搭建3D可視化虛擬電廠監(jiān)控平臺(tái)

1、由于電力供需緊張，廣東整合省內(nèi)發(fā)電資源，加強(qiáng)一次能源燃料監(jiān)測(cè) 預(yù)警。浙江通過(guò)數(shù)字化、智能化電網(wǎng)技術(shù)，在1.2 萬(wàn)家用電企業(yè)內(nèi)部形成了一個(gè)1000萬(wàn)千瓦“虛擬電廠”，可以隨時(shí)智能調(diào)控負(fù)荷， 發(fā)動(dòng)企業(yè)主動(dòng)參與削峰填谷。以上海市商業(yè)型虛擬電廠為例，通過(guò)可視化集成各DG的數(shù)據(jù)，從資 源管理、實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電任務(wù)管理、發(fā)電任務(wù)追溯、 運(yùn)行效果決策六個(gè)方面闡述“虛擬電廠”的運(yùn)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(guò)協(xié)調(diào)控制、智能計(jì)量以及信息通信等技術(shù)聚合DG儲(chǔ)能系

2、統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等不同類(lèi)型的分布式能源，通過(guò)更高層的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個(gè)DER之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)作，達(dá)到資源的優(yōu)勢(shì)配 置和使用，并作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào) 管理系統(tǒng)。借助Hightopo對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效融合，將分散的DER聚合到可視化系 統(tǒng)中統(tǒng)一進(jìn)行管理，通過(guò) Web提供豐富的展示形式和效果。“虛擬 電廠”的可視化協(xié)調(diào)控制減小了以往 DER并網(wǎng)對(duì)公網(wǎng)造成的沖擊， 降低了 DG增長(zhǎng)帶來(lái)的調(diào)度難度，使配電管理趨于合理有序，提高了 系統(tǒng)運(yùn)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(hù)需求、負(fù)荷預(yù)測(cè)和發(fā)電潛力預(yù)測(cè)，從 而制定發(fā)

3、電計(jì)劃，參與市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)。在本地網(wǎng)絡(luò)中，DER運(yùn)行參數(shù)、發(fā)電計(jì)劃、市場(chǎng)競(jìng)價(jià)等信息由商業(yè)型虛擬電廠提供。容量指標(biāo)將區(qū)域內(nèi)的注冊(cè)虛擬電廠數(shù)量、注冊(cè)發(fā)電機(jī)組數(shù)量、注冊(cè)發(fā)電單元、分布式能源額定裝機(jī)容量分別統(tǒng)計(jì)，利于管理者進(jìn)行負(fù)荷和發(fā)電潛力 預(yù)測(cè)，控制DER執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃。S容量指標(biāo)沖發(fā)電瞬s®上網(wǎng)負(fù)荷:HJ 17-62 kw上網(wǎng)負(fù)荷:HJ 17-62 kw6543 戶(hù)432冢注冊(cè)發(fā)電單元6436 臺(tái)運(yùn)行模式注冊(cè)虛擬電廠的調(diào)控能力監(jiān)測(cè)，接入削峰、填谷實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，評(píng)判調(diào)控 能力。網(wǎng)供負(fù)荷和上網(wǎng)負(fù)荷實(shí)時(shí)對(duì)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(jìn)的中小型模塊化設(shè)備，開(kāi)停機(jī)快速，維修管理方便

4、，調(diào)節(jié)靈活，且各電源相對(duì)獨(dú)立，可快速滿足供電需求。左運(yùn)行模式：計(jì)劃曲線注冊(cè)調(diào)力削耗：18.30 kw般谷：13.80 kw檢 發(fā)電負(fù)荷因子：25,70 kw網(wǎng)供負(fù)荷：* PL1 18.52 KW上網(wǎng)負(fù)荷:HJ 17-62 kw總發(fā)電、總用電量、發(fā)電和用電負(fù)荷曲線圖是了解本座城市電力調(diào)控 結(jié)果的有效指標(biāo)，管理者可根據(jù)圖表調(diào)控策略。響應(yīng)偏差率、響應(yīng)完 成率、機(jī)組爬坡率數(shù)據(jù)可作為虛擬電廠和各個(gè) DG的考核指標(biāo)，對(duì)于 響應(yīng)速度較慢的DG可逐步淘汰，建立響應(yīng)速度更快的分布式能源。©當(dāng)曰累計(jì)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(lèi)型分布 基于HT圖形引擎，可快速構(gòu)建“虛擬電廠”中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)圖分別統(tǒng)計(jì) DG儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等的分布情況。在城區(qū)等負(fù)荷密集地區(qū)需以 可控負(fù)荷構(gòu)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(chǔ)能等構(gòu)成虛擬電廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和持 續(xù)供電。®類(lèi)型分布可件徴1W央雪分布式曲穽里g 發(fā)電單元類(lèi)型分祁OB IBOU 1 SOBltiOB 1 BOS.1S資源管理 聚合多樣化的DER實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)高要求的電能輸出是虛擬電廠協(xié)調(diào)控 制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

6、實(shí)際上，一些可再生能源發(fā)電站（如風(fēng)力發(fā)電站和 光伏發(fā)電站）具有間歇性或隨機(jī)性以及存在預(yù)測(cè)誤差等特點(diǎn)，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(chǔ)能系統(tǒng)、可分 配發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷與之合理配合，以保證電能質(zhì)量并提高發(fā)電經(jīng) 濟(jì)性。風(fēng)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(qiáng)的調(diào)控能力和更快的響應(yīng)速度，在競(jìng)標(biāo)時(shí)相關(guān)部門(mén)可著重考慮。注冊(cè)調(diào)控能力占比 削峰數(shù)據(jù)、填谷數(shù)據(jù)百分比統(tǒng)計(jì)，了解每個(gè)虛擬電廠的實(shí)力。中國(guó)是 典型的負(fù)荷中心與發(fā)電中心不協(xié)調(diào)國(guó)家， 東南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，為負(fù)荷 中心，但是缺煤、少光、缺風(fēng)；西北、西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，但是 煤多、水多、風(fēng)多、光多。這種

7、不協(xié)調(diào)決定了中國(guó)的清潔能源的利用 只能寄希望于打造數(shù)十個(gè)超大型清潔能源發(fā)電中心， 然后通過(guò)特高壓 通道（直流或者交流）輸送到東南負(fù)荷中心。能力占比 采用雷達(dá)圖表示各行業(yè)發(fā)電機(jī)組注冊(cè)調(diào)控和各發(fā)電單元類(lèi)別注冊(cè)調(diào) 控的數(shù)據(jù)，區(qū)分不同DER在不同時(shí)間段執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃的百分比。數(shù)量占比統(tǒng)計(jì)聚合DG儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等不同類(lèi)型的分布式能源的數(shù)量占比，預(yù)測(cè)發(fā)電潛力，有序制定發(fā)電計(jì)劃。分區(qū)信息變電站作為電力系統(tǒng)不可或缺的部分， 對(duì)電壓和電流進(jìn)行變換，接受 電能及分配電能。圖撲可視化大屏標(biāo)注的變電站以110kV及以下的四類(lèi)變電站為主，包括亭衛(wèi)變電站、遠(yuǎn)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(diǎn)擊變電站名稱(chēng)可顯示削峰、填 谷數(shù)據(jù)。管理總覽電網(wǎng)負(fù)荷主要包含剛性負(fù)荷、柔性負(fù)荷兩大類(lèi)。其中剛性負(fù)荷是用戶(hù) 生活工作必須滿足的負(fù)荷，不能夠接受電網(wǎng)的調(diào)控，受控程度很低。廣義柔性負(fù)荷，既包含彈性負(fù)荷（可削減負(fù)荷）、可調(diào)節(jié)負(fù)荷（負(fù)荷 聚合商）、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷，也包括源性負(fù)荷（儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)）。收集不可控分布式能源、儲(chǔ)能、可控式能源、可控負(fù)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(hù)在不同時(shí)段對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的需求量， 讓用戶(hù)通過(guò)分時(shí)電價(jià)提前安排工作的時(shí)間，減少峰期用電。能力占比和數(shù)量占比的統(tǒng)計(jì)，便于確定小型發(fā)電裝置在調(diào)峰、為邊遠(yuǎn) 用戶(hù)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供電時(shí)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(zāi)害（例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞） 情況下，維持重要用戶(hù)的供電。資源注冊(cè)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(yùn)維可視化應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)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(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油引擎、汽油引擎等。書(shū)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(guó)用電量大的主要原因之一是工業(yè)設(shè)備和家用電器能效偏低，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中央空調(diào)、電動(dòng)汽車(chē)等柔性可控負(fù)荷。統(tǒng)計(jì)節(jié)約電量、日均節(jié) 電、未端精密空調(diào)節(jié)能率、機(jī)房整體節(jié)

10、能率、機(jī)組負(fù)荷量的數(shù)據(jù)，減 少高耗能設(shè)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(wàn)級(jí)甚 至十萬(wàn)級(jí)別數(shù)據(jù)量。不同類(lèi)型的虛擬電廠側(cè)重點(diǎn)不同，有以實(shí)現(xiàn)DG可靠并網(wǎng)和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)為目標(biāo)的電廠， DG占據(jù)DER的主要成分； 有基于需求響應(yīng)計(jì)劃發(fā)展而來(lái)，兼顧考慮可再生能源利用的電廠， 可 控負(fù)荷占據(jù)主要成分。在審核時(shí)要根據(jù)能源分布情況，選擇適合本地 的虛擬電廠。皮權(quán)剋審檢管遷遼魏電r列表Q 已通時(shí)斗誦注梅響應(yīng)負(fù)荷IW甞關(guān)強(qiáng)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(gè)發(fā)電單元接入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，避免發(fā)電不足引發(fā)重要設(shè)備停 機(jī)，保障供電的持續(xù)性、穩(wěn)定性。實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)智能計(jì)量技術(shù)是虛擬電廠的一個(gè)重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)虛擬電廠對(duì) DG和可控負(fù)荷等監(jiān)測(cè)和控制的重要基礎(chǔ)。智能計(jì)量系統(tǒng)最基本的作用是自動(dòng)測(cè)量和讀取用戶(hù)住宅內(nèi)的電、氣、熱、水的消耗量或生產(chǎn)量， 即自動(dòng)抄表（Automated Meter Reading，AMR，以此為虛擬電廠提 供電源和需求側(cè)的實(shí)時(shí)信息。作為 AMR的發(fā)展，自動(dòng)計(jì)量管理和高 級(jí)計(jì)量

12、體系能夠遠(yuǎn)程測(cè)量實(shí)時(shí)用戶(hù)信息，合理管理數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給相關(guān)各方。A UMMKWMHmnwr 用mifWW冗"、-鳥(niǎo):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(guò)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(jì)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(shí)測(cè)負(fù)荷排名，能分辨本地的用電大戶(hù)，他們是虛擬電廠的主要客 戶(hù)。監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)負(fù)荷、發(fā)電負(fù)荷因子、可調(diào)控負(fù)荷、主變?nèi)萘?、發(fā)電機(jī)組、 發(fā)電單元，圍繞用戶(hù)和系統(tǒng)需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)并優(yōu)化

13、響應(yīng)質(zhì)量，減少電 源和電網(wǎng)建設(shè)的投資，在創(chuàng)造良好舒適生活環(huán)境的同時(shí)， 實(shí)現(xiàn)用戶(hù)和 系統(tǒng)，技術(shù)和商業(yè)模式的雙贏。負(fù)荷預(yù)測(cè) 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(fù)荷。負(fù)荷是隨機(jī)變化，每當(dāng)用電設(shè) 備啟動(dòng)或停止都會(huì)有對(duì)應(yīng)的負(fù)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(jìn)行預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)查詢(xún)KT-1-KT-3iuM.4 wiu4l不可控DG可控DG儲(chǔ)能、可控負(fù)荷的數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)合商業(yè)型虛擬電 廠網(wǎng)絡(luò)信息（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、限制條件等），利于技術(shù)型虛擬電廠計(jì)算本 地系統(tǒng)中每個(gè)DER可作出的貢獻(xiàn)，形成技術(shù)型虛擬電廠成本和運(yùn)行 特性。多維度負(fù)荷預(yù)測(cè)發(fā)電負(fù)

14、荷和用電負(fù)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(jī)組和虛擬電廠的歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)， 能讓管理者了解不同時(shí) 段的供需變化，進(jìn)行有效調(diào)控。查詢(xún)界面采用事件機(jī)制進(jìn)行界面局部 更新，避免FPS的游戲方式，過(guò)多進(jìn)行無(wú)意義的界面刷新，避免桌 面卡頓和手機(jī)發(fā)燙等問(wèn)題。發(fā)電任務(wù)管理虛擬電廠采用雙向通信技術(shù)，它不僅能夠接收各個(gè)單元的當(dāng)前狀態(tài)信 息，而且能夠向控制目標(biāo)發(fā)送控制信號(hào)。 應(yīng)用于虛擬電廠中的通信技 術(shù)主要是基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，如基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng) 絡(luò)、電力線路載波技術(shù)和無(wú)線技術(shù)（如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)/通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（USM/UPRS等）。價(jià)格信實(shí)時(shí)電價(jià)和分時(shí)電價(jià)的設(shè)定應(yīng)根

15、據(jù)虛擬電廠中的可再生能源所占成 分區(qū)別設(shè)定，同時(shí)規(guī)定可再生能源發(fā)電應(yīng)盡量并網(wǎng)，進(jìn)一步完善現(xiàn)行 的分時(shí)電價(jià)辦法，鼓勵(lì)和促進(jìn)用電高峰時(shí)用戶(hù)節(jié)電和DG發(fā)電。采用雷達(dá)圖分配虛擬電廠計(jì)劃負(fù)荷，明確計(jì)劃發(fā)電負(fù)荷激勵(lì)信號(hào)時(shí)間軸設(shè)置 豐水期電價(jià)可采取一定優(yōu)惠措施，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)將活動(dòng)通知期和進(jìn) 行期的時(shí)間確定，有序開(kāi)展活動(dòng)。調(diào)控模式設(shè)置負(fù)荷調(diào)整模式和控制模式統(tǒng)計(jì)，短期和中長(zhǎng)期需求響應(yīng)事件管理， 可 減小最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的差值，使負(fù)荷曲線圖形較為平坦。通過(guò)合 理地、有計(jì)劃地安排種類(lèi)用戶(hù)的用電時(shí)間，有利于充分利用發(fā)電、供 電設(shè)備（主變壓器等）容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電任務(wù)追溯通過(guò)追溯可判斷出夏季和冬季是負(fù)

16、荷的高峰時(shí)期， 此時(shí)如采用以天然 氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)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(shí)也提供了一部分電力，由此可對(duì)電網(wǎng)起到 削峰填谷作用。此外，也部分解決了天然氣供應(yīng)時(shí)的峰谷差過(guò)大問(wèn)題， 發(fā)揮了天然氣與電力的互補(bǔ)作用。激勵(lì)型信息可根據(jù)年份追溯負(fù)荷控制、有序用電、緊急需求響應(yīng)、需求側(cè)競(jìng)價(jià)、 容量/輔助服務(wù)等信息。折線圖和面積圖展示了一周內(nèi)實(shí)測(cè)負(fù)荷和預(yù) 測(cè)負(fù)荷的對(duì)比，幫助預(yù)測(cè)者修正數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。a電廠-電源追溯可以快速搜索出某重要供電設(shè)備的實(shí)際供電路徑，并結(jié)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(duì)電網(wǎng)中的各重要負(fù)荷的供電通道進(jìn)行梳理

17、并形成保電通道和 設(shè)備集，為重要負(fù)荷的供電保障任務(wù)提供有力的技術(shù)支持，而且還可以幫助電網(wǎng)調(diào)度人員更為全面、迅速地掌握電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為電網(wǎng)安全、 穩(wěn)定地運(yùn)行提供技術(shù)保障。需求響應(yīng)詳情 需求響應(yīng)是指電力市場(chǎng)價(jià)格明顯升咼（降低）或系統(tǒng)安全可靠性存在 風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，電力用戶(hù)根據(jù)價(jià)格信號(hào)或激勵(lì)措施，改變其用電行為，減少（增加）用電。雷達(dá)圖展示響應(yīng)速度、響應(yīng)完成率、響應(yīng)偏差率等的 比率。同時(shí)，顯示具體事件名稱(chēng)和類(lèi)型，利于重大事件的統(tǒng)計(jì)。«jn«虛擬電廠和發(fā)電機(jī)組在需求響應(yīng)中的能力占比， 顯示了他們的反應(yīng)速 度，是對(duì)運(yùn)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(lèi)資源（相比傳統(tǒng)需求響應(yīng)，新

18、增添了各類(lèi)分布式能源） 自動(dòng)接收需求響應(yīng)信號(hào)，通過(guò)自己的能量管理系統(tǒng)控制調(diào)整用電， 并 對(duì)需求響應(yīng)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行報(bào)告。使需求響應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)迅速、高效和精 準(zhǔn)的電力實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控，能有效解決電力供給側(cè)可再生能源發(fā)電帶來(lái) 的巨大不確定性。列表可展示響應(yīng)能力較強(qiáng)的虛擬電廠。預(yù)覽事件曲線動(dòng)態(tài)展示通知期、斜坡期、活動(dòng)期、恢復(fù)期、復(fù)原期、 結(jié)束期的負(fù)荷變化，更直觀。通過(guò)時(shí)間軸設(shè)置，了解各個(gè)時(shí)期的耗用 時(shí)間，作為下次運(yùn)行的依據(jù)。有序用電詳情事件信息顯示偶然事件的準(zhǔn)備階段、執(zhí)行階段、恢復(fù)階段、結(jié)算階段， 對(duì)某一次的偶然事件可記錄下目標(biāo)調(diào)控負(fù)荷、目標(biāo)調(diào)控電量、實(shí)際調(diào)控負(fù)荷、實(shí)際調(diào)控電量、事件收益、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間。明確此類(lèi) 事件的處理流程和所需負(fù)荷，作為后續(xù)此類(lèi)事件處理的方案。針對(duì)不同的偶然和必然事件，統(tǒng)計(jì)出在事件中發(fā)電機(jī)組數(shù)量占比、 虛 擬電廠調(diào)控能力占比、參與虛擬電廠列表、負(fù)荷數(shù)量占比，可分析整 個(gè)電力系統(tǒng)是