浅谈虚拟电厂与企业微电网数字化建设

企业的能源管理意识决定了企业电网的数字化水平，接下来会有进一步的政策（比如需求响应、能源双控、碳排放约束）和价格激励机制去推动企业建立微电网数字化，为虚拟电厂的推广和发展做好基础设施的建设，同时也提高企业的能源管理意识，并通过数字化的能源管理对企业产生价值。那企业怎么建立适用于自身的微电网数字化呢？

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企业内部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和转发第三方系统，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，并按照设置的权限响应虚拟电厂的调度指令，这样数量众多的EMS就构成了虚拟电厂的基础，系统架构图如图1所示。

图1 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。

3.1 电力监控

对企业35kV变电站至0.4kV配电涉及的变压器、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。

图2 企业微电网数字化系统(EMS)电力监控

3.2 能耗分析

采集企业电、水、燃气等能源消耗，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图3 企业微电网数字化系统(EMS)能耗分析

3.3 照明控制

智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、集中控制、调光控制等，并结合红外传感器、超声波传感器，实现人来灯亮、人走灯灭，为企业节约照明用电。

图4 企业微电网数字化系统(EMS)照明控制

3.4 分布式光伏监控

监测企业分布式光伏电站运行情况，包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。

图5 企业微电网数字化系统(EMS)光伏发电监测

3.5 储能管理

监测储能系统、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行，包括运行模式、功率控制模式，功率、电压、电流、频率等预定值信息、储能电池充放电电压、电流、SOC、温度，根据企业峰谷特点和电价波动设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电模式，实现削峰填谷，降低企业用电成本，见图6。

图6 储能管理

3.6 充电桩运营管理

监测企业微电网充电桩的运行状态，提供充电桩收费管理和状态监测功能，并根据企业负荷率变化和虚拟电厂的调度指令调节充电桩的充电功率，使企业微电网稳定安全运行。

图7 充电桩管理

3.7 需求响应

根据企业负荷波动数据，再结合虚拟电厂的调度指令，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率，停止给可中断负荷供电。并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略，实现一键响应。

图8 企业微电网数字化系统需求响应示意图