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数字化技术调度灵活性电力资源,“虚拟电厂”走入现实
凌晨十二点
春风吹又生的韭菜种子
2023-04-13 12:51:55

“双碳”目标下,新型电力系统的建设已成定局。而光伏风电等新能源比重的增加,对于电网侧而言,新能源电力天然具备的波动性与不确定性成为最大挑战。

“当下综合学术思考与技术路线,存在储能、虚拟电厂、抽水蓄能、火电机组调节四种解决方案。”兆瓦云创始人刘沅昆表示。相比而言,火电机组调节可以略过不提,抽水蓄能需要场地建设,而储能技术目前还存在规模化的成本问题,虚拟电厂相较而言更为简单。

加入阿里云低碳加速器的兆瓦云,是一家服务于工业园区、城市楼宇、社区聚合,以及负荷聚合商等客户,致力于能源电力领域信息化,智能化的虚拟电厂技术服务商。创始人刘沅昆是清华大学博士后,中国电力科学研究院的博士,曾在国家电网有着多年工作经验,研究方向为人工智能技术在电力领域的应用。

公司创始团队核心成员均来自清华大学电机系,长期从事电力市场以及能源互联网等能源行业前沿技术研究,全程参与多个全国各地主要虚拟电厂实际项目,掌握虚拟电厂从设计,建设到运营的全部核心技术。


 

虚拟电厂,走入现实

电厂的功能主要有两个:一是发电,为电力市场提供电能;二是根据现实情况,对供电的负荷进行调节,从而保证电网的稳定性。而虚拟电厂,就是要利用一套数字管理系统来模拟出电厂功能。

从定义上来看,虚拟电厂的本质,是一种能源协调管理系统,以数字化技术链接分布式新能源、储能系统、电动车等用电端多种灵活性资源,实实现对不同海量分布式异构资源的优化调度和精准控制,实现削峰填谷(即降低负荷高峰、填补负荷低谷),最终整体呈现实体电厂的技术功能形态,参与电力市场运行。

“严格来说,2022年并不是国内虚拟电厂产业的直接爆发点,而是社会关注的爆发点。”在刘沅昆认为,四川限电等现实时间,让“双碳”目标和新型电力系统的必要,以一种更具有社会体感的方式走入大众视野。在刘沅昆的测算中,2022年国内虚拟电厂的市场规模约为百亿体量,但到2030预计将超过千亿元/年。

在其看来,虚拟电厂将会是构建以新能源为主体的新型电力系统的关键环节。一方面。虚拟电厂在当下来看,是最具落地可能性的成熟路径。“对比其他技术路线,虚拟电厂其实是对存量的优化与挖掘,相对来说模式更轻。”

另一方面,这是国际范围内已经得到过印证的发展经验。虚拟电厂能为公用事业部门和聚合商带来效率跟高、利润更高的商业模式。在已经较为成熟的欧美地区,其价值已经得到社会与市场的双重认可。欧盟能源联盟副主席就在2015年表露虚拟电厂在电网改革中的地位:“智能电网之于欧洲,就像页岩气之于美国……截至目前,实现电网智能化能为我们减少30%的供电容量”。

在实际运用过程中,虚拟电厂可以在用电高峰进行差别式供电,比如充电桩等可以错峰调配的用电端资源,保障电网运营;又可以在夜间等低谷时期为有需求的用电端调配资源,将本赠送,通过调动闲置资源,实现区域内的供需平衡。

一组数据或许更能说明虚拟电厂在国内电力系统的价值。依据国家电网的测算数据,传统火电厂要实现5%峰值负荷要求的调峰控谷,投资成本预计在4000亿元,而虚拟电厂要实现这一要求,从建设到运营的整体投资预计在500-600亿元。

走入云端,寻求更下沉、更精细解决方案

据刘沅昆介绍,兆瓦云的核心优势共有两方面。其一是整体团队对于电力行业的深耕,如其本人即在国家电网工作过多年,深刻理解国内电力系统的运行方式与规则,不存在虚拟电厂建设过程的“拿来主义”。

其二,是数据科学和算法能力上的优势。“虚拟电厂项目中,AIOT系统无论是软件还是硬件,其实搭建并不困难,困难的点在于,如何精准调动。”精准调度的难点,既要了解电网的业务指令,对其进行适时适量的分解;又要针对不同用电侧需求进行物理建模,搭配AI+大数据算法进行优化预测。

为此,兆瓦云从一开始就与阿里云进行合作,将之作为自己解决方案的技术拼图。一方面,阿里云在云计算、AI大数据等方面的基础能力,恰好是虚拟电厂之所以可以“虚拟”运营的技术根基,以成熟的商业化产品,成为发展中企业运营的助力。

另一方面,则是阿里云在AIOT方面的沉淀。虚拟电厂的构建,建立在足量的现实用电数据上。AIOT设备对于下游用电数据的采集,可以作为解决虚拟电厂领域核心痛点的解决助力。

而在兆瓦云所提供的解决思路,即是从电力系统出发,对虚拟电厂下各类可调节资源进行全局优化,提供从软硬件服务部署、虚拟电厂三级调控构建、参与电力市场运营的完整全链条服务,从设计到建设再到运营的统筹解决方案。

“在参加低碳训练营时,达摩院曾经展示了一个优化求解器,这也恰好是我们所需要的。”刘沅昆认为,在提升求解的效率,就是提升虚拟电厂的商业价值。

“虚拟电厂的建设过程,是对电力系统价值链重塑的过程。我们也必须看到,虚拟电厂在我国的发展还会遇到很多挑战。”刘沅昆同时也承认了目前所面临的挑战。宏观环境而言,即使有政策利好,但电力系统以省为单位存在不同地域性标准,这意味着虚拟电厂的设立需要根据省级乃至市县级进行调整性部署,而在市场环节中,尽管在主流媒体已经存在发声,但整体行业下游用电主体的工商业,依旧缺乏充分的市场认知,这是一个需要教育的过程。

再细化到虚拟电厂本身,许多环节还存在精细化空间。下游用电终端设备的类别、型号千差万别,要实现真正精细化的调节,必须拥有更精细化的建模与了解。这也是兆瓦云未来一段时间内会探索的问题。在借助阿里云服务器解决云端部署的问题之外,其工商业供电数据的介入、ALOT基础能力方面的价值,也是兆瓦云未来解决方案的拼图。



恒华科技:

虚拟电厂:公司积极探索虚拟电厂相关技术的应用,基于自主可控的BIM核心技术,依托多年来在电力行业的技术积累以及齐备的资质认证体系,面向园区、工业企业、公用建筑等客户群体,以源网荷储用一体化建设为基本原则,综合冷、热、电、气等负荷需求,可以为用户提供涵盖能源供应、能源运营以及能源信息化的综合能源解决方案。


数据要素:能源电力行业在“发-输-变-配-用”等全过程积累了大量运行数据、状态监测、环境监测等各类数据,公司基于能源物联网以及多年来在电力大数据分析、AI模型和知识图谱上的技术积累,可以为电网、政府、园区及企业等客户提供物联网数据采集、大数据分析、以及辅助决策、主动预警、缺陷分析等人工智能决策和节能咨询等增值服务。


科远智慧:

虚拟电厂公司全景虚拟工厂解决方案可以应用在虚拟电厂领域


数据要素 SyncBASE是科远智慧2001年推出的具有自主知识产权的大型实时数据库产品,是科远二十多年热工自动化和信息化领域的经验与技术结晶,历经多年研发,它可以安全、稳定地实现与现场各种控制系统的接口,并能对采集的海量数据进行实时计算、高效的数据压缩和长期的历史存储,是工厂控制层(现场总线、DCS、PLC等)与生产管理系统之间的枢纽,同时也是流程模拟、事故追忆、 调度监控、先进控制、在线优化、运行分析、故障诊断等系统的数据平台,为提高企业生产管理水平、节约生产成本、增强企业竞争力提供了坚实的数据基础和科学依据,广泛应用于电力、环境监测、采矿、冶金、石油、天然气、化工、交通、管网等领域。


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    下海干活的韭菜种子
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