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综合智慧零碳电厂建设案例分享

徐俊强 上海明华电力科技有限公司数字融创中心经理

【资料图】

非常感谢，各位学员，各位老师，大家好，我是来自明华电力的徐俊强。今天非常荣幸受到华北电力大学这边的邀请，给大家分享一下我们这边在综合智慧能源这边所做的事情。

今天我演讲的主题是上海电力综合智慧零碳电厂的建设案例的分享。分享分为三个部分，一个是综合智慧零碳电厂的背景，还有上海电力零碳电厂的方案，第三零碳电厂应用案例的分享。

综合智慧零碳电厂它的背景主要是基于现在我们整个对能源保供的需求。去年，各地已经发生了大面积地存在拉闸限电的措施，说明电网的电源侧的发电跟用户侧的用电需求有了不匹配的情况。从去年2022年，我们国家电投这边8月19日也部署了一个雪炭行动，也是响应国家的号召，发挥央企的责任，我们作为发电企业的角度，从用户侧能源产品作为一个切入点，通过打造综合智慧零碳电厂聚集用户侧的源网荷储充各种元素，为电网提供友好型的用户的能源网络，基于这样的背景。

整个从宏观层面来看，随着国家30、60碳达峰碳中和这样目标的要求，目前国家层面提出来，建立一个以可再生能源为主体的新型电力系统。在这样大的背景下，作为传统的能源所面临的问题就是火电目前是不允许大规模的再建火电机组，它会受到碳达峰背景的受控。未来水电也会受到极端天气的影响，比如去年造成水电这边的缺少，包括今年夏天可能水电这边也是比较少，也就是说，从电网来说电源侧调控的空间已经下降了。

还有新能源的爆发式的增长，光伏、风电，我们国家其实在新能源上面的发展是非常快速的，我们国家电投已经属于全球第一个的新能源装机容量这样一家企业。光伏和风电容易受到环境的影响，比如光伏是太阳光的情况，还有风电是风的情况都会有波动，对电网会造成比较大的冲击。

还有就是用户侧，用户侧大家用能形式也是多样化，尤其是现在电动车的快速发展，充电桩越来越多，充电桩其实是大负荷，大的用电负荷，在充电过程当中，也会对电网带来一个很大的影响。还有用户侧这边也会布局安装屋顶光伏，还有一些储能，包括园区的能源站，用户侧其实用能形式也在发生比较大的变化，这样一来，对电网提出了更严峻的考验，所以说我们综合智慧零碳电厂的思路，如何通过发电的角度去看用户侧用能的情况把它聚集在一起。

从目前上海电网峰谷差情况数据来看，从2010年一直到2022年，我们可以看到峰谷差的增长趋势是非常明显的。到2022年，峰谷差已经达到了1600万。2022年最高负荷达到了3800万，已经接近供电能力的警戒线，对电网来说，仅存了36万的备用容量，备用率不到1%，所以说整体来说对上海电网来说，目前面临的形势也是非常严峻的。

这张图是上海电网的特点，上海市本市机组是2300万，加起来是2300万，还有两个外来的电源，一个是广电东送，就是广东电网这边大概800多万的电。还有一个是西南的水电，也有800多万，这样加起来组成了上海市电力供应的总的情况。右边饼图是2022年上海发电不同类型的机组发电的占比。基于这样的情况，峰谷差比较大，我们整个电网用电情况用户侧这边平衡的关系，所以我们采用了综合智慧零碳电厂这样的概念，把用户侧的这些用电源网荷储充这样的场景聚合在一起，形成一个小的零碳电厂，通过零碳电厂聚合在一起变成一个大的平台。未来假如我们聚合的量加起来有30万千瓦，相当于给电网提供了30千瓦的可调的基础，所以说我们要起到一个，把所有的毛细血管末端分散在末端聚合在一起，跟电网主动脉进行打通，这样帮助电网解决所有这些散的用户资源，能够在用户侧去挖掘可调的资源去平衡电网供电和用电之间供需的平衡，这就是我们整个综合智慧零碳电厂的一个出发点的背景。

下面是我们整个零碳电厂的方案，前面其实已经讲到了这样一个概念。我们在用户侧产品的能源其实有很多，有工商业储能，屋顶的光伏，还有很多充电桩，还有小的光储一体机，还有能源站里边，包括楼宇里边的制冷机组，小型发电机，包括家电的负荷，这些资源我们通过一个平台把这些资源聚合在一起，然后根据不同的场景把它归类，比如说有科创园区的场景，有工业园区的场景，还有互用的场景，工商业的场景，能源站的场景，包括一些区域微网的场景，这样聚合在一个综合智慧零碳电厂，把它聚合起来，通过这样一个平台，我们再和电网进行一个对接来响应电网需求侧的响应，包括还有电网这边有一个跟调度平台的对接，还可以响应电网支持调频的需求。通过这个平台，还可以跟第三方平台进行对接，包括跟政务网、社群网进行对接，这是整个一个上海电力综合智慧零碳电厂整体的架构。

这是我们整个零碳电厂想要达成的目标。当我聚合了这些场景越来越多的时候，我们场景与场景之间进行联动，我们不同区域的去调整每个场景当中的源网荷储充这些资源它的控制功率，来达到对整个电网来说是更平衡，或者根据电网的需求进行调节这样的目标。这是我们综合智慧零碳电厂的架构，我们最底层是整个能源设备控制层，有发电设备的控制，集成的控制，包括储能的EMS，各种用能设备的控制。控制层再往上是数据库，数据库与数据库对接，再往上就是各种场景的入口，应用模块，通过微服务的架构模块组成形成各个园区的场景也好，或者用户这边的场景也好，最终对外来说能够实现碳市场的管理，碳中和的区块链能源站管理，虚拟电厂的响应，能源场景的设计、数据资产的管理，综合能源的集成、平台的接入服务。再往上就是对整个平台来说体现平台的价值，容量价值，流量价值和碳的价值。

这是控制层面，比如我们储能路由的控制，这是我们目前做过的几个案例的项目，包括火电厂的配储能，还有风电厂配储能，还有光伏电站的配储能，还有用户侧的我们叫基金小镇微网储能，这些储能适用在各个场景，所以在控制这边提出了很高的要求，他希望储能在不同的场景当中，如何与场景当中的各种设备进行联动，整体更有效果，更经济地去优化控制。

这是我们平台的虚拟电厂的应用场景，虚拟电厂的应用场景主要跟几个市场进行对接，电力交易市场、辅助服务市场、需求侧响应市场，还有碳交易市场，这些市场的数据能够接到这个平台上，通过平台里边我聚合的这些资源进行算法的预测和优化，然后实现智能营销。对上海和电网之间的角度平台进行打通接口，电网就可以实时地发布调度指令到平台，平台可以实时响应这个调度指令，对下面所聚合的资源进行全体的控制。

这是一个算法库，算法库是一个平台当中比较核心的功能。因为用户侧的资源相对比较种类繁多，品牌也是各种不同的品牌，场景也是不同的场景，每个场景里边用能控制逻辑都是不一样的，所以它还是需要一个比较复杂计算的算法，把它加载到平台里边，然后去进行更优化的控制。

这个是整个零碳电厂跟电网平台的对接，目前我们平台已经跟电网两个口子的平台进行对接。右边是电网营销口的一个虚拟电厂的平台，这个平台对电网来说主要是下达调峰指令，让你削峰还是填谷这个指令。尤其在（03：35：45）期间，我们7月13、14日正好是上海最高温的时候，我们就做了一次相应，这个就是通过虚拟电厂平台跟我们平台之间，通过一个公网的接口把这个指令下达到平台，然后我们平台再通过4G的物联网通道下到各个聚合资源里边去进行控制响应。左边这边是电网的调度平台，是通过一根光缆专线直接拉到现场，然后我们通过纵向加密，还有隔离装置，通过安全上的认证，然后把这个数据转接到云平台上，这样通过解决调度平台能够实时的发布指令到平台，平台能够控制下面的这些可以参与相应的设备进行实时响应。所以这套通道主要是用来做电网的ABC的调频，也就是说，这样的话，对综合智慧零碳电厂来说，跟电网之间的关系，对电网来说它更像是传统的一个电厂，它可以对这个电厂进行调峰和调频。

这是零碳电厂的平台功能，这里边就会包含云监测、智能控制、故障报警、数据分析、智能预测、虚拟电厂、用能服务、三网融合等等这些功能块。明华电力是上海电力旗下的一个科技型的公司，我们本来就专注于做发电侧的技术研发，技术服务，技术支持和技术监督，产品研发公共调试这样一个专业技术公司。也是第一批参与上海市虚拟电厂需求侧响应的聚合商，正好这样的零碳平台做我们虚拟平台运营商的平台接入到上海市电网这样的一个平台下面。

第三介绍的就是零碳电厂应用的案例分析，这是我们综合智慧零碳电厂在金山项目上面的应用案例。这个案例是零碳电厂平台是在去年国家电投提出这个概念之后，我们第一个实施上线的案例。在这个案例里边，我们总共聚合了三种不同场景的类型。一个是科创中心的能源站，在科创中心这边我们上海电力投资了一个有光伏，还有集中式的储能，包括还有离心式冷机，还有智能机组，还有供热的设备组成了这样的能源站，为整个超级化工区里边的一个科创中心提供这样的供能服务，整个能源站我们通过4G物联网的通道，跟能源站的系统进行连接，跟云平台进行打通，然后通过远程控制可以对储能进行充换电的调节。

中间的这个是户用光储的一个微网主要是农村一栋栋的楼宇，楼宇上面装屋顶光伏，旁边再加一个储能，组成这样一个控制光储微网跟平台进行对接聚合。还有就是在金山高楼村有一个服务中心，这里边我们做了一个储能柜，跟整个服务中心各种用能设备连接在一起，包括现场安装了几台V2G充电桩，电动车可以通过V2G充电桩把自己的电倒送给电网三种类型产品的聚合。

这个是具体产品相应的照片。

这个是科创中心的场景。

这个是高楼村光储充的场景，这里就是一个V2G充电桩，还有一个储能柜。还有屋顶是一个柔性的光伏电站组成的场景。

这个是农村房子这边装了一个光储一体机，大家可以看到这个下面三张图里边中间的一张图，就是一个电池包，这个电池包里边有三块电池组成，它是一个组合式的，可以一层一层往上加，根据你用电的一个情况随意组合，这里边是三层，总共大量是大概10度电，9.6度电这样的电池，基本上可以维持一家人的用电需求。而且光储一体机，因为在国内其实它是没有的，挡住我们选的这个设备都是供往国外的设备，供国外的这些设备在国内的用能场景里边，其实内部的控制逻辑并不符合国内的应用场景，我们通过云端的EMS控制逻辑，跟它的控制系统进行对接，现在通过云平台，我们每秒以秒级的下发指令给光储一体机，让他控制储能风光电的策略，目前是这样体现的。

这就是高楼村的光储控制逻辑，通过对控制策略的优化，我们可以最高效率，最大经济地去使用整个储能，它有填谷的模式，还有光伏余电上网的模式，还有削峰模式，还有储能供电模式，主要也是能够去响应电网的削峰填谷需求。

这是我们接的几个典型用户数据的分析，从这个上面可以看到不同用户用电的习惯是不一样的。可以根据用户的使用用电情况，我们还可以预测他用电的需求，再去重新调整控制策略，能够更优化地区运行。

这是金山高楼村这边现场的照片，有V2G的充电桩，还有屋顶的光伏。当时我们还测试了一下未来车子，通过V2G充电桩对电网进行放电这样的实验。还有服务中心的储能柜，100度电的储能柜。最右面，右上角的这张图是户用光储一体机安装的位置，大家从这里可以看到光储一体机类似于室外空调的外机的大小，放在外边就可以了。

这是我们作为一个综合智慧零碳电厂它可以聚集的资源。其实用户侧的资源类别还是比较多的，有分布式的光伏，有工商业富裕的储能，还有分布式的燃机能源站，智能微网、换电重卡、充电桩等等，品类还是更多，主要是用户侧的资源，都可以通过同样的方式聚合在综合智慧零碳电厂平台，然后再去跟电网进行交互。

比如说像分布式能源场景，我们目前已经接入了上海前滩、世博、西岸、张江、临港这些能源站的接入。这个场景是我们在上海电力在香港投资建设了一个无人驾驶换电重卡的项目，今年马上就要投产了，这个项目也会接入到整个综合智慧零碳电厂平台。因为它的无人驾驶换电卡，其实就是一块块电池进行充换电用的，它本身就是一个很好的聚合资源，可以根据电网的需求，也可以满足电网的调峰调频的响应。

这是家乐福停车场的充电桩项目，目前也已经接入到我们的平台，这里边总共有88台直流充电桩，其实对于充电场景来说还是比较大规模的充电场景。

这个是用户侧的一个服务场景，主要是楼宇的接入。楼宇的接入主要的负荷来源就是空调，空调的暖通，还有一些照明，通过智能楼宇的接入也可以让楼宇作为综合智慧零碳电厂的一部分，来响应电网调峰的需求。

这是我们未来临港这边，我们临港还会建设很多的项目，包括光伏，包括能源站，还有好几个能源站在建，这些能源站建设成功也会接入到综合智慧零碳电厂。

这张图是我们参与虚拟电厂响应的过程，这是7月13日，电网因为温度比较高38度，电网发布了一个日内的快速响应需求，它在2点半的时候通知说你3点到4点需要降负荷削峰的需求。但是大家看到蓝颜色的线是同样我们聚合的这些资源的前五个典型日的平均功率是电网作为考核你的基线。红颜色的这根线就是目前这些设备加起来当天实际的功率曲线，等到电网指令给到我之后，我就要在实际运行的功率往下调。从这个图上可以看到，我们从18000多一直调整到1万，相当于我已经降了8000多的负荷。对电网来说，它是根据蓝色的线来考核你的，但是蓝色的线它还是会根据你前两个小时你如果实际负荷高于你的基线，高的话，它还可以帮你修正你这个基线往上抬，就是黄颜色的这根线，最高可以提高到1.2，也就是说我最终响应的需求是黄颜色的基线跟我最下面黄颜色的实际线这当中的这一部分电量是作为我响应的量，电网会根据这个单价来给你结算。那么日内快速响应的单价，因为这是提前半个小时通知你的，所以这个单价是6块钱，6块钱总共我们相应7800度电，共计46900，47000的一个响应的补贴。

这是14日的响应，这个日前响应，它是提前一天告诉你的，第二天1点到2点需要响应，这个是提前一天告诉你，所以它的单价相对比较低，2块4，我们那天响应了4千多，总共是9千多块钱这样的补贴。

这个是我们调频的能力，一天我们跟电网做了一个调频的演练，电网它是直接通过，我前面那张PPT里面写的，左边的跟电网调度平台通过专线连接的通道过来的。这个通道过来之后他是实时地把指令下发，蓝色的这根线就是他实时发送的计划指令曲线，每秒都会有一个指令下来。红颜色的这根线就是我去响应它，等它指令来了之后，我分解到下面的这些机组来进行跟随它计划的调整。当时我们有4台机组同时调度4台机组响应这根曲线。那么对电网来说他不知道我有几台机组去响应，他只知道我是一个综合智慧零碳电厂，对他来说就是一个电厂，所以他是发指令给到我这个电厂，他指令的区间就是8000到一万一这样的区间。我如何去跟随它这个指令呢，我根据我实际情况我去调度有哪几台机组去响应它，这是一个调频的响应。

这是我们整个上海区域的综合智慧零碳电厂的界面，这个界面就是用来响应电网调峰的响应。左上角大家可以看到，我们14日那天收到了调峰的指令，下降5000功率，下午1点到2点这个时间点，给到我这边，我们接到之后我们把这个指令分解到下面的这些站点，比如高楼村的能源站，几个能源站，到时候参与调峰，最后响应结果的结算，按照2块4来结算，总共是9700度，十万块钱这样的情况。

对我们整个综合智慧零碳电厂来说，我们希望聚合更多的资源，包括我们在今年希望能够形成可调峰，能够形成十万的量接进来，最终形成调峰能力有5万，到后面我们希望聚合更多的资源，能够变成一台百万机组的聚合的量，最终给电网，对电网来说你又多了一台百万机组可以进行调度，综合智慧零碳电厂就是这样的一个概念。

今天非常荣幸参与这样一个演讲，对综合智慧零碳电厂来说，这是我们国家电投上海电力打造的一个平台，也希望今后如果有机会的话，各位也可以跟我这边联系，如果我们也可以把这些资源能够聚合在我们这样一个平台，相当于我们平台打造了对电网的一个桥梁。当你用户侧通过我们的平台可以跟电网进行交互，来响应电网的调峰和调频的需求，来获取相应的补贴政策。

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