虛擬電廠的數(shù)字化難點：重構與創(chuàng)新

最近虛擬電廠的熱度似乎降了一點，畢竟缺乏電力體制的支撐，尤其是市場端的價格信號，虛擬電廠目前還處于商業(yè)化的初級階段：投資人很關心、創(chuàng)業(yè)者炒概念、盈利能力極其有限，離真正的可持續(xù)商業(yè)模式還是比較遠。

（來源：魚眼看電改  作者：俞慶）

(資料圖)

從虛擬電廠在客戶側具體的業(yè)務實踐來看，除了交易端的政策限制，在技術應用層面，也需要克服數(shù)字化的困難。

專變臺區(qū)數(shù)字化重構，是虛擬電廠的前提

虛擬電廠需要對負荷側的配電系統(tǒng)，尤其是低壓系統(tǒng)進行數(shù)字化和智能化的改造。

對于公變臺區(qū)，電網(wǎng)企業(yè)結合城網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)改造，以及配網(wǎng)自動化的投資，逐步解決10kV及以下的臺區(qū)數(shù)字化問題。數(shù)字化投資非常巨大，這部分成本計入輸配電價回收。

對于虛擬電廠的主戰(zhàn)場——工商業(yè)“專變臺區(qū)”，也就是在10kV及以下的用戶配電系統(tǒng)（為了便于敘述，參考公變臺區(qū)的定義，不妨稱為專變臺區(qū)），無論是工廠電氣設計，還是民用建筑電氣設計中，除了基礎的保護、自動化和計量需求，并未充分考慮專業(yè)的電氣數(shù)字化管理需求，尤其是面向未來的虛擬電廠的應用。

隨著分布式光伏、分布式儲能、智能充電樁、各類智能負荷（尤其是電力電子類的負荷設備，比如變頻器、開關電源等）的大量并網(wǎng)，專變臺區(qū)需要進行數(shù)字化重構。

對于一個典型10kV專變用戶，從10kV高壓進線開始，到380V/220V各類用電負荷，大致經(jīng)過4-5個配電層級，比如：用戶變電所-用戶配電柜-集中配電箱-分路配電箱-末端設備，也對應同樣復雜的量測關系。

我們對某商業(yè)綜合體進行中低壓電氣系統(tǒng)的計量建模，形成了6級模型，如下圖所示：

與公變臺區(qū)相比，專變用戶的配電系統(tǒng)層級，低壓配電系統(tǒng)的拓撲關系、計量關系可能更為復雜。

一般根據(jù)經(jīng)驗，配電層級往下一級，大致的設備/線路數(shù)也增加一個數(shù)量級，所需的數(shù)字化設備和數(shù)字化投資也增加一個數(shù)量級。

所以一個用戶配電系統(tǒng)中，要實現(xiàn)較為完整的“三遙”信息（遙測、遙信、遙視）采集，上千塊電表&傳感器，幾萬～十幾萬個測點將是非常普遍的事情，對物聯(lián)測控系統(tǒng)的性能要求也很高。

同時，參考公變臺區(qū)的數(shù)字化管理需求，還需要在專變臺區(qū)中，建立完整的電氣關系和計量關系數(shù)字化模型，也就是在中壓和低壓側實現(xiàn)“營配數(shù)據(jù)貫通，一致性維護”。

很多人認為只要在主要負荷側裝上電表和控制器，就可以實現(xiàn)虛擬電廠，其實是把這個事情想簡單了。

負荷控制作為電力系統(tǒng)控制的一個應用場景，其本身是需要電力系統(tǒng)的數(shù)學模型和控制率做支撐的，比如某個末端負荷的功率曲線與關口功率曲線之間的關系、單一負荷與多級負荷控制關系、儲能調(diào)度策略如何適應某一級負荷的變化。

虛擬電廠大部分的控制場景，都不是單點控制，而是多設備、多時間尺度的系統(tǒng)級調(diào)控。

這也是為什么“儲能EMS”無法替代“專變臺區(qū)級EMS"的原因——因為儲能廠家的EMS只能看到儲能本體的能量信息，而無法獲得用戶配電系統(tǒng)的系統(tǒng)級信息，并對之進行分析和管理。

既然是系統(tǒng)級調(diào)控，都需要以電網(wǎng)資產(chǎn)資源模型、電網(wǎng)拓撲模型、電網(wǎng)兩側模型作為支撐，這些系統(tǒng)級模型和實時測控數(shù)據(jù)，是虛擬電廠在用戶配電系統(tǒng)中落地的關鍵。

如果沒有專變臺區(qū)的數(shù)字化，無論是儲能的調(diào)度運行，還是光儲充的微電網(wǎng)管理，乃至負荷側的需求響應，都缺乏數(shù)字化的支撐。

專變臺區(qū)數(shù)字化模型的建立，是虛擬電廠的前提。

數(shù)字化的難點不在技術本身，而在于技術應用

從實現(xiàn)難度看，專變臺區(qū)作為配電系統(tǒng)數(shù)字化模型的一個子集，無論是數(shù)字化硬件、數(shù)字化通信協(xié)議、自動化控制協(xié)議，還是之上的數(shù)字化信息模型、數(shù)字化管理模型、數(shù)字化軟件，都已經(jīng)有較為成熟的標準和規(guī)范。

尤其是以IEC CIM為基礎的對象化模型體系，如IEC61968、IEC62939、乃至自動化的IEC61850 G2，都充分考慮了多業(yè)務融合、多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一化、配電系統(tǒng)一致性模型、微網(wǎng)設備互操作，以及電力市場交互、虛擬電廠應用場景等需求。

目前最大的難點在于這一數(shù)字化模型體系如何在專變用戶中落地，原有民建電氣數(shù)字化相關的設計規(guī)范和自動化技術，遠遠落后于虛擬電廠和微電網(wǎng)的需求，而電網(wǎng)側的配電數(shù)字化規(guī)范和體系，雖然先進且符合需求，但過于昂貴無法在專變臺區(qū)中落地。

所以如何適應性的創(chuàng)新出一套既滿足虛擬電廠負荷側管理需求，能夠靠近電力系統(tǒng)對象化模型的，又能解決現(xiàn)有大量存量配電系統(tǒng)重新進行專變臺區(qū)的數(shù)字化重構，并廣泛接入遺留自動化系統(tǒng)（建筑自動化BA、工廠自動化FA）信號的數(shù)字化系統(tǒng)。

這是一重技術挑戰(zhàn)。

另一重商業(yè)挑戰(zhàn)是：如何在商業(yè)上說服客戶，先去進行這一次重構，而不是等著依賴虛擬電廠本身的交易價值去完成重構，這是解決虛擬電廠“先有雞，還是先有蛋”的問題。

從目前來看，幫助工商業(yè)客戶建立專變臺區(qū)的數(shù)字化能力，已經(jīng)可以產(chǎn)生出足夠的管理價值，比如發(fā)現(xiàn)電費漏洞、找到跑冒滴漏、確定電氣安全隱患。

這些價值也足夠彌補數(shù)字化投入，并為后續(xù)的資產(chǎn)投資（光儲充），交易優(yōu)化（虛擬電廠參與輔助服務）做好準備。

最重要的是，通過數(shù)字化服務，可以建立起客戶的粘性和信任關系，這也是未來負荷側管理和交易的商業(yè)基礎——當你不理解客戶負荷，客戶也不信任你的時候，裝再多的傳感器和軟件，也是白搭。

所以，作為最后一公里的專變臺區(qū)數(shù)字化，是虛擬電廠的技術基礎和管理基礎，只不過這件事太難，發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)都沒動力，也沒能力去做，熱衷于關系型營銷的售電公司、新能源投資企業(yè)和設備企業(yè)也不愿意做。

這需要在技術上和商業(yè)模式上的雙重創(chuàng)新。

因為難，所以才是未來市場稀缺的資源：得客戶者得天下、得數(shù)據(jù)者得天下。

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