徐一斌 何 琪

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司海曙分公司）

0 引言

近年來(lái)，隨著人們生活水平的日益提升，對(duì)于用電的需求量越來(lái)越大，社會(huì)用電短期峰值負(fù)荷不斷創(chuàng)新高，同時(shí)，由于部分地區(qū)受到惡劣天氣的影響，導(dǎo)致電力供需相對(duì)緊張，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)電力不足的情況［1］。智慧工程是近幾年興起的新型管理概念，虛擬電廠智慧管控平臺(tái)可以更加直觀、形象地將電力數(shù)據(jù)展現(xiàn)在我們眼前，使我們能夠全面地看到整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，從而在一定程度上，盡可能降低設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，減少傳統(tǒng)監(jiān)控勞動(dòng)成本。同時(shí)，虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的建設(shè)對(duì)于有效緩解我國(guó)局部地區(qū)電力緊張的問(wèn)題，發(fā)揮著必不可缺的重要作用。

1 虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的基本概念

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的建設(shè)初衷，就是為了充分滿足電廠生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)環(huán)境建設(shè)及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等多方面需求。虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的建立，可以在充分保證生產(chǎn)安全的前提下，針對(duì)于不同生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的不同生產(chǎn)需求，配合中心管理平臺(tái)，合理調(diào)整服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供深度智能攝像機(jī)、高清攝像頭等節(jié)點(diǎn)設(shè)備，更有助于進(jìn)一步提高電廠的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)水域分析與船舶監(jiān)控功能［2］。同時(shí)，為進(jìn)一步提升虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的管理體制機(jī)制活力，減少管理部門工作壓力，機(jī)群調(diào)度綜合管理，是十分重要的。

2 虛擬電廠的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬電廠可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種資源的整合，以此來(lái)調(diào)節(jié)不同空間大小，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制進(jìn)程。例如，分布式電源、儲(chǔ)能電源及中斷的負(fù)荷等。在電力市場(chǎng)交易中，通過(guò)建立智慧能源電力系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)“正電廠”系統(tǒng)的供電調(diào)峰，還可以實(shí)現(xiàn)“負(fù)電廠”負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷。與此同時(shí)，虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的相應(yīng)速度相對(duì)更快，更有助于對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。除此之外，現(xiàn)階段，相較于國(guó)內(nèi)虛擬電廠智慧管控平臺(tái)而言，由于國(guó)外對(duì)于虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的研究時(shí)間要更早，所以技術(shù)也要更加成熟，而我國(guó)對(duì)于虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的研究起步時(shí)間相對(duì)較晚，所以仍然處于初級(jí)發(fā)展階段，還需要很多的時(shí)間和空間進(jìn)行深入研究和探索。

3 智慧管控平臺(tái)的總體架構(gòu)

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)建設(shè)工作在總體架構(gòu)上，總共分為四層，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。以上四層既可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立工作過(guò)程，也可以實(shí)現(xiàn)相互配合工作過(guò)程，下面就以上四層總體架構(gòu)及功能進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3.1 感知層——數(shù)據(jù)采集

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的感知層，主要是用于數(shù)據(jù)采集。測(cè)量采集裝置和邊緣計(jì)算裝置等多個(gè)分布式資源端側(cè)都是感知層的主要組成部分，而這些分布式資源端側(cè)構(gòu)成的邊緣計(jì)算協(xié)同相應(yīng)子系統(tǒng)。如果想要在虛擬電廠智慧管控平臺(tái)感知層中實(shí)現(xiàn)海量分布式資源、優(yōu)化協(xié)同，那么邊緣、云計(jì)算協(xié)同優(yōu)化是必不可少的。例如，通過(guò)在儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)安裝邊緣計(jì)算裝置，可以實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的充放電狀態(tài)及儲(chǔ)電量參數(shù)，實(shí)現(xiàn)與儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的接口，同時(shí)依據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)和多級(jí)優(yōu)化調(diào)控需求，切實(shí)調(diào)整充放電的協(xié)同控制。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層——通信管理

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)層，主要是用于通信管理。通常情況下，是指依據(jù)相關(guān)的指令調(diào)度，對(duì)通信渠道內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的過(guò)程。而通訊渠道通常是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成的，其可以更好的保障通訊管理的安全可靠性。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)的構(gòu)建中，通常會(huì)采用廣域網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)以及光纖，并將其混合。在主站側(cè)，如果想要構(gòu)建更加彈性擴(kuò)展、安全可靠的接入通道，那么物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的應(yīng)用是十分關(guān)鍵的，其更有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(luò)和安全技術(shù)的接入，從而為只能網(wǎng)管裝置之間的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)營(yíng)造更加良好的傳輸通道。除此之外，在分布式能源資源側(cè)，如果想要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的感知終端進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳出，那么就需要配置相關(guān)的智能網(wǎng)關(guān)，在智能網(wǎng)關(guān)的配置過(guò)程中，一定要確保其各項(xiàng)標(biāo)注能夠充分滿足行業(yè)和國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)對(duì)云端系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊安全提供良好保障。

3.3 平臺(tái)層——平臺(tái)支撐

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的平臺(tái)層，主要是用于平臺(tái)支撐。虛擬電廠智慧平臺(tái)的建設(shè)初衷，就是為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)計(jì)算資源供給，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供一個(gè)更好的平臺(tái)，而平臺(tái)層就起到了很好的平臺(tái)支撐效果。在平臺(tái)層的運(yùn)行過(guò)程中，主要是用來(lái)處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和云計(jì)算平臺(tái)數(shù)據(jù)采集，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算服務(wù)資源，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的可擴(kuò)展性和可復(fù)制性。與此同時(shí)，如果想要實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的存儲(chǔ)，平臺(tái)層也是一個(gè)最優(yōu)的選擇，通過(guò)在平臺(tái)層上接入LOT平臺(tái)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)人工智能大數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合等過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。不但如此，平臺(tái)層還可以提供遠(yuǎn)程控制服務(wù)。除此之外，在虛擬電廠智慧管控平臺(tái)建設(shè)中，平臺(tái)層還能夠?yàn)檐浖\(yùn)行提供服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)監(jiān)控。服務(wù)治理等多方面優(yōu)質(zhì)服務(wù)［3-4］。

3.4 應(yīng)用層——控制與優(yōu)化

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的應(yīng)用層，主要是用于控制和優(yōu)化。用戶APP、虛擬電廠運(yùn)營(yíng)和大屏展示是虛擬電廠智慧管控平臺(tái)應(yīng)用層的主要組成部分，其更有助于營(yíng)造安全、穩(wěn)定的使用空間，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)應(yīng)用的高穩(wěn)定性發(fā)展。與此同時(shí)，分布式能源資源測(cè)設(shè)備的建設(shè)、調(diào)度、基礎(chǔ)資源的管理及信息的發(fā)布和建設(shè)，都是虛擬電廠智慧管控平臺(tái)應(yīng)用層的應(yīng)用特點(diǎn)。除此之外，虛擬電廠智慧管控平臺(tái)還可以實(shí)現(xiàn)智慧鍵盤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧化和少人化。

4 智慧管控平臺(tái)的技術(shù)研究分析

4.1 應(yīng)用架構(gòu)體系

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的應(yīng)用架構(gòu)體系，應(yīng)該充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新時(shí)代信息技術(shù)，圍繞分布式能源資源側(cè)接入，以此優(yōu)化協(xié)同調(diào)控業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠市場(chǎng)運(yùn)行的人機(jī)交互發(fā)展。其中，如果采集的數(shù)據(jù)庫(kù)范圍、節(jié)點(diǎn)規(guī)模都相對(duì)較大，那么可以通過(guò)感知層運(yùn)用邊緣計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，與此同時(shí)，還可以涵蓋虛擬電廠的發(fā)電、儲(chǔ)能和可控度等分部之能源資源的各設(shè)備甚至各個(gè)元件。如果想要實(shí)現(xiàn)更高效率的數(shù)據(jù)傳輸，那么可以通過(guò)傳輸層來(lái)實(shí)現(xiàn)［5］。除此之外，如果想要匯集虛擬電廠的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，那么就要通過(guò)數(shù)據(jù)層，來(lái)打通數(shù)據(jù)壁壘，搭建“共享型”虛擬電廠創(chuàng)新業(yè)務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

4.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系，主要是由基礎(chǔ)信息、交易運(yùn)營(yíng)、信息交互及協(xié)同優(yōu)化四個(gè)板塊組成的。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建更有助于規(guī)范項(xiàng)目描述的準(zhǔn)確性和一致性。同時(shí)，由于部分項(xiàng)目業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)還具有一定的特殊性，所以在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的劃分過(guò)程中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系具有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，其可以為各個(gè)業(yè)務(wù)之間的關(guān)系聯(lián)度提供十分有利的參考價(jià)值。

4.3 安全架構(gòu)體系

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的安全架構(gòu)體系，是為了維護(hù)平臺(tái)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。日前交易申報(bào)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳及調(diào)度計(jì)劃下達(dá)等都是與調(diào)度中心交互的過(guò)程。用戶注冊(cè)信息同步及月度結(jié)算信息等都是在線與教育平臺(tái)的交互過(guò)程。無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，還是虛擬廠智慧管控平臺(tái)，只有實(shí)現(xiàn)向上交互信息的有機(jī)結(jié)合，才能進(jìn)一步促進(jìn)虛擬電廠的閉環(huán)運(yùn)行。同時(shí)，如果想要盡可能降低虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的開(kāi)放式接入風(fēng)險(xiǎn)，那么建立健全完善的安全架構(gòu)體系［6］，是十分重要的。

4.4 平臺(tái)支撐開(kāi)發(fā)

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)支撐開(kāi)發(fā)，主要是考慮到了創(chuàng)新業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，其建設(shè)要綜合考慮其虛擬電廠業(yè)務(wù)準(zhǔn)入，虛擬電廠市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，分布式資源聚合優(yōu)化和協(xié)同響應(yīng)等多種業(yè)務(wù)。

5 虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的研究的關(guān)鍵、難點(diǎn)和展望

5.1 虛擬電廠資源特征提取及量化技術(shù)

虛擬電廠智慧管控平臺(tái)包含了風(fēng)電機(jī)組、光伏電池及微型燃?xì)廨啓C(jī)等多種分布式電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了多種資源的聚集和整合。在資源體征的提取過(guò)程中，會(huì)對(duì)全面數(shù)據(jù)進(jìn)行大批量的采集，那么就不可避免的會(huì)采集到不良數(shù)據(jù)，因此，盡可能的降低不良數(shù)據(jù)的影響，是我們本次研究的關(guān)鍵。在對(duì)采集資源量化分析的過(guò)程中，需要充分考慮用戶不確定性的問(wèn)題。例如，當(dāng)夏季的時(shí)候，空調(diào)負(fù)荷會(huì)上升，這就意味著光伏出力會(huì)逐漸增加。

5.2 虛擬電廠優(yōu)化配置和協(xié)調(diào)控制技術(shù)

如何設(shè)計(jì)合理的資源配置方案，是構(gòu)建多能虛擬電廠需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一，同時(shí)，由于組成虛擬電廠的參與者種類繁多，數(shù)量較多、位置復(fù)雜且分散，所以如果想要充分發(fā)揮出分布式資源的規(guī)模效益，難度還是相對(duì)較大的。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)決策的過(guò)程中，一定要盡可能的協(xié)調(diào)好各方之間的利益關(guān)系，確保每一方的利益都是盡可能的平等的，從而為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供良好保障。此外，虛擬電廠合理協(xié)調(diào)控制方法仍然需要深入探索和挖掘，現(xiàn)階段，用戶用電行為的不確定性和儲(chǔ)能的充放電特性，都會(huì)產(chǎn)生一定影響［7］。

5.3 虛擬電廠智慧管控平臺(tái)

信息采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)都是虛擬電廠網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的重要手段，目前，在虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的研發(fā)過(guò)程中，虛擬電廠專用的虛擬網(wǎng)絡(luò)體系仍不完善，且內(nèi)部設(shè)計(jì)和外部運(yùn)營(yíng)平臺(tái)建設(shè)仍然面臨著諸多的困難和挑戰(zhàn)，這也是我們當(dāng)下最大的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

5.4 虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的未來(lái)展望

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，虛擬電廠智慧管控平臺(tái)逐漸得到了普及和推廣，這在一定程度上，也推動(dòng)了虛擬電廠在國(guó)內(nèi)研究建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程。在虛擬電廠智慧管控平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，通信技術(shù)是最基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)手段之一，通過(guò)合理應(yīng)用通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換、處理、存儲(chǔ)等過(guò)程。與此同時(shí)，通過(guò)合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以對(duì)智能化、大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而在一定程度上，促進(jìn)虛擬電廠的可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合以上論述，本文針對(duì)于虛擬電廠智慧管控平臺(tái)的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀、總體架構(gòu)、技術(shù)研究及技術(shù)研究的關(guān)鍵、難點(diǎn)和展望，進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，由此可知，基于智能電廠管控平臺(tái)系統(tǒng)，為智慧電站工程建設(shè)提供更多了更有效的參考價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了電廠的智能化管控，推動(dòng)了中國(guó)電廠設(shè)計(jì)與管理向智能化、科學(xué)化方向的發(fā)展。