用及标准制定。
5企业微电网能效管理平台
5.1概述
AcrelEMS智慧能源管理平台是针对企业微电网的能效管理平台,对企业微电网分布式电源、市政电源、储能系统、充电设施以及各类交直流负荷的运行状态实时监视、智能预测、动态调配,优化策略,诊断告警,可调度源荷有序互动、能源全景分析,满足企业微电网能效管理数字化、安全分析智能化、调整控制动态化、全景分析可视化的需求,完成不同策略下光储充资源之间的灵活互动与经济运行,为用户降低能源成本,提高微电网运行效率。AcrelEMS智慧能源管理平台可以接受虚拟电厂的调度指令和需求响应,是虚拟电厂平台的企业级子系统。
5.2系统结构
5.3.系统功能
5.3.1基础功能
5.3.1.1电能统计
1)用电集抄
展示选中变配电站回路的间隔时间内的正向有功电度用能情况,如图所示。
支持查询历史曲线图/报表,报表支持导出为EXCEL形式。
2)用电统计
展示选中变配电站回路的用能数据,如图7.1.2所示。
支持日报、月报、年报显示数据;支持导出EXCEL表格。
3)分时段用电
展示选中变配电站的选中回路的选中时间段的尖、峰、平、谷、总电量,电费情况。如图所示。(表计需要支持尖峰平谷电能采集)
支持导出为EXCEL形式。
5.3.1.2故障报警
1)遥信事件
遥信事件页面主要用于记录设备参量的状态量变化日志,包括但不限于开关状态、刀闸状态、接头分合状态等信号,页面主要关注发生遥信的站点、时间、设备、参量和详情等内容。如图所示。
支持时间、仪表名称或编号、参数名等列进行数据筛选。
支持导出为EXCEL形式。
2)遥测事件
遥测事件页面主要用于记录设备电参量在日常运行中是否超过限制的日志,包括但不限于电流、电压、功率、频率、主变温度和湿度等需要监测信号,页面主要关注发生遥测的站点、时间、设备、参量、上下限值、报警值和详情等内容。如图7.3.2所示。
支持时间、仪表名称或编号、参数名等列进行数据筛选。
支持导出为EXCEL形式。
3)报警分级
报警分析页面用于分析用户所有站点的报警情况,根据报警类型或日、月、年时间跨度对发生的报警数量进行统计分析,并根据分析数据对用户站点的报警情况排序,帮助用户定位频发报警与问题站点。如图所示。
支持自定义报警分级分类。
4)报警分析
将报警信息按照故障、紧急、一般进行分类显示。如图7.3.4所示。
支持报警数据同环比分析
5.1.1.3变电所综合自动化系统
系统提供35kV/10kV一次系统图展示。如图所示
提供电参量、分合闸状况、操控面板状态展示。数据实时刷新,响应迅速。展示图形为SVG格式,放大缩小不失真。
5..1.1.4管理驾驶舱
系统提供平台整体配电结构图,分为:源,网,荷,储,充,运维。六大功能模块。帮助用户了解配电结构。如图所示。
可进行页面跳转。跳转配电图可具体某一图形。
5.1.1.5电力综合看板
系统提供低压配电监测大面板,提供变电站和光伏电站运行情况展示,通过地图显示各电站具体位置,并展示目前告警数目和具体信息。如图7.8.1所示
地图支持放大缩小且响应迅速。报警信息支持轮播功能。
1)直流屏监测
提供直流屏遥测数据,一/二路交流电压监测。如图所示
2)用电集抄
展示选中变配电站回路的间隔时间内的正向有功电度用能情况,如图所示。
支持查询历史曲线图/报表,报表支持导出为EXCEL形式。
3)用电统计
展示选中变配电站回路的用能数据,如图所示。
支持日报、月报、年报显示数据;支持导出EXCEL表格
4)分时段用电
展示选中变配电站的选中回路的选中时间段的尖、峰、平、谷、总电量,电费情况。如图所示。
支持导出为EXCEL形式。
5)分组用电统计
展示用户自己组合定义的该变配电站的用电报表,用户可以根据自己的需求对用电回路进行分类,例如:按区域统计、按分项用能统计、按部门统计等。如图所示。
支持报表按日报、月报、年报展示。
支持柱状图,折线图,饼图切换。
支持导出EXCEL表格
6)能耗综合看板
展示企业基本信息,整体的能耗情况,包括电、水、气和折算的标煤耗用量,还有这些用能的同环比对比分析数据,还展示了逐时、逐日用能趋势和分时段用电情况。如图7.11.1所示。
7)支路能耗统计
统计选择回路的分类能源用能报表,如图7.32所示。
支持按、日、月年统计。
支持导出EXCEL格式。
6相关平台部署硬件选型清单
6.1电力监控及马达保护系统
7结束语
虚拟电厂标准体系的建设需加强对虚拟电厂关键技术、资源聚合、信息通信、平台建设等重点领域技术标准的覆盖,针对缺失严重的规划建设标准、能效评估标准,应加快开展顶层设计,推动标准化进程;同时,还要不断推进地方虚拟电厂实践成果向标准转化,助力虚拟电厂规范化、规模化发展。
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