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标题: 浅谈假造电厂在分布式光伏发电应用树模区中的应用及前景 [打印本页]

作者: 络腮胡菲菲 时间: 2024-10-13 22:02
标题: 浅谈假造电厂在分布式光伏发电应用树模区中的应用及前景
0弁言
随着电力体制改革的持续推进，电力市场将徐徐建立和美满，未来的售电主体也将随着配售电业务的徐徐放开而日益多元化，新的政策不断鼓励分布式电源和微电网作为独立的配售电市场主体推动运营模式的创新。与微电网所采取的就地应用为控制目标的方式差别，假造电厂作为分布式电源市场化运营的一种方式，使用其构造方式的机动性，能更好地适应
大规模分布式电源市场化运营的需要。不管是从系统运行的角度还是从分布式电源的角度，都有构造分布式电源参与电力市场的需求，考虑现在分布式电源规模小、数量多，难以有效参与，假造电厂恰能为分布式电源参与市场提供一种可行途径。
分布式光伏发电应用树模区作为较早开展分布式电源运营模式创新性探索的区域，开展假造电厂的运营模式创新和应用前景分析具有可行性和必要性。
1假造电厂的提出
假造电厂并不改变分布式电源本身，而是对其进行聚合优化。“假造电厂”这一术语源于1997年提出的假造公共办法概念，即独立且以市场为驱动的实体之间的一种机动合作，这些实体不必拥有相应的资产而能够为消费者提供其所需要的电能服务。正如假造公共办法使用新兴技术提供以消费者为导向的电能服务一样，假造电厂并未改变每个分布式电源并网的方式，而是通过控制、计量、通信等技术聚合分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等，并通过更高层面的软件构架实现多个分布式电源的协调优化运行。
与微电网等技术概念差别，假造电厂的概念更多夸大的是对外呈现的功能和结果，更新运营理念并产生社会经济效益，其根本的应用场景是电力市场。假造电厂能够有效地降低分布式电源的市场准入门槛，提高分布式电源经济效益，同时降低分布式电源的管理难度和对电网的影响，还可为电网提供辅助服务。假造电厂无须对电网进行改造而能够聚合分布式电源对公网稳固输电，并提供快速响应的辅助服务，成为分布式电源加入电力市场的有效方法，降低了分布式电源的市场准入门槛，可以获得规模经济的效益。同时，分布式电源的可视化以及假造电厂的协调控制优化大大降低了以往分布式电源并网对公网造成的冲击，降低了分布式电源增长带来的调理难度，使配电管理更趋于合理有序，提高了系统运行的稳固性。
2假造电厂的概念和特征
2.1假造电厂定义
现在，国际上对假造电厂的研究探索还处于初步阶段，尚未形成假造电厂的统一定义。由于国情网情的差别，各个地域和构造对于假造电厂的界定不尽相同。欧洲假造电厂的概念和项目夸大分布式电源的聚合，目标是以合同管理的方式，使得本来不能参与市场竞价的小容量分布式电源参与市场竞价。美国则重在需求侧管理技术的应用，主要基于需求响应筹划发展而来，分身考虑可再生能源的使用，因此可控负荷占据主要成分。我国对假造电厂的研究和应用起步较晚，研究内容涉及聚合模式、调理优化、市场机制、树模工程等的初步探索。
需要留意的是，现在各方关注的假造电厂和我国早期假造电厂的概念并不相同，我国早期所讲的假造电厂项目均为“能效电厂”，即以节能步伐降低用户负荷，等同于“替代”同等规模的电厂，并没有实际的电源，也不参与调理运行和电力买卖业务。而现在各方关注的假造电厂主要是多种分布式电源的聚合，而非通过减少负荷形成的假造电源，将众多的小型分布式电源假造成一个大型电源，更方便参与电力市场大概为电网提供辅助服务。
从现在国外关于假造电厂的概念来看，可分为狭义和广义2种。狭义的假造电厂是指通过统一的通信和控制平台聚合在一起的一组电源(含储能)，其以整体形式参与电网调理运行或电力市场买卖业务。广义的假造电厂不限于发电单位的聚合，还包括可控负荷和需求侧响应技术，是跨越发电侧和需求侧界线的新型市场主体。假造电厂通常比独立电源具有更好的技术经济性能，能实现雷同于传统发电厂的功能和特性。
综合各方对假造电厂的定义，可以发现，假造电厂对系统中电源的构成范例、容量和接入位置没有严格限定，但均要求实现统一的控制和管理，具备整体参与电网调理运行或市场买卖业务的权限和功能。因此，本文对假造电厂定义如下:假造电厂是指由差别的小型电源、储能或负荷聚合而成，具有统一协调和控制本领，以单个独立电厂形式参与市场竞争或电网调理运行的整体。
2.2假造电厂主要特征
从假造电厂的定义可以看出，假造电厂具备以下2个根本特征:一是可监控、易管理，即假造电厂对内应具备监控和管理分布式电源和负荷的功能和权限，这就要求假造电厂具有统一的监控管理平台，同时联结分布式电源和负荷的通信和控制接口；二是可调理、可买卖业务，即假造电厂对外应具备参与电网调理运行和市场买卖业务的功能和权限，可以通过多能互补方式降低可再生能源颠簸，改善配电网运行水平，大概通过联合参与市场化竞争的方式获取更高经济效益。
假造电厂的特征与微电网既有联系也有区别。一方面，假造电厂与微电网雷同，也依赖于多能互补和协调控制，有时也借助于储能和需求侧管理实现整体的调节功能，并通过多方共同参与的市场机制获得更好的经济收益，同时也为电网提供更简单有效的管理方式。另一方面，假造电厂更倾向于市场定位，不要求其内部构成单位具有细密的物理毗连关系，只需要统一的运行控制和市场结算即可实现其整体功能，而微电网夸大分布式电源的就地消纳和电量均衡，因此微电网内部源储荷和控制平台在物理上是一个细密联系的整体，对外仅以的公共毗连点与电网发生功率交换。
3假造电厂结构和功能
3.1根本结构
假造电厂通过信息通信技术和协调控制技术，将相互分散的发电大概用电单位联合成一个整体。假造电厂的内部单位可能是不可控的，如分布式光伏，但通过统一的监控调理，使得其整体外部特性雷同于传统发电机组，可参加电网的调理和电力市场的竞争。
假造电厂作为分布式电源(含储能)参与调理运行和市场买卖业务的主体，兼备自我管理和监控的本领，同时具备调理和买卖业务执行功能。假造电厂的构成大要可分为以下3个部门。
（1）采集和通信单位。采集通信单位可以采集发电或用电单位信息，而且能够将所采集的信息发送至控制单位。
（2）控制单位。控制单位需要能够接受发电单位发送的信息，并进行信息汇总和决议分析。能量管理系统是控制单位的核心，通常具备发电管理、发电与负荷预测、电力数据采集和管理等功能。
（3）通信网络。通信网络确保控制单位和硬件联络单位信息交互的安全和通畅。
3.2主要功能
假造电厂通过提供一系列的功能，增强分布式电源、储能和负荷参与系统运行和市场买卖业务的本领。在系统运行方面，假造电厂可通过预测大型光伏或混合新能源发电厂中参与系统均衡的发电量，以提供调峰调频、电压控制等辅助服务的方式资助实现系统均衡。
在市场买卖业务方面，假造电厂可在能源批发市场中进行买卖业务，均衡买卖业务的投资组合，以及向系统运营者提供服务。
4假造电厂应用
4.1假造电厂在光伏树模区的应用前景
假造电厂概念的引入既为分布式光伏发电应用树模区提供了一种谋划模式创新方案，分布式光伏发电树模区也为假造电厂提供了探索应用的平台，两者相互融合发展。
假造电厂符合分布式光伏发电应用树模区谋划模式创新需求。谋划模式创新需求来自外部的政策推动力和内部的谋划管理要求。在政策推动力方面，树模区光伏发展模式具有和树模意义，未来会对分布式光伏发展模式、投融资模式及专业化服务模式创新提出更高要求，对传统分布式光伏运营模式产生持续的影响甚至变革。在谋划管理需求方面，树模区内分布式光伏的规划建设规模较大，轻易造成局部光伏渗透率过高的环境，对分布式光伏的监控和运行管理提出了更高的要求，未来需要建立与高渗透率光伏接入配电网相适应的监控管理平台。
假造电厂与分布式光伏发电应用树模区的谋划模式创新需求契合。起首，假造电厂具备分布式电源的综合监控和管理功能，满足树模区对高渗透率分布式光伏的管理要求。假造电厂具备统一的控制单位和分布式电源监控平台，有助于推进分布式光伏监控和管理的尺度化，提拔树模区的分布式电源管理水平。与微电网相比，假造电厂更偏重谋划的概念，适合于对数量较多、容量较小又相对独立的分布式电源进行管理。其次，假造电厂使用市场调节机制，充分发掘分布式光伏发电的商品属性，有利于分布式光伏的康健发展。假造电厂通过价格机制对分布式电源进行间接受理而非直接控制，更符合当前电网企业与分布式电源业主相对独立的角色定位，同时有效减轻了配网运行人员对分布式电源统一监控的负担。随着未来能源互联网概念的推广，假造电厂将具有更为广阔的应用前景，电力这一特殊的商品形式将借助假造电厂在更广泛的空间内参与机动的市场买卖业务。，假造电厂能推动新技术的发展和应用，探索未来高渗透率分布式光伏的发展路径。假造电厂有助于建立和推进各项负荷侧技术的发展，包括储能技术和需求侧控制技术等，有助于建立和健全大规模分布式光伏和电网的规划和协调管理机制，探索未来可能的配电网适应大规模分布式光伏发展的新模式、新方法。
同时，分布式光伏发电树模区也为假造电厂提供了理想的应用平台。现在假造电厂在我国的应用条件还不成熟，缺乏与之配套的管理模式和电力市场，财产设备基础也较为薄弱。起首，我国电力市场机制尚不成熟，缺乏鼓励分布式电源参与电网运行的电价机制，导致分布式电源业主缺乏参与假造电厂的意愿。其次，现在对分布式电源通讯和监控的要求较低，造成建设假造电厂的硬件基础薄弱。由于现在分布式电源规模较小，接入尺度较低，根本不具备通讯和控制本领，随着分布式电源规模提拔未来可能影响到配电网的安全运行，同时也将制约分布式电源的进一步发展。
分布式光伏发电树模区的各项条件和政策为假造电厂的应用提供了可操作的空间，是假造电厂试点应用的理想平台。在政策层面，树模区内鼓励探索分布式光伏发电区域电力买卖业务试点，答应分布式光伏发电项目向同一变电台区的符合政策和条件的电力用户直接售电，为运营模式的创新提供了宽松的政策环境。在技术层面，树模区所在地域通常经济较为发达，具有麋集的工商业负荷和坚强的电网支撑，建立市场买卖业务机制的条件良好。这些政策和条件为假造电厂进行区域性的电力买卖业务铺平了门路，因此，树模区无疑是假造电厂试点应用的理想平台。未来应在此平台上发挥假造电厂在分布式电源构造协调方面的作用，变更分布式电源业主参与假造电厂的积极性。
4.2树模区开展假造电厂应用的先决条件
假造电厂的根本特点是多源互补的协调控制和市场化的谋划管理模式，前者是技术基础，后者是市场基础，这也是分布式光伏发电应用树模区参与假造电厂需要满足的2个先决条件。
在市场机制方面，假造电厂的商业价值是吸引分布式光伏树模区参与的条件，离不开电力市场的美满机制，只有机动的市场才气将假造电厂可调可控的技术优势转化为经济效益。
需要建立机动电价机制鼓励分布式电源参与电网调理运行，并由假造电厂的实施。在充分市场化的条件下，将分布式光伏发电应用树模区作为假造电厂运营，使树模区内的发电和用电效益实现化，从而以市场化手段获得电网企业和树模区内业主及用户的双赢格局，有利于探索分布式电源更为科学合理的发展模式。
在技术方面，需要具备与分布式光伏互补协调的可控单位(储能、燃气轮机等)，并通过统一的通讯和监控平台，才气实现假造电厂的根本功能。
分布式光伏的通讯和控制应满足接入假造电厂控制单位的根本要求。假造电厂中的可控单位既可以是传统的分布式电源，也可以是储能和需求侧管理。为满足假造电厂对分布式电源等的统一调控，需要各分布式电源自身具备一定的通讯和控制本领，通过尺度化的接口接入假造电厂控制平台，实现假造电厂对分布式电源运行工况、运行状态信息(包括电压、电流、有功功率、无功功率)的采集和监控。为此，需要在分布式电源的接入位置增长相应的监控端，将分布式电源监丈量实时上传至主站，以实现分布式电源的监测、控制和调理。
5假造电厂需要关注的问题
考虑我国电力体制现状和未来改革推进路径，假造电厂研究和应用需要关注如下几个问题，并需要开展深入的研究。
（1）主体准入条件问题。假造电厂的建设主体还不明确，各方怎样参与也有待研究。由于现在电网企业不具有分布式电源建设和运营职能，成为假造电厂的建设主体存在困难，但仍可积极参与假造电厂的目标设定和体系管理，通过电价鼓励等步伐变更假造电厂为分布式电源管理和电网协调运行服务。
（2）准许范围和责任问题。联合我国电力发展现状，合理定位假造电厂的范围及职能。尽管假造电厂能够代表差别分布式电源业主的需求并能够为系统提供多种服务，但在我国电力市场并不美满的环境下，为制止管理和调理混乱，应当合理规划假造电厂的范围和职能，如在城区等负荷麋集地域以可控负荷构成假造电厂，作为系统备用，或减少高峰用电；在乡村或郊区，以大规模分布式电源、储能等构成假造电厂，实现对系统的稳固和持续供电。
（3）定位问题。应明确假造电厂和微电网的发展定位。与微电网差别，假造电厂立足于市场机制，对实际电网接入点的管理束缚较弱，缓解分布式光伏接入对局部配电网影响的作用不明显。因此，假造电厂不是解决分布式光伏并网影响的技术路径，但可作为加强分布式光伏运营管理的一种步伐。与传统的分布式光伏管理模式相比，假造电厂具有更美满的监控和调节本领，具有更加安稳的外部特性和更加通用的控制平台，适应未来配电网对高渗透率分布式光伏的统一管理要求。
（4）配套政策问题。应制定电价鼓励政策，加大宣传力度，鼓励用户积极参与假造电厂。假造电厂在中国还是一个崭新的概念，用户及分布式电源全部者对其知之甚少。然而，假造电厂的实施需要用户及大量分布式电源的支持，这就要求相关部门积极宣传参与假造电厂的益处，并制定一系列的市场鼓励机制，从而在差别地域建立假造电厂试点项目。
（5）管理机制问题。国外假造电厂一样平常由独立的三方对分布式电源进行统一协调和管理，并在电力买卖业务平台上进行操作。我国现有政策不鼓励电网企业参与电源投资和运营，需要与沟通，由、系统调理机构和供电公司负责实施的假造电厂运营管理方案，积极培育参与假造电厂运营管理的专业机构。因此，需要积极探索假造电厂在我国应用的可行方案，充分借鉴国外履历，实施有效的管理模式和试点工程。
6 安科瑞智慧能源管理平台助力假造电厂快速发展

6.1安科瑞智慧能源管理平台
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、充电办法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，可调理源荷有序互动、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，完成差别策略下光储充资源之间的机动互动与经济运行，为用户降低能源资本，提高微电网运行服从。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受假造电厂的调理指令和需求响应，是假造电厂平台的企业级子系统。

图1 AcrelEMS 智慧能源管理平台主界面
6.2平台结构
系统覆盖企业微电网“源-网-荷-储-充”各环节，通过智能网关采集测控装置、光伏、储能、充电桩、常规负荷数据，根据负荷变化和电网调理进行优化控制，促进新能源消纳的同时降低对电网的至大需量，使之运行安全。

图2 AcrelEMS 智慧能源管理平台结构
6.3平台功能
6.3.1.能源数字化展示
通过展示大屏实时显示市电、光伏、风电、储能、充电桩以及其它负荷数据，快速了解能源运行环境。

6.3.2.优化控制
直观显示能源生产及流向，包括市电、光伏、储能充电及消耗过程，通过优化控制储能和可控负载提拔新能源消纳，削峰填谷，平滑系统出力，并显示优化前和优化后能源曲线对比等。

6.3.3.智能预测
联合气象数据，历史数据对光伏、风力发电功率和负荷功率进行预测，并与实际功率进行对比分析，通过储能系统和负荷控制实现优化调理，降低需量和用电资本。

6.3.4.能耗分析
采集企业电、水、天然气、冷/热量等各种能源介质消耗量，进行同环比比力，显示能源流向，能耗对标，并折算标煤或碳排放等。

6.3.5.有序充电
系统支持接入交直流充电桩，并根据企业负荷和变压器容量，并和变压器负荷率进行联动控制，引导用户有序充电，保障企业微电网运行安全。

6.3.6.运维巡检
系统支持任务管理、巡检/缺陷/消警/抢修记录以及通知工单管理，并通过北斗定位跟踪运维人员轨迹，实现运维流程闭环管理。

6.4设备选型
除了智慧能源管理平台外，还具备现场传感器、智能网关等设备，构成了完整的“云-边-端”能源数字化体系，具体包括高低压配电综合保护和监测产物、电能质量在线监测装置、电能质量治理、照明控制、充电桩、电气消防类解决方案等，可以为假造电厂企业级的能源管理系统提供一站式服务本领。

名称	图片	型号	功能	应用
中高压微机保护装置		AM6、AM5SE	实现110kV至10kV回路的保护、丈量和自动控制功能	110kV、10kV回路断路器
电能质量在线监测装置		APView500	集谐波分析/波形采样/电压闪变监测/电压不均衡度监测等稳态监测、电压暂降/暂升/短时中断等暂态监测、事件记录、丈量控制等功能为一体，满足电能质量评估尺度，能够满足110kV及以下供电系统电能质量监测的要求。	110kV、35kV、10kV、0.4kV
防孤岛保护装置		AM5SE-IS	防止分布式电源并网发电系统非筹划持续孤岛运行的继电保护步伐，防止电网出现孤岛效应。装置具有低电压保护、过电压保护、高频保护、低频保护、逆功率保护、检同期、有压合闸等保护功能。	110kV、35kV、10kV、0.4kV
动态谐波无功补偿系统		AnCos/-G Ⅰ型	同时具备谐波治理、无功功率线性补偿与三相电流均衡治理和稳固电压的功能,响应时间快，精度高、运行稳固，能根据系统的无功特性自动调整输出，动态补偿功率因数；	0.4kV电能质量治理
多功能仪表		APM520	全电力参数丈量、复费率电能计量、四象限电能计量、谐波分析以及电能监测和考核管理。接口功能：带有RS485/MODBUS协议	并网柜、进线柜、母联柜以及重要回路
多功能仪表		AEM96	具有全电量丈量，谐波畸变率、分时电能统计，开关量输入输出，模拟量输入输出。	主要用于电能计量和监测
电能表		DTSD1352	具有全电量丈量，电能统计，80A内可直接接入，导轨安装。	低压配电箱
物联网仪表		ADW300W	主要用于计量中低压配电的三相电气参数，采集状态量并控制断路器，可机动安装于配电箱内，自带开口式互感器，可实现不停电安装，具备RS485、4G、LoRaWan无线通信功能，实用于配电系统数字化改造。	微电网数字化改造
物联网仪表		ARCM300	三相交流电能计量、漏电电流丈量、谐波分析、4路温度采集功能，通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火警伤害参数实施监控和管理，可采集状态量或控制断路器，具备RS485通讯或4G通讯功能。	微电网电气消防和数字化改造
直流电能表		DJSF1352-RN	可丈量直流系统中的电压、电流、功率以及正反向电能等，配套霍尔传感器(可选)。	直流计量
马达保护		ARD3M	电动机保护控制器，实用于额定电压至 660V 的低压电动机回路，集保护、丈量、控制、通讯、运维于一体。其美满的保护功能确保电动机安全运行，强大的逻辑可编程功能可以满足各种控制要求，多种可选配的通讯方式适应现场差别的总线通讯需求。	电机保护控制
智慧断路器		ASCB1LE-63-C63-4P/Z4G	三相智能微型断路器，具备普通微断保护和控制功能，同时具备电流、电压、功率、电能丈量功能，支持漏电保护和用电举动特征辨认，支持远程控制，4G通讯。	末了配电
防火限流式保护器		ASCP200-63D	可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、过/欠压保护、漏电监测、线缆温度监测、内部超温限流保护等，电流0-63A，RS485通讯	末了配电保护
遥信遥控单位		ARTU100	具备开关量采集和继电器输出控制功能，导轨式安装，485通讯，可实现断路器或打仗器的远程控制和状态量采集。	状态量采集和控制输出
电动汽车充电桩		AEV200-DC60S AEV200-DC80D AEV200-DC120S AEV200-DC160S	输出功率160/120/80/60kW直流充电桩，满足快速充电的需要。	充电桩运营和充电控制
智能网关		ANet-2E4SM	边沿盘算网关，嵌入式linux系统，网络通讯方式具备Socket方式，支持XML格式压缩上传，提供AES加密及MD5身份认证等安全需求，支持断点续传，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104协议	电能、环境等数据采集、转换和逻辑判断

安科瑞系统解决方案还包罗电力运维云平台、能源综合计费管理平台、环保用电监管云平台、充电桩运营管理云平台、智慧消防云平台、电力监控系统、微电网能量管理系统、智能照明控制系统、电能质量治理系统、电气消防系统、隔离电源绝缘监测系统等系统解决方案，覆盖企业微电网各个环节，打造准确感知、边沿智能、智慧运行的企业微电网智慧能源管理系统。
7结论
假造电厂为分布式光伏发电应用树模区提供了一种谋划模式创新方案，树模区则为假造电厂提供了探索应用的平台。未来应关注假造电厂的主体准入条件等问题。
一方面，假造电厂符合分布式光伏发电应用树模区谋划模式创新需求。谋划模式创新需求来自外部的政策推动力和内部的谋划管理要求，假造电厂与分布式光伏发电应用树模区的谋划模式创新需求契合。另一方面，分布式光伏发电树模区为假造电厂提供了理想的应用平台，有必要对其未来发展前景展开研究。现在假造电厂在我国的应用条件还不成熟，缺乏与之配套的管理模式和电力市场，财产设备基础也较为薄弱。树模区的各项条件和政策为假造电厂的应用提供了可操作的空间，是假造电厂试点应用的理想平台。未来发展应从假造电厂的市场条件和技术条件着手分析其应用前景，对主体准入条件、准许范围和责任等问题展开研究。
考虑树模区建设规模的不断加大，以及树模区本身的树模作用，未来配电网中将出现更为复杂多样的商业模式和运营环境。在电力体制改革推进的外部环境下，以及项目业主盼望通过转供电、参与市场而获得更高收益的内部需求来看，未来将出现多种形式的商业运营模式创新，对电网运营带来较大影响，需要开展前瞻性研究。针对假造电厂，需要明确其主体准入条件、准许范围和责任、定位，研究其配套政策和管理机制。
参考文献：

洪博文，李琼慧，何永胜，黄碧斌，郑漳华.假造电厂在分布式光伏发电应用树模区中的应用及前景

[2] 范松丽，艾芊，贺兴. 基于机会束缚规划的假造电厂调理风险分析
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版

安科瑞汪洋/汪小姐/汪女士

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