5G Redcap助力源网荷储虚拟电厂高效运营方案（16页 PPT）

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5G Redcap 助力源网荷储虚拟电厂高效运营 近年来，虚拟电厂行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持，项目结合云南省市级层面的虚拟 电厂政策，考虑区域新能源装机占比高、柔性可调节资源丰富的特点，根据云南公司战略目标建设要求，研究 虚拟电厂发展及运营模式，着力打造园区级虚拟电厂运营管控能力，加快推进零碳园区建设。 业务背景 新型电力系统 虚拟电厂 电力交易 光伏 可调 用户 储能 电站 充 电 桩 虚拟电厂是以物联网和电力数字化为基 础，通过先进的技术手段将电力系统中 的分布式电源、可控负荷、储能装置等 聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电 网的运行和调度，并参与电力市场交易， 充分挖掘分布式能源为电网和用户所带 来的价值和效益。 • 随机性 • 规模化 • 不可预测性 • 不可控制性 • 增加了负荷预测准确性的难度 • 对传统调度计划方式提出挑战 • 威胁实时电网运行的安全稳定 • 发电和负荷，呈双侧随机性 • 稳定的优质电源不足 ，弱化了调控能力负荷 • 存在大量可调节负荷 • 存在弱可观性、弱可测性和弱可控性 • 分布式资源商业模式欠缺 • 难以参与市场化交易 新能源特点 对电网的威胁 客户侧的现状 传统解决方案 • 提高负荷预测精度 • 提升紧急状态规模 • 精细修订发电计划 • 增加实时备用容量 高成本 高难度 是否存在有 效方案 虚拟电厂作为一种新兴的能源服务形式，能够实现资源优化配置、能源梯级利用、提升新能源消纳水平的目标， 还能做到满足用户多样的用能需求、降低用能成本和提高用能效率，与我国现阶段及未来的能源发展趋势十分 契合，是落实能源发展战略的客观要求。 解决问题 随着大规模虚拟电厂、分布式能源接入、用户双向互动等业务快速发展，各类电网设备、电力终端、用电客户 的通信需求爆发式增长，迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的“泛在化、全覆盖”通信接入网，并 采用先进、可靠、稳定、高效的新兴通信技术及系统予以支撑。 物联管理平台 储能 智能电表 负荷资源聚合 隔离装置 需求发布 控制指令 交易数据 响应结果 预测 优化 决策 分析 •负荷预测 •需求预测 •仿真模拟 •报价决策 •调度优化 •需求响应 •经营分析 •数据挖掘 电力市场 市 场 交 易 服 务 电能量交易 辅助服务 需求响应 照明 光伏 空调 充电桩 零碳智慧园区能源管理 5G 信息通信 5G 信息通信 解决方案 以零碳智慧园区的虚拟电厂技术为 主要研究方向，通过做强 5G 、物 联网等技术能力，补齐虚拟电厂 5G 组网应用规范，结合 5G 大带 宽、低时延、高可靠、广连接的技 术特性赋能虚拟电厂建设，能够满 足虚拟电厂各类业务的安全性、实 时性、灵活性和可靠性要求，促进 新能源消纳，有效适应源网荷储多 元互动的智能调控需求。 设计理念 本项目以“管理精益智慧化、能源互补高效化、运营低碳绿色化和交易在线化”为目标，基于 5G 、物联网、 AI 等数字化技术，构建“源网荷储”灵活高效互动的虚拟电厂，打造“低碳慧能”示范园区，构成“研发—落地转化—复 制推广”完整的产业生态。  可靠通信 5G 一张 网  异构接入一底座  高效运营一平台 5G-A 赋能能源生产消费灵活组网  针对分布式能源生产、消费数据采集、控制、汇聚等技术难题，基于 5G 网络大连接、低时延、高可靠特性和网络切片 等特性，实现园区的 5G LAN 的终端组网的需求。 （ 1 ）开发 5G 业务正常通信功能以及网络切片 功能，通过 5G LAN 实现设备之间的直接通信； （ 2 ）采用高可靠确定性网络技术，通过低成本 RedCap 的 5G 原生能力，结合确定性技术实现全 区灵活的网络需求； （ 3 ）设计基于 5G 切片技术的安全通信网络方 案。 SPN 传输 地下室新建 2.6G 5G 基站 防火墙 -1 防火墙 -2 园区 UPF N3 N6 新建 1 套 UPF 新建防火墙 设备 N4 专网 5G 控制面 IP 专网 AMF SMF AUSF/UDM/UDR PCF/UDR CHF SMSF NRF NSSF 华电内网 5G 专网终 端 新增设备示 意 原有网络 链路示意 新建 N3 链路 （对接基 站） 新建 N6 链路 （对接电站内 网） 新建 N4 链路 （对接 IP 专网 去往大区） 可靠通信 5G 一张 网 5G-A 的能源网络组网创新  采用高可靠确定性网络技术、低成本 RedCap 的 5G 原生能力，结合 TSN 等技术满足实时采集控制要求，面向零碳智 慧园区，采用“双发选收”技术，通过多路空中接口传输数据，满足数据高可靠性、高安全要求  组网灵活性方面：通过 5G LAN 实现设备之 间的直接通信，用一张网实现全园区通信， 有利于通信网络的维护，业务上线，支撑信 息融合和系统联动；  降本增效方面：低成本 RedCap 、 5G 无线 网络取代有限网络，降低布线及维护成本；  设备通信方面： 5G LAN 为园区的生产、管 理提供统一的网络连接服务，根本上促进了 各类数据的融合。 5G-A 的能源网络组网安全  结合电力行业“安全分区、网络专用”要求，在园区建成的 5G 专网，针对不同的安全分区提供不同隔离度的接入组网方 案，在满足电力系统安全建网要求的同时为电厂提供数字化生产全连接融合网络方案。 园区下沉 UPF 华电内网 SPN 华电园区基站 华电集团终端 ( 无 5G 模组 ) 5G CPE 华电集团终端 ( 带 5G 模 组 ) 终端： UE 与网络间进行双向认证，防范伪基站； 5G 增加用户面完整性保护，防止篡改 空口安全： 5G 密钥增强为 256Bit ，防量子计算攻击；新增 IMSI 加密保护用户隐私；用户面新增完整性保护 无线网： 5G RAN 内置防火墙和流控机制降低空口 DDoS 风险；采用 TAC 方案，构建终端接入位置控制能力 传输网：传输通道采用 FlexE 通道化功能和时隙交叉切片技术，对端口的时隙划分多个子通道，使不同的子通道划分到网络的不同层次中， 可对不同业务端到端子信通道隔离，实现专网内不同数据的隔离和传输 核心网：核心网负责用户身份认证，保护用户签约信息 多源异构下的综合能源物联设备接入 形成统一的感知设备接入标 准和数据对接接口 实现存量、新增物联设备的 一站式统一管理 提供对全域物联网感知数据 的统一管理 形成一套完整的具备共享开 放能力的物联平台  针对物联设备存在类型不同、通讯方式多样、协议复杂、终端系统信息独立等问题，推动园区数据共享，研究分析多 协议接入、物模型统一管理、高并发接入、多源异构数据存储管理、数据开放共享等关键技术。 异构接入一底座 基于 5G Redcap 的虚拟电厂运营管控平台  面向现货、需求响应、辅助服务等多能源市场，研究虚拟电厂智能交易策略、资源协同优化与调度，构建两级虚拟电厂运 营管控平台，提升客户的运营效率与经济效益。 应用层 物理层 平台层 框架层 能源优化运行 碳资产运营 节能减排 能源服务 智能运维 云计算 大数据 大模型 人工智能 物联网 …… 智能计算 智能存储 智能网络 智能终端 能力开 发平台 数据集成 应用开发 智能数据 使能引擎 优化策略 能耗预测 数据运 营平台 零碳专题库 零碳主题库 通用 计算 弹性 计算 边缘 计算 网络 存储 归档 存储 数据 备份 低碳 网络 5G 无线 网络 传感 设备 视频 监控 数据采 集传输 数字化平台 需求响应 响应评估 响应申报 响应补贴 智能运维 系统监测 故障研判 运维管理 能源交易 价格预测 交易策略 结算管理 能效管理 能效分析 能耗对标 错峰用电 微网监控 电力模型 运行监控 用能监测 碳排管理 微网碳监测 碳排放推演 碳减排潜力分析 物联管理 设备管理 全域感知 场景联动 数据 策略 设备层 分布式光伏 储能 充电桩 空调 照明 …… 智能网关 负荷控制 负荷预测 优化调度 削峰填谷 高效运营一平台 技术指标及创新性 02 碳排放量核算与分析 01 5G-A 能源网络组网 • 采用高可靠确定性网络、低成本 RedCap 的 5G 原生能力等技术满足箱变采集控制 要求，考虑采用“双发选收”技术通过多路 冗余链路传输数据，实现更加可靠的确定 性数据转发。 04 能源网络运行优化调度 • 综合考虑发电成本、优先调度、新能源消 纳、双碳要求等多项关键因素，以收益最大 化、成本最低、碳排放最低等为目标，建立 可控负荷多时间尺度滚动更新调度模型。 03 虚拟电厂竞价策略 • 设计基于纳什均衡的 pareto 解的实时竞争 交易模型，构建基于互动博弈和强化学习的 多层次市场投标策略模型，预测市场走势， 分析市场情况、交易中标情况及效益情况。 • 以虚拟电厂能源消耗量、碳排放因子库等数 据为基础，基于 GPU 集群、云服务管理专 门设计和训练的人工智能模型，实现能耗等 各类碳排放相关数据的跟踪和核算； 创新点 —— 项目特色 经济效益分析 园区本身的效益 推广效益 项目成功应用后，项目成果可作为先进经验推广至全国进行销 售服务，经测算，平均分摊开发成本后，虚拟电厂运营管控平 台销售价格预计为 150 万 / 套，按每年销售 10 套计算。 则年收益为： 1500 万。  节能方面：通过系统对空调及照明系统进行智能调节，节能 10% 以上，按园区空调及室内照明负荷约为 350kW ，每年 250 个工作日，每天 10 小时计算，每年节约用电 8.75 万 kWh 。  新能源消纳方面：可有效提升光伏发利用率，园区分布式光 伏装机容量为 1.08MW ，预计年均提升 2.53 万 kWh 。  降低碳排方面：通过系统节能及新能源消纳提升，每年对电 网需求减少 11.28 万 kWh ，按云南地区 0.1235kgCO2/kWh 计算，每年可减少碳排 13930.8kg 。  需求响应方面：园区供电等级为 10kV ，可直接参与云南电 网需求响应，通过对园区储能系统调节，可提供约 370kWh 参与需求响应，按邀约型 4 元 /kWh 计算，每次可获 1480 元补贴。 竞争分析和商业模式 网络优势 目前来看，我们虚拟电厂方案结合中国移动的网络优势，可以提供 端、管、云、用端到端的解决方案能力，较有竞争优势。 端：物联网模组；管：物联网络；云：物联网平台；用：行业应用。 发电和用户优势 从目前参与虚拟电厂的企业来看，发电侧企业具备开展虚拟电厂业 务的天然优势，拥有丰富的发电资源和大用户负荷资源，能够通过 布局虚拟电厂项目，增强其在新能源市场的影响力。 产业联动效应 01 推动 5G 产业发展  价格方面：通过降低通信模块的成本，能够推动整个智能能源管理设备的市场规模扩大。同时，随着 RedCap 设 备的广泛部署，相关服务和应用的开发成本也会降低。  技术发展方面： RedCap 技术的规模化生产和应用将加速相关技术的成熟和创新，例如在能效管理、设备远程控 制和数据处理等方面。还将促进整个 5G 技术生态的发展，包括网络设备制造、软件开发等领域。  行业发展方面： RedCap 技术的应用能够显著加速能源电力行业的数字化转型进程。特别是在智能电网的建设、 源网荷储的一体化管理中，能够实现更高的能效、更好的资源调度和更精准的消费者服务。  行业效率方面：应用 RedCap 技术，可以提高能源管理系统的响应速度和处理能力，使得源网荷储一体化管理更 加灵活和高效，提升整个社会的能源利用效率。 02 促进产业链完善升级  有助于提高产业链中各环节的协同效应，推动能源、电力、信息技术等产业的融合发展。  同时，虚拟电厂的应用还将带动相关产业链的规模化生产，如储能设备、智能电网设备等，进一步促进产业链的完善和升级。 社会效益 虚拟电厂运营管控平台协调园区多种形式能源运行，源、网、荷、储深度融合、紧密互动，保障能源系统安全 稳定，有效提高园区能源利用效率和经济性，提高清洁能源利用水平，提高园区能源精益化管理能力，助力园 区经济绿色低碳循环高质量发展，推动先进技术应用。 推动先进技术应用 推动零碳园区建设 • 虚拟电厂在园区中的应用将推动能源行业向清 洁、高效、智能方向转型。通过实现各种分布 式能源的优化配置和互补运行，虚拟电厂有助 于提高园区的能源利用效率，降低园区的碳排 放。 • 虚拟电厂还能提高园区的电力供应可靠性，降 低园区的用电成本，从而提升园区的整体竞争 力。 • 虚拟电厂的应用推动了大数据、人工智能、物联 网等先进技术在能源领域的深度融合。通过智能 调度和管理，虚拟电厂能够实现对各种分布式能 源的实时监控、预测分析和优化运行，从而提高 能源系统的智能化水平。 • 虚拟电厂还将促进新能源技术的创新和发展，如 高效储能技术、低成本太阳能技术等，为我国能 源领域的技术进步提供有力支持。 谢 谢 ！