新型电力系统下虚拟电厂及负荷预测

新型电力系统下新型电力系统下虚拟电厂及负荷预测江行智能CEO庞海天边缘智慧·赋能未来ENGAGINGTHEFUTUREWITHEDGEINTELLIGENCE建设背景双碳目标下，分布式能源资源(DER),如分布式新能源、储能、动汽车、充电站、电换电站、能源站等迅速发展，一方面使用户侧资源具有更多可调空间，具备发挥更大价值的条件；另一方面，配电网的运行管理将不仅限于规划、设备维护和故障处理，还涉及如何应对DER。本地电同控制系统本地电网需要的成本需求侧调控MG控制系线电网公司可调度资通分布式储能电动汽车大工业用户温控负荷数字化配电网管理数字化配电网管理分布式能源管理系统(DERMS)可协助电网公司解决配网监视，管理和调度并网及户用的分布式能源(DER),可提供电网支持服务(电压支持、无功功率供应、谐波污染控制或缓解，提供系统峰值容量等)虚拟电厂参与电网运行潜力巨虚拟电厂参与电网运行潜力巨大分布式储能正迅猛发展；工商业、居民用电存在高比例可时段转移温控负荷；2022年底我国电动汽车数量己突破1000万辆，可提供约上亿kW调节容量技术模式利用先进信息通信、人工智能、计量、交易和控制技术，提供顶级的电网边缘管理解决方案，调控工业、商业、居民用户的分布式电源、储能、电动汽车、柔性负荷以及能源场站等资源，参与需求响应、辅助服务市场、电力现货市场，接受电网调度，保障电网安全稳定运行，实现市场资源优化；同时，相关受控的分布式能源，也可提供电压支持、无功功率供应、谐波污染控制或缓解，系统峰值容量，提高分布式光伏并网容量等电网支持服务，该技术模式将虚拟电厂业务与DERMS管理平台相结合，使电网公司能够扩展电网边缘的灵活性。虚拟电厂目标：实现节能增效虚拟电厂目标：实现节能增效经营管理目标：保障电网安全运行，实现市场资源优化负荷运行指导光伏虚拟电厂+DERMS电力市场充电桩电网运营管理(含配网)辅助服务/需求响应/市场交易电网调度策略传导储能风机虚拟电厂+DERMS运营管理系统总体架构在可调资源本地侧(边缘侧)部署虚拟电厂控制器，在平台侧(云端)部署虚拟电厂平台，基于云边协同技术，聚合各类可调节资源，参与电力交易并接受电网统一调控，同时服务配网，实现分布式能源管■云边协同框架及边缘物联管理技术，可为虚拟电厂提供百万级可调节多元异构■AUTOEDGE边缘智能技术，支持对机理模型和机器学习模型进行持续优化训练，有效提升负荷预测、可调潜力评估■基于区块链技术，将负荷设备运行状态数据、计量数据就地上链，为负荷的调控与电力交易提供可信支撑。虚拟电厂+DERMS边缘物联管理协议解析协议解析电力市场电网调度系统电力市场调控/协控高级应用区块链服务区块链服务云边协同DER协控策略负荷调节策略区块链分布式账本边缘计算框架JXCoreEdgeOS分布式光伏分布式储能充换电站空调算法能力算法全面覆盖虚拟电厂四大功能具有自主知识产权的人工智能识别算法。智能算法覆盖虚拟电厂海量、异质、分散的分布式资源的“接入-预测-调控-计量结算”四大功能，实现面向虚拟电厂的智能化负荷感知、响应评估、动态聚合和协同控行业先进算法落地准确率高基于深度学习算法实现高准确率的负荷辨识、基线预测、响应评估、潜力分析及调控推演，实现信息流驱动能量流的最优化方案，算法自主研发，获得多项发明专利授权，并得到大规模场景的落地验证。电力负荷预测算法高质量专家标注高质量专家标注通过大量项目积累和技术合作，构建百万级电力设备数据库及高质量专家标注库，形成虚拟电厂场景下数据壁垒，为负荷预测等智能算法提供海量数据支撑。基于知识嵌入的负荷机理感知落地稳定性高基于知识发现和知识嵌入的负荷机理感知算法方案，对异构设备的多时间尺度海量数据进行特征提取和融合，建立端到端的负荷机理感知模型，驱动面向虚拟电厂的高级算法及应用，大幅度提高算法的泛化性、稳定性、鲁棒性。-满足工商业负荷预测需求多模态数据积累与感知计量电表空调控制器气象传感器用户行为地理信息特殊事件多源获取多模态数据-满足工商业负荷预测需求多模态数据积累与感知计量电表空调控制器气象传感器用户行为地理信息特殊事件多源获取多模态数据融合多源特征提升特征预测精度■实验使用基于南京某4S店数据进行训练■从数据拟合的效果和评价指标上均可以看到融合驱动模型的拟合效果远远好于对比模型融合驱动模型融合驱动模型的拟合效果好于对比模算法仍然能够保持一定程度的泛化能理论研究与优化技术双支撑理论研究与优化技术双支撑T自主研发的元学习负荷识别模型(5eas)(Pa*s)自主研发的AI模型自迭代优化框架1…基来画基于融合驱动模型的负荷预测方法可解释性差但能提取特征间隐含关系海量高质量数据支撑●提取特征量丰富：超过50个电气及非电气特征●模型可解释性好：预测结果与负荷机理相关性强●相关性提取准确：数据间隐含相关性建模准确可靠●负荷预测效果好：与业界SOTA模型相比，准确率平均提升5%物理模型约束建模可解释性好但建模复杂、数据难直接获取灰盒模型黑盒模型负荷预测结果-数据+机理驱动对比模型融合驱动模型对比模型结论概述评价指标模型选择RMSEMSEMAPE对比模型0.95800.91782.4483融合驱动模型0.01210.0001负荷预测结果-模型泛化能力数据情况数据情况结论概述结论概述评价指标模型选择RMSEMSEMAPE对比模型2.3905.7144融合驱动模型0.08330.17240.1394虚拟电厂控制器系统架构软硬件架构云管 基础支撑数据管理模型管理策略管理安全管理云管 基础支撑数据管理模型管理策略管理安全管理有序用电APP端采集仪表传感器PCS/逆变器负荷开关用户能源管理系统硬件模组化本地通信模组远程通信模组遥控模组遥信模组交流采样模组电力光纤专网电力无线专网无线公网应用APP化协议解析APP负荷预测APMQTT议)DER协控APP下行通信接口设备充电桩温控负荷工业可调节负荷分布式电源设备充电桩温控负荷虚拟电厂控制器计，由主控及功需要灵活扩展通模组、交流采样APP化设计，支负荷预测、负荷理等各类APP。硬件采用标准模组化设能模组构成，可根据业务信模组、遥控模组、遥信持容器化部署协议解析、调控、有序用电、能效管通信架构通信架构虚拟电厂控制器远程通信支持通过电力光纤专网、无线专网/公网等通信方式与聚合商运营管理系统进行数据交互；本地通信支持RS-485、HPLC、以太网、LORA等多种通信方式与各类能源监控终端或用户能源管理系统进行通信，实现负荷数据的采集、分析、上传以及控制策略的接收与下达。实施方案分布式能源管理方案实施方案系统架构系统架构台区储能一体化管理系统中以虚拟电厂控制器终端作为核心，配备一体化磷酸铁锂液冷储能柜，单柜典型配置为100kW/215kWh户外液冷储能柜，200kW/466kWh户外液冷储能柜。系统对台区储能及其他台区设备的运行监测，运行模式判断，能量管理策略计算，储能调控指令的闭环执行；北向接入台区储能综合管控平台，构建虚拟电厂运行模式，形成台区智能化运维体系：南向接入一体化台区储能装置，各支路传感器及现场智能设备(电表、智能断路器，分布式光伏，充电桩等)。台区储能一体化管理系统可同时满足台区有功和无功的调节需求，达到改善电能质量、提升供电可靠性、参与配网调峰填谷三个目的。(1)改善电能质量。可精准控制单相功率，实现有功和无功的解耦控制：可以同时满足台区电压越限控制、三相不平衡治理、功率因数调节等多种电能质量应用需求。(2)提升供电可靠性。具备削峰填谷和备电作用，降低配变在高峰时段的正反向负载率，可解决重载台区或分布式光伏消纳问题，平滑分布式光伏发电功率波动，提升台区用电可靠性。(3)配网调峰填谷。可通过相邻台区间柔直互联方式，解决台区间负荷不均衡问题，也可在高峰时段缓解负荷供入阻塞，或低谷时段缓解分布式光伏上网消纳问题，延缓配网扩容升级，提升电网投资经济性虚拟电厂资源接入服务一线实施人员一线实施人员现场勘察，负荷摸排现场技术协议对接现场施工安装数据采集，本地调试平台负荷调控实地勘察业主负荷运行机组供电回路信息，沟通设备安装位置与现场负荷设备厂家沟通通讯技术方案，协议据对接物管平台和虚拟安装量测单元和智慧单元，放线接线。现场配合观察，平台查某市虚拟电厂管理平台案例●该市作为典型的受端电网，现有统调中小型电厂159座，总装机容量不到95万，其中新能源装机容量占比达到57.9%,2022年夏季，该电网最大负荷1068.2蛋0*smO312kwmma某省虚拟电厂可调节负荷资源示范案例●该电网新能源装机规模达到3040万千瓦，装机占比突破50%,新能源已超越煤电，成为该电网第一大电源；●在负荷侧，最大用电负荷已突破1500万千瓦运营管理平台n**enn住RmHRM*A*usm备…A·*0*A某省虚拟电厂示范案例●该省虚拟电厂项目有序推进过程中，我司完成近100户虚拟电厂项目建设，通过强大的边端计算与智能调节能力，实现了储能、充电站、空调等多类型可调节虚拟电厂控制器交互终端空调通讯板安全技术交底现场施工设备安装-设备安装-虚拟电厂控制器交互终端空调通讯板虚拟电厂示范项目建设某省铁塔能源公司聚合商运营管理系统●该省铁塔能源公司拥有6.1万组蓄电池，具备至少2小时的备电能力，平均响应能力约14.4MW。●通过建设聚合商运营管理系统，对上与国网公司系统对接，对下与铁塔运维监控系统对接，可参与电力需求响应，实现对蓄电池的批量调整控制，预期每年参与需求响应获取收益可达数百万元。南方电网某供电局区块链技术在需求响应中的应用●在分布式光伏、储能、充电站、商业楼宇等可调资源侧，安装本项目研究形成的需求响应区块链模块装置，对下接入光伏系统、储能PCS、充电桩、空调系统等可调源荷设备，将采集的需求响应计量数据就地上链；对上与省公司需求响应系统或数据中心进行数据交互，支持进行链上数据查询和共享。