5G Redcap助力源網(wǎng)荷儲(chǔ)虛擬電廠高效運(yùn)營(yíng)

5GRedcap助力源網(wǎng)荷儲(chǔ)虛擬電廠高效運(yùn)營(yíng)近年來(lái)，虛擬電廠行業(yè)受到各級(jí)政府的高度重視和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)支持，項(xiàng)目結(jié)合云南省市級(jí)層面的虛擬電廠政策，考慮區(qū)域新能源裝機(jī)占比高、柔性可調(diào)節(jié)資源豐富的特點(diǎn)，根據(jù)云南公司戰(zhàn)略目標(biāo)建設(shè)要求，研究虛擬電廠發(fā)展及運(yùn)營(yíng)模式，著力打造園區(qū)級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控能力，加快推進(jìn)零碳園區(qū)建設(shè)。業(yè)務(wù)背景新型電力系統(tǒng)虛擬電廠電力交易光伏可調(diào)用戶儲(chǔ)能電站充電樁虛擬電廠是以物聯(lián)網(wǎng)和電力數(shù)字化為基礎(chǔ)，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段將電力系統(tǒng)中的分布式電源、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置等聚合成一個(gè)虛擬的可控集合體，參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，并參與電力市場(chǎng)交易，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來(lái)的價(jià)值和效益。隨機(jī)性規(guī)?；豢深A(yù)測(cè)性不可控制性增加了負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的難度對(duì)傳統(tǒng)調(diào)度計(jì)劃方式提出挑戰(zhàn)威脅實(shí)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定發(fā)電和負(fù)荷，呈雙側(cè)隨機(jī)性穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電源不足，弱化了調(diào)控能力負(fù)荷存在大量可調(diào)節(jié)負(fù)荷存在弱可觀性、弱可測(cè)性和弱可控性分布式資源商業(yè)模式欠缺難以參與市場(chǎng)化交易新能源特點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的威脅客戶側(cè)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)解決方案提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度提升緊急狀態(tài)規(guī)模精細(xì)修訂發(fā)電計(jì)劃增加實(shí)時(shí)備用容量高成本高難度是否存在有效方案虛擬電廠作為一種新興的能源服務(wù)形式，能夠?qū)崿F(xiàn)資源優(yōu)化配置、能源梯級(jí)利用、提升新能源消納水平的目標(biāo)，還能做到滿足用戶多樣的用能需求、降低用能成本和提高用能效率，與我國(guó)現(xiàn)階段及未來(lái)的能源發(fā)展趨勢(shì)十分契合，是落實(shí)能源發(fā)展戰(zhàn)略的客觀要求。解決問(wèn)題隨著大規(guī)模虛擬電廠、分布式能源接入、用戶雙向互動(dòng)等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各類電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，迫切需要構(gòu)建安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)的“泛在化、全覆蓋”通信接入網(wǎng)，并采用先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定、高效的新興通信技術(shù)及系統(tǒng)予以支撐。物聯(lián)管理平臺(tái)儲(chǔ)能智能電表負(fù)荷資源聚合隔離裝置需求發(fā)布控制指令交易數(shù)據(jù)響應(yīng)結(jié)果預(yù)測(cè)優(yōu)化決策分析負(fù)荷預(yù)測(cè)需求預(yù)測(cè)仿真模擬報(bào)價(jià)決策調(diào)度優(yōu)化需求響應(yīng)經(jīng)營(yíng)分析數(shù)據(jù)挖掘電力市場(chǎng)市場(chǎng)交易服務(wù)電能量交易輔助服務(wù)需求響應(yīng)照明光伏空調(diào)充電樁零碳智慧園區(qū)能源管理5G信息通信5G信息通信解決方案以零碳智慧園區(qū)的虛擬電廠技術(shù)為主要研究方向，通過(guò)做強(qiáng)5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)能力，補(bǔ)齊虛擬電廠5G組網(wǎng)應(yīng)用規(guī)范，結(jié)合5G大帶寬、低時(shí)延、高可靠、廣連接的技術(shù)特性賦能虛擬電廠建設(shè)，能夠滿足虛擬電廠各類業(yè)務(wù)的安全性、實(shí)時(shí)性、靈活性和可靠性要求，促進(jìn)新能源消納，有效適應(yīng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元互動(dòng)的智能調(diào)控需求。設(shè)計(jì)理念本項(xiàng)目以“管理精益智慧化、能源互補(bǔ)高效化、運(yùn)營(yíng)低碳綠色化和交易在線化”為目標(biāo)，基于5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI等數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”靈活高效互動(dòng)的虛擬電廠，打造“低碳慧能”示范園區(qū)，構(gòu)成“研發(fā)—落地轉(zhuǎn)化—復(fù)制推廣”完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)?？煽客ㄐ?G一張網(wǎng)異構(gòu)接入一底座高效運(yùn)營(yíng)一平臺(tái)5G-A賦能能源生產(chǎn)消費(fèi)靈活組網(wǎng)針對(duì)分布式能源生產(chǎn)、消費(fèi)數(shù)據(jù)采集、控制、匯聚等技術(shù)難題，基于5G網(wǎng)絡(luò)大連接、低時(shí)延、高可靠特性和網(wǎng)絡(luò)切片等特性，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的5GLAN的終端組網(wǎng)的需求。（1）開(kāi)發(fā)5G業(yè)務(wù)正常通信功能以及網(wǎng)絡(luò)切片功能，通過(guò)5GLAN實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的直接通信；（2）采用高可靠確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)低成本RedCap的5G原生能力，結(jié)合確定性技術(shù)實(shí)現(xiàn)全區(qū)靈活的網(wǎng)絡(luò)需求；（3）設(shè)計(jì)基于5G切片技術(shù)的安全通信網(wǎng)絡(luò)方案。SPN傳輸?shù)叵率倚陆?.6G5G基站防火墻-1防火墻-2園區(qū)UPFN3N6新建1套UPF新建防火墻設(shè)備N4專網(wǎng)5G控制面IP專網(wǎng)AMFSMFAUSF/UDM/UDRPCF/UDRCHFSMSFNRFNSSF華電內(nèi)網(wǎng)5G專網(wǎng)終端新增設(shè)備示意原有網(wǎng)絡(luò)鏈路示意新建N3鏈路（對(duì)接基站）新建N6鏈路（對(duì)接電站內(nèi)網(wǎng)）新建N4鏈路（對(duì)接IP專網(wǎng)去往大區(qū)）可靠通信5G一張網(wǎng)5G-A的能源網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)創(chuàng)新采用高可靠確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、低成本RedCap的5G原生能力，結(jié)合TSN等技術(shù)滿足實(shí)時(shí)采集控制要求，面向零碳智慧園區(qū)，采用“雙發(fā)選收”技術(shù)，通過(guò)多路空中接口傳輸數(shù)據(jù)，滿足數(shù)據(jù)高可靠性、高安全要求組網(wǎng)靈活性方面：通過(guò)5GLAN實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的直接通信，用一張網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全園區(qū)通信，有利于通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)，業(yè)務(wù)上線，支撐信息融合和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；降本增效方面：低成本RedCap、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)取代有限網(wǎng)絡(luò)，降低布線及維護(hù)成本；設(shè)備通信方面：5GLAN為園區(qū)的生產(chǎn)、管理提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，根本上促進(jìn)了各類數(shù)據(jù)的融合。5G-A的能源網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)安全結(jié)合電力行業(yè)“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用”要求，在園區(qū)建成的5G專網(wǎng)，針對(duì)不同的安全分區(qū)提供不同隔離度的接入組網(wǎng)方案，在滿足電力系統(tǒng)安全建網(wǎng)要求的同時(shí)為電廠提供數(shù)字化生產(chǎn)全連接融合網(wǎng)絡(luò)方案。園區(qū)下沉UPF華電內(nèi)網(wǎng)SPN華電園區(qū)基站華電集團(tuán)終端(無(wú)5G模組)5GCPE華電集團(tuán)終端(帶5G模組)終端：UE與網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行雙向認(rèn)證，防范偽基站；5G增加用戶面完整性保護(hù)，防止篡改空口安全：

5G密鑰增強(qiáng)為256Bit，防量子計(jì)算攻擊；新增IMSI加密保護(hù)用戶隱私；用戶面新增完整性保護(hù)無(wú)線網(wǎng)：5GRAN內(nèi)置防火墻和流控機(jī)制降低空口DDoS風(fēng)險(xiǎn)；采用TAC方案，構(gòu)建終端接入位置控制能力傳輸網(wǎng)：傳輸通道采用FlexE通道化功能和時(shí)隙交叉切片技術(shù)，對(duì)端口的時(shí)隙劃分多個(gè)子通道，使不同的子通道劃分到網(wǎng)絡(luò)的不同層次中，可對(duì)不同業(yè)務(wù)端到端子信通道隔離，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)內(nèi)不同數(shù)據(jù)的隔離和傳輸核心網(wǎng)：核心網(wǎng)負(fù)責(zé)用戶身份認(rèn)證，保護(hù)用戶簽約信息多源異構(gòu)下的綜合能源物聯(lián)設(shè)備接入形成統(tǒng)一的感知設(shè)備接入標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)對(duì)接接口實(shí)現(xiàn)存量、新增物聯(lián)設(shè)備的一站式統(tǒng)一管理提供對(duì)全域物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理形成一套完整的具備共享開(kāi)放能力的物聯(lián)平臺(tái)針對(duì)物聯(lián)設(shè)備存在類型不同、通訊方式多樣、協(xié)議復(fù)雜、終端系統(tǒng)信息獨(dú)立等問(wèn)題，推動(dòng)園區(qū)數(shù)據(jù)共享，研究分析多協(xié)議接入、物模型統(tǒng)一管理、高并發(fā)接入、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)開(kāi)放共享等關(guān)鍵技術(shù)。異構(gòu)接入一底座基于5GRedcap的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)面向現(xiàn)貨、需求響應(yīng)、輔助服務(wù)等多能源市場(chǎng)，研究虛擬電廠智能交易策略、資源協(xié)同優(yōu)化與調(diào)度，構(gòu)建兩級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)，提升客戶的運(yùn)營(yíng)效率與經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用層物理層平臺(tái)層框架層能源優(yōu)化運(yùn)行碳資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)節(jié)能減排能源服務(wù)智能運(yùn)維云計(jì)算大數(shù)據(jù)大模型人工智能物聯(lián)網(wǎng)……智能計(jì)算智能存儲(chǔ)智能網(wǎng)絡(luò)智能終端能力開(kāi)發(fā)平臺(tái)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用開(kāi)發(fā)智能數(shù)據(jù)使能引擎優(yōu)化策略能耗預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)零碳專題庫(kù)零碳主題庫(kù)通用計(jì)算彈性計(jì)算邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)歸檔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)備份低碳網(wǎng)絡(luò)5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感設(shè)備視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集傳輸數(shù)字化平臺(tái)需求響應(yīng)響應(yīng)評(píng)估響應(yīng)申報(bào)響應(yīng)補(bǔ)貼智能運(yùn)維系統(tǒng)監(jiān)測(cè)故障研判運(yùn)維管理能源交易價(jià)格預(yù)測(cè)交易策略結(jié)算管理能效管理能效分析能耗對(duì)標(biāo)錯(cuò)峰用電微網(wǎng)監(jiān)控電力模型運(yùn)行監(jiān)控用能監(jiān)測(cè)碳排管理微網(wǎng)碳監(jiān)測(cè)碳排放推演碳減排潛力分析物聯(lián)管理設(shè)備管理全域感知場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)數(shù)據(jù)策略設(shè)備層分布式光伏儲(chǔ)能充電樁空調(diào)照明……智能網(wǎng)關(guān)負(fù)荷控制負(fù)荷預(yù)測(cè)優(yōu)化調(diào)度削峰填谷高效運(yùn)營(yíng)一平臺(tái)技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)新性02碳排放量核算與分析01

5G-A能源網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)采用高可靠確定性網(wǎng)絡(luò)、低成本RedCap的5G原生能力等技術(shù)滿足箱變采集控制要求，考慮采用“雙發(fā)選收”技術(shù)通過(guò)多路冗余鏈路傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更加可靠的確定性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。04能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度綜合考慮發(fā)電成本、優(yōu)先調(diào)度、新能源消納、雙碳要求等多項(xiàng)關(guān)鍵因素，以收益最大化、成本最低、碳排放最低等為目標(biāo)，建立可控負(fù)荷多時(shí)間尺度滾動(dòng)更新調(diào)度模型。03虛擬電廠競(jìng)價(jià)策略設(shè)計(jì)基于納什均衡的pareto解的實(shí)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)交易模型，構(gòu)建基于互動(dòng)博弈和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的多層次市場(chǎng)投標(biāo)策略模型，預(yù)測(cè)市場(chǎng)走勢(shì)，分析市場(chǎng)情況、交易中標(biāo)情況及效益情況。以虛擬電廠能源消耗量、碳排放因子庫(kù)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于GPU集群、云服務(wù)管理專門設(shè)計(jì)和訓(xùn)練的人工智能模型，實(shí)現(xiàn)能耗等各類碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)的跟蹤和核算；創(chuàng)新點(diǎn)——項(xiàng)目特色經(jīng)濟(jì)效益分析園區(qū)本身的效益推廣效益項(xiàng)目成功應(yīng)用后，項(xiàng)目成果可作為先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)推廣至全國(guó)進(jìn)行銷售服務(wù)，經(jīng)測(cè)算，平均分?jǐn)傞_(kāi)發(fā)成本后，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)銷售價(jià)格預(yù)計(jì)為150萬(wàn)/套，按每年銷售10套計(jì)算。則年收益為：1500萬(wàn)。節(jié)能方面：通過(guò)系統(tǒng)對(duì)空調(diào)及照明系統(tǒng)進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，節(jié)能10%以上，按園區(qū)空調(diào)及室內(nèi)照明負(fù)荷約為350kW，每年250個(gè)工作日，每天10小時(shí)計(jì)算，每年節(jié)約用電8.75萬(wàn)kWh。新能源消納方面：可有效提升光伏發(fā)利用率，園區(qū)分布式光伏裝機(jī)容量為1.08MW，預(yù)計(jì)年均提升2.53萬(wàn)kWh。降低碳排方面：通過(guò)系統(tǒng)節(jié)能及新能源消納提升，每年對(duì)電網(wǎng)需求減少11.28萬(wàn)kWh，按云南地區(qū)0.1235kgCO2/kWh計(jì)算，每年可減少碳排13930.8kg。需求響應(yīng)方面：園區(qū)供電等級(jí)為10kV，可直接參與云南電網(wǎng)需求響應(yīng)，通過(guò)對(duì)園區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)，可提供約370kWh參與需求響應(yīng)，按邀約型4元/kWh計(jì)算，每次可獲1480元補(bǔ)貼。競(jìng)爭(zhēng)分析和商業(yè)模式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)目前來(lái)看，我們虛擬電廠方案結(jié)合中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，可以提供端、管、云、用端到端的解決方案能力，較有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。端：物聯(lián)網(wǎng)模組；管：物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；云：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；用：行業(yè)應(yīng)用。發(fā)電和用戶優(yōu)勢(shì)從目前參與虛擬電廠的企業(yè)來(lái)看，發(fā)電側(cè)企業(yè)具備開(kāi)展虛擬電廠業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢(shì)，擁有豐富的發(fā)電資源和大用戶負(fù)荷資源，能夠通過(guò)布局虛擬電廠項(xiàng)目，增強(qiáng)其在新能源市場(chǎng)的影響力。產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)效應(yīng)01推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展價(jià)格方面：通過(guò)降低通信模塊的成本，能夠推動(dòng)整個(gè)智能能源管理設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大。同時(shí)，隨著RedCap設(shè)備的廣泛部署，相關(guān)服務(wù)和應(yīng)用的開(kāi)發(fā)成本也會(huì)降低。技術(shù)發(fā)展方面：RedCap技術(shù)的規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用將加速相關(guān)技術(shù)的成熟和創(chuàng)新，例如在能效管理、設(shè)備遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)處理等方面。還將促進(jìn)整個(gè)5G技術(shù)生態(tài)的發(fā)展，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造、軟件開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。行業(yè)發(fā)展方面：RedCap技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著加速能源電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。特別是在智能電網(wǎng)的建設(shè)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的一體化管理中，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能效、更好的資源調(diào)度和更精準(zhǔn)的消費(fèi)者服務(wù)。行業(yè)效率方面：應(yīng)用RedCap技術(shù)，可以提高能源管理系統(tǒng)的響應(yīng)速度和處理能力，使得源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化管理更加靈活和高效，提升整個(gè)社會(huì)的能源利用效率。02促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈完善升級(jí)有助于提高產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的協(xié)同效應(yīng)，推動(dòng)能源、電力、信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展。同時(shí)，虛擬電廠的應(yīng)用還將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；a(chǎn)，如儲(chǔ)能設(shè)備、智能電網(wǎng)設(shè)備等，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和升級(jí)。社會(huì)效益虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)協(xié)調(diào)園區(qū)多種形式能源運(yùn)行，源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)深度融合、緊密互動(dòng)，保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定，有效提高園區(qū)能源利用效率和經(jīng)濟(jì)性，提高清潔能源利用水平，提高園區(qū)能源精益化管理能力，助力園區(qū)經(jīng)濟(jì)綠色低碳循環(huán)高質(zhì)量發(fā)展，推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用。推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用推動(dòng)零碳園區(qū)建設(shè)虛擬電廠在園區(qū)中的應(yīng)用將推動(dòng)能源行業(yè)向清潔、高效