搭建3D可視化虛擬電廠監(jiān)控平臺

1、由于電力供需緊張，廣東整合省內發(fā)電資源，加強一次能源燃料監(jiān)測 預警。浙江通過數(shù)字化、智能化電網(wǎng)技術，在1.2 萬家用電企業(yè)內部形成了一個1000萬千瓦“虛擬電廠”，可以隨時智能調控負荷， 發(fā)動企業(yè)主動參與削峰填谷。以上海市商業(yè)型虛擬電廠為例，通過可視化集成各DG的數(shù)據(jù)，從資 源管理、實時狀態(tài)監(jiān)測、負荷預測、發(fā)電任務管理、發(fā)電任務追溯、 運行效果決策六個方面闡述“虛擬電廠”的運作流程。注解：分布式發(fā)電裝置（Distributed Generation， DG分布式供能（Distributed Energy Resource ， DER虛擬電廠通過協(xié)調控制、智能計量以及信息通信等技術聚合DG儲能系

2、統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等不同類型的分布式能源，通過更高層的軟件構架實現(xiàn)多個DER之間的協(xié)調優(yōu)化運作，達到資源的優(yōu)勢配 置和使用，并作為一個特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運行的電源協(xié)調 管理系統(tǒng)。借助Hightopo對數(shù)據(jù)進行有效融合，將分散的DER聚合到可視化系 統(tǒng)中統(tǒng)一進行管理，通過 Web提供豐富的展示形式和效果?！疤摂M 電廠”的可視化協(xié)調控制減小了以往 DER并網(wǎng)對公網(wǎng)造成的沖擊， 降低了 DG增長帶來的調度難度，使配電管理趨于合理有序，提高了 系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。商業(yè)型虛擬電廠是從商業(yè)收益角度考慮的虛擬電廠，是DER投資組合的一種靈活表述。可基于用戶需求、負荷預測和發(fā)電潛力預測，從 而制定發(fā)

3、電計劃，參與市場競標。在本地網(wǎng)絡中，DER運行參數(shù)、發(fā)電計劃、市場競價等信息由商業(yè)型虛擬電廠提供。容量指標將區(qū)域內的注冊虛擬電廠數(shù)量、注冊發(fā)電機組數(shù)量、注冊發(fā)電單元、分布式能源額定裝機容量分別統(tǒng)計，利于管理者進行負荷和發(fā)電潛力 預測，控制DER執(zhí)行發(fā)電計劃。S容量指標沖發(fā)電瞬s®上網(wǎng)負荷:HJ 17-62 kw上網(wǎng)負荷:HJ 17-62 kw6543 戶432冢注冊發(fā)電單元6436 臺運行模式注冊虛擬電廠的調控能力監(jiān)測，接入削峰、填谷實時數(shù)據(jù)，評判調控 能力。網(wǎng)供負荷和上網(wǎng)負荷實時對比，判斷虛擬電廠的供電能力。分 布式發(fā)電系統(tǒng)多采用性能先進的中小型模塊化設備，開停機快速，維修管理方便

4、，調節(jié)靈活，且各電源相對獨立，可快速滿足供電需求。左運行模式：計劃曲線注冊調力削耗：18.30 kw般谷：13.80 kw檢 發(fā)電負荷因子：25,70 kw網(wǎng)供負荷：* PL1 18.52 KW上網(wǎng)負荷:HJ 17-62 kw總發(fā)電、總用電量、發(fā)電和用電負荷曲線圖是了解本座城市電力調控 結果的有效指標，管理者可根據(jù)圖表調控策略。響應偏差率、響應完 成率、機組爬坡率數(shù)據(jù)可作為虛擬電廠和各個 DG的考核指標，對于 響應速度較慢的DG可逐步淘汰，建立響應速度更快的分布式能源。©當曰累計電量占比總發(fā)苗星-一 ._總用缶量(4673443241yX心 發(fā)電. 用電員荷曲線圏O蛍電血倚一O用電奐

5、荷25008.1 508. 1608.1 708.1 8發(fā)電單元類型分布 基于HT圖形引擎，可快速構建“虛擬電廠”中實時數(shù)據(jù)驅動的圖表, 提供豐富的可視化展示形式和效果。采用柱狀圖和散點圖分別統(tǒng)計 DG儲能系統(tǒng)、可控負荷等的分布情況。在城區(qū)等負荷密集地區(qū)需以 可控負荷構成虛擬電廠，作為系統(tǒng)備用，或削減高峰用電；在鄉(xiāng)村或 郊區(qū)，以大規(guī)模 DG儲能等構成虛擬電廠，實現(xiàn)對系統(tǒng)的穩(wěn)定和持 續(xù)供電。®類型分布可件徴1W央雪分布式曲穽里g 發(fā)電單元類型分祁OB IBOU 1 SOBltiOB 1 BOS.1S資源管理 聚合多樣化的DER實現(xiàn)對系統(tǒng)高要求的電能輸出是虛擬電廠協(xié)調控 制的重點和難點。

6、實際上，一些可再生能源發(fā)電站（如風力發(fā)電站和 光伏發(fā)電站）具有間歇性或隨機性以及存在預測誤差等特點，因此， 將其大規(guī)模并網(wǎng)必須考慮不確定性的影響。 這就要求儲能系統(tǒng)、可分 配發(fā)電機組、可控負荷與之合理配合，以保證電能質量并提高發(fā)電經(jīng) 濟性。風力發(fā)電站光伏發(fā)電站 綜合分析各虛擬電廠排名排名越高表示虛擬電廠有更強的調控能力和更快的響應速度，在競標時相關部門可著重考慮。注冊調控能力占比 削峰數(shù)據(jù)、填谷數(shù)據(jù)百分比統(tǒng)計，了解每個虛擬電廠的實力。中國是 典型的負荷中心與發(fā)電中心不協(xié)調國家， 東南地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，為負荷 中心，但是缺煤、少光、缺風；西北、西南地區(qū)經(jīng)濟相對落后，但是 煤多、水多、風多、光多。這種

7、不協(xié)調決定了中國的清潔能源的利用 只能寄希望于打造數(shù)十個超大型清潔能源發(fā)電中心， 然后通過特高壓 通道（直流或者交流）輸送到東南負荷中心。能力占比 采用雷達圖表示各行業(yè)發(fā)電機組注冊調控和各發(fā)電單元類別注冊調 控的數(shù)據(jù)，區(qū)分不同DER在不同時間段執(zhí)行發(fā)電計劃的百分比。數(shù)量占比統(tǒng)計聚合DG儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等不同類型的分布式能源的數(shù)量占比，預測發(fā)電潛力，有序制定發(fā)電計劃。分區(qū)信息變電站作為電力系統(tǒng)不可或缺的部分， 對電壓和電流進行變換，接受 電能及分配電能。圖撲可視化大屏標注的變電站以110kV及以下的四類變電站為主，包括亭衛(wèi)變電站、遠東變電站、黃渡變電站、練塘 變電站等上海市不同區(qū)域的

8、變電站， 點擊變電站名稱可顯示削峰、填 谷數(shù)據(jù)。管理總覽電網(wǎng)負荷主要包含剛性負荷、柔性負荷兩大類。其中剛性負荷是用戶 生活工作必須滿足的負荷，不能夠接受電網(wǎng)的調控，受控程度很低。廣義柔性負荷，既包含彈性負荷（可削減負荷）、可調節(jié)負荷（負荷 聚合商）、可轉移負荷，也包括源性負荷（儲能、電動汽車）。收集不可控分布式能源、儲能、可控式能源、可控負荷的發(fā)電單元數(shù)量、發(fā)電容量占比數(shù)據(jù)，確定用戶在不同時段對電網(wǎng)負荷的需求量， 讓用戶通過分時電價提前安排工作的時間，減少峰期用電。能力占比和數(shù)量占比的統(tǒng)計，便于確定小型發(fā)電裝置在調峰、為邊遠 用戶、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電時的能力。分布式電源可大大地提高供電 可靠性

9、，可在電網(wǎng)崩潰和意外災害（例如地震、暴風雪、人為破壞） 情況下，維持重要用戶的供電。資源注冊虛擬電廠具體信息圖撲軟件聚焦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控運維可視化應用領域，通過接入D的多路視頻，便于分布式能源的管理。分布式發(fā)電系統(tǒng)主要包含：熱 電聯(lián)產(chǎn)（CHP與微型熱電聯(lián)產(chǎn)、燃料電池、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、 斯特林發(fā)動機、往復式發(fā)動機、柴油引擎、汽油引擎等。書虛撤宅廠日體仁皀G竹IE比11刪血瓦i«sa.2034417161716H牆.1艸1節(jié)能成效我國用電量大的主要原因之一是工業(yè)設備和家用電器能效偏低，可實時監(jiān)測中央空調、電動汽車等柔性可控負荷。統(tǒng)計節(jié)約電量、日均節(jié) 電、未端精密空調節(jié)能率、機房整體節(jié)

10、能率、機組負荷量的數(shù)據(jù)，減 少高耗能設備的使用頻次。虛擬電廠審核管理龐大的虛擬電廠數(shù)據(jù)，在圖撲可視化系統(tǒng)中批量聚合， 可承受萬級甚 至十萬級別數(shù)據(jù)量。不同類型的虛擬電廠側重點不同，有以實現(xiàn)DG可靠并網(wǎng)和電力市場運營為目標的電廠， DG占據(jù)DER的主要成分； 有基于需求響應計劃發(fā)展而來，兼顧考慮可再生能源利用的電廠， 可 控負荷占據(jù)主要成分。在審核時要根據(jù)能源分布情況，選擇適合本地 的虛擬電廠。皮權剋審檢管遷遼魏電r列表Q 已通時斗誦注梅響應負荷IW甞關強荷序世旳蜩0012019,01 09445IW434kW張=002202002.19*77Bk¥A斗 1 啣監(jiān)IfifA*K WUD

11、JbbbkVAfci jKWjkW004?Q19jIM24張二0DS二 W?0?0.01.19fejUlcJ& 34k*W9S<C發(fā)電單元管理每個發(fā)電單元接入實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，避免發(fā)電不足引發(fā)重要設備停 機，保障供電的持續(xù)性、穩(wěn)定性。實時狀態(tài)監(jiān)測智能計量技術是虛擬電廠的一個重要組成部分，是實現(xiàn)虛擬電廠對 DG和可控負荷等監(jiān)測和控制的重要基礎。智能計量系統(tǒng)最基本的作用是自動測量和讀取用戶住宅內的電、氣、熱、水的消耗量或生產(chǎn)量， 即自動抄表（Automated Meter Reading，AMR，以此為虛擬電廠提 供電源和需求側的實時信息。作為 AMR的發(fā)展，自動計量管理和高 級計量

12、體系能夠遠程測量實時用戶信息，合理管理數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給相關各方。A UMMKWMHmnwr 用mifWW冗"、-鳥:1».W *葩6BG川川A AH'® eri) | >41： f4 Odl 耳s Wk.h厲,tnA 41 mm J"皿riMNO通過可視化的2D面板和圖表的數(shù)據(jù)綁定，以及利用不同樣式的圖表 統(tǒng)計方式展示不同區(qū)縣的工業(yè)企業(yè)排名、 工業(yè)企業(yè)潛力排名、工業(yè)企 業(yè)實測負荷排名，能分辨本地的用電大戶，他們是虛擬電廠的主要客 戶。監(jiān)測實時負荷、發(fā)電負荷因子、可調控負荷、主變容量、發(fā)電機組、 發(fā)電單元，圍繞用戶和系統(tǒng)需求，自動調節(jié)并優(yōu)化

13、響應質量，減少電 源和電網(wǎng)建設的投資，在創(chuàng)造良好舒適生活環(huán)境的同時， 實現(xiàn)用戶和 系統(tǒng)，技術和商業(yè)模式的雙贏。負荷預測 將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電、交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的功率 相加，就得電力系統(tǒng)的綜合用電負荷。負荷是隨機變化，每當用電設 備啟動或停止都會有對應的負荷發(fā)生變化， 從某種程度上可以發(fā)現(xiàn)具 有一定規(guī)律性，可依據(jù)規(guī)律進行預測。數(shù)據(jù)查詢KT-1-KT-3iuM.4 wiu4l不可控DG可控DG儲能、可控負荷的數(shù)量統(tǒng)計結合商業(yè)型虛擬電 廠網(wǎng)絡信息（拓撲結構、限制條件等），利于技術型虛擬電廠計算本 地系統(tǒng)中每個DER可作出的貢獻，形成技術型虛擬電廠成本和運行 特性。多維度負荷預測發(fā)電負

14、荷和用電負荷處于天平的兩端， 需要保持平衡，才能保障雙方 利益。發(fā)電機組和虛擬電廠的歷史數(shù)據(jù)查詢， 能讓管理者了解不同時 段的供需變化，進行有效調控。查詢界面采用事件機制進行界面局部 更新，避免FPS的游戲方式，過多進行無意義的界面刷新，避免桌 面卡頓和手機發(fā)燙等問題。發(fā)電任務管理虛擬電廠采用雙向通信技術，它不僅能夠接收各個單元的當前狀態(tài)信 息，而且能夠向控制目標發(fā)送控制信號。 應用于虛擬電廠中的通信技 術主要是基于互聯(lián)網(wǎng)的技術，如基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務、虛擬專用網(wǎng) 絡、電力線路載波技術和無線技術（如全球移動通信系統(tǒng)/通用分組無線服務技術（USM/UPRS等）。價格信實時電價和分時電價的設定應根

15、據(jù)虛擬電廠中的可再生能源所占成 分區(qū)別設定，同時規(guī)定可再生能源發(fā)電應盡量并網(wǎng)，進一步完善現(xiàn)行 的分時電價辦法，鼓勵和促進用電高峰時用戶節(jié)電和DG發(fā)電。采用雷達圖分配虛擬電廠計劃負荷，明確計劃發(fā)電負荷激勵信號時間軸設置 豐水期電價可采取一定優(yōu)惠措施，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)將活動通知期和進 行期的時間確定，有序開展活動。調控模式設置負荷調整模式和控制模式統(tǒng)計，短期和中長期需求響應事件管理， 可 減小最大負荷和最小負荷的差值，使負荷曲線圖形較為平坦。通過合 理地、有計劃地安排種類用戶的用電時間，有利于充分利用發(fā)電、供 電設備（主變壓器等）容量，提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。發(fā)電任務追溯通過追溯可判斷出夏季和冬季是負

16、荷的高峰時期， 此時如采用以天然 氣為燃料的燃氣輪機等冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)，不但可解決夏季的供 冷與冬季的供熱需要，同時也提供了一部分電力，由此可對電網(wǎng)起到 削峰填谷作用。此外，也部分解決了天然氣供應時的峰谷差過大問題， 發(fā)揮了天然氣與電力的互補作用。激勵型信息可根據(jù)年份追溯負荷控制、有序用電、緊急需求響應、需求側競價、 容量/輔助服務等信息。折線圖和面積圖展示了一周內實測負荷和預 測負荷的對比，幫助預測者修正數(shù)據(jù)的準確性。a電廠-電源追溯可以快速搜索出某重要供電設備的實際供電路徑，并結合可視化的展示方式，以清晰、直觀的方式予以展示，使電網(wǎng)人員能夠快 速地對電網(wǎng)中的各重要負荷的供電通道進行梳理

17、并形成保電通道和 設備集，為重要負荷的供電保障任務提供有力的技術支持，而且還可以幫助電網(wǎng)調度人員更為全面、迅速地掌握電網(wǎng)結構，為電網(wǎng)安全、 穩(wěn)定地運行提供技術保障。需求響應詳情 需求響應是指電力市場價格明顯升咼（降低）或系統(tǒng)安全可靠性存在 風險時，電力用戶根據(jù)價格信號或激勵措施，改變其用電行為，減少（增加）用電。雷達圖展示響應速度、響應完成率、響應偏差率等的 比率。同時，顯示具體事件名稱和類型，利于重大事件的統(tǒng)計。«jn«虛擬電廠和發(fā)電機組在需求響應中的能力占比， 顯示了他們的反應速 度，是對運維人員考核的重要一環(huán)。參與虛擬電廠列表 虛擬電廠的各類資源（相比傳統(tǒng)需求響應，新

18、增添了各類分布式能源） 自動接收需求響應信號，通過自己的能量管理系統(tǒng)控制調整用電， 并 對需求響應結果自動進行報告。使需求響應能夠實現(xiàn)迅速、高效和精 準的電力實時動態(tài)調控，能有效解決電力供給側可再生能源發(fā)電帶來 的巨大不確定性。列表可展示響應能力較強的虛擬電廠。預覽事件曲線動態(tài)展示通知期、斜坡期、活動期、恢復期、復原期、 結束期的負荷變化，更直觀。通過時間軸設置，了解各個時期的耗用 時間，作為下次運行的依據(jù)。有序用電詳情事件信息顯示偶然事件的準備階段、執(zhí)行階段、恢復階段、結算階段， 對某一次的偶然事件可記錄下目標調控負荷、目標調控電量、實際調控負荷、實際調控電量、事件收益、開始時間、結束時間。明確此類 事件的處理流程和所需負荷，作為后續(xù)此類事件處理的方案。針對不同的偶然和必然事件，統(tǒng)計出在事件中發(fā)電機組數(shù)量占比、 虛 擬電廠調控能力占比、參與虛擬電廠列表、負荷數(shù)量占比，可分析整 個電力系統(tǒng)是