全国智能电网用户接口标委会现代负荷特点及智能调节架构祁兵华北电力大学2020年12月2前言现代负荷特点2智能调节架构3多业务支撑4总结与展望51一、前言31.新能源抖动、负荷峰谷变化需要调节考虑新能源出力波动及负荷峰谷差，未来电力系统需要更多的灵活的调节资源，不但包括传统电源和抽蓄资源，还要考虑构建与电网协调发展的可控负荷及储能系统，提高系统的调节能力。新能源抖动两类调节需求多种可调节资源负荷峰谷差感知与控制一、前言4负荷分类⚫可中断类负荷⚫可转移类负荷⚫可调功率类负荷⚫专用储能类负荷⚫不参与调节类负荷负荷调节方法➢直接控制非智能设备（无通信接口）➢通过指令控制智能设备➢通过任务列表控制智能设备➢通过消减量控制用户系统/设备➢通过价格列表控制用户系统/设备用电环境2.TC549负荷互动解决方案TC549全国智能电网用户接口标委会一、前言53.负荷调控的本质调节前转移增减+-负荷曲线赋形调节后二、现代负荷特点61.负荷与电压电力电子器件的应用使现代负荷设备具有很多新特点，现代负荷对电压不敏感，电压变化时功率基本不变。传统电源现代电源电压电流电压电压电流电流电流华为手机充电器73V可工作二、现代负荷特点72.负荷与频率现代负荷对频率不敏感，频率变化时功率基本不变。调频电源直流300V供电测试f=0Hz二、现代负荷特点3.负荷在线聚合互联网负荷设备，绑定制造商的云平台，由平台应用系统进行设备运行管理。一厂一平台、一类一平台、一服务一平台实现了设备的聚合，可知可控。8社区用电生态三、智能调节架构1.物联网基础在物联网标准IEC30141中，物联网系统被划分成六个域，包括：➢物理实体域（PED）；➢感知与控制域（SCD）;➢应用与服务域（ASD）;➢运行与管理域（OMD）;➢使用者域（UD）；➢资源访问与交换域（RAID）负荷设备9三、智能调节架构传输方式2.负荷设备接入IoT必须解决负荷设备的接入问题，使设备上云，并与负荷调控云平台连接。如果需要感知更多的电参量，需要电力专用传感器（电力专用终端或模块）。USP-IoT用户侧电力物联网103.虚实结合的控制USP-IoT用户侧电力物联网，实现负荷物理实体的实体/虚体感知与实体/虚体控制。在运行与管理域增加云协同运行支撑系统在传感与控制域增加“虚体传感器”“虚体控制器”企业运行市场云协同运行支撑系统内部用户应用使用者域内部用户接口过程站现场物理实体域直连负荷设备应用程序接口与门户商业服务应用支持分析服务发现访问数据流运营与管理域运营支撑系统业务支撑系统应用与服务域资源访问与交换域物联网终端装置传感与控制域通信网络连接标签非直连负荷设备标签外部用户应用外部用户接口配电域DER域客户域信息安全防护负荷聚合系统用户能源管理系统动力电池充电系统虚体传感器用户侧负荷管理系统智能插座管理系统网关（服务、存储）控制器（运算、决策、控制）执行器传感器虚体控制器11三、智能调节架构三、智能调节架构物联网间的云-云协同，实现了负荷设备的虚实融合控制，支持多级别业务的闭环控制功能，从云端到现场构建了多层“感知-分析-决策-执行”的循环，在实时状态感知的基础上，完成各级别的信息处理业务。4.负荷实体的多级感知与控制网关控制+智能终端控制12三、智能调节架构配电/分布式能源域储能及感知设备DER分布电源及感知设备负荷及感知设备智能家居设备用户域5G等通信基站电源台区现场感知共享机制5.边缘群体智能协调边缘计算、人工智能应用于现场设备，实现邻近设备间的数据共享及运行协同。达到设备级1+1>2的协同运行效果。13配电网无线基站DGIoTedgeagentIoT家电控制器viewpoint安防控制器充电桩控制器路由器手机充电器PV控制器ESS控制器油发电机控制器配电终端智能电表本地通信模块RS485RS232以太网无线通信PLC其他边缘计算DockerAPP任务卸载线路环境监控感知无线基站路由器等通信终端三、智能调节架构146.边缘群体数据共享智能设备之间数据流共享，边缘完成控制决策。物联代理装置的指令信息发送到终端，由终端的的控制器决策，执行器执行。执行器传感器数据共享感知与控制域物理实体域热水器控制器传感器充电桩电视机执行器控制器传感器执行器控制器传感器感知共享数据流通信网络物联代理装置四、多业务支撑151-业务调控2-聚合调控3-边缘调控4-过程调控调节容量执行感知1.分级调节对聚合后的负荷进行分级调控，降低不同功能层耦合度，提高自适应控制的效率和业务拓展的便利性。计算空调可调容量风险度量更新历史数据更新可调设备数负荷峰谷差约束最大受控时间约束经济效益目标约束调峰目标约束计算控制增设备1出力指令边缘物联代理益USPIoT调峰目标约束舒适度目标约束设备2出力指令设备...出力指令设备四、多业务支撑电力需求响应系统云协同实现需求响应业务2.需求响应业务实现16200400600800100012001400050001000015000时间/min功率/kW目标响应功率实际响应功率实际向下调频容量边界理论向下调频容量边界四、多业务支撑17USP-IoT电动汽车聚合电动汽车聚合...负荷聚合商补贴激励信息获取...负荷聚合商补贴激励信息获取预测报价调整策略调度交易机构出清结果出清结果报价信息报价信息➢USP-loT能够在满足电动汽车用户充电需求的同时基本完成对系统AGC信号指令的跟踪➢在5点-10点时段，USP-loT实际向下调频的容量边界明显小于理论预测，因为经过一个夜晚的充电，大量电动汽车的荷电状态已经达到上限。调频效果结论3.调频通过控制温控负荷、EV实现调频。四、多业务支撑18➢中央空调负荷参与电力系统运行的调节潜力巨大，能在较长时间内受控，在短期有较好调节效果➢负荷侧故障功率骤降电网频率突增时，USP-IoT可以通过控制中央空调，更快响应系统需求00:0004:0008:0012:0016:0020:00时间24:00050100150200250P/kW分布式能源出力未响应前空调负荷响应后空调负荷平抑后效果空调负荷调节量4.平抑波动USP-loT控制中央空调参与平抑分布式电源出力波动中央空调平抑分布式能源出力效果四、多业务支撑19➢在9:00-15:00和19:00-21:30两个高峰时段削减负荷，最大削减20MW。调节前调节后时刻负荷功率/MW计算空调可调容量风险度量更新历史数据更新可调空调数计算控制增空调等效出力指令分布式电源出力指令中央空调水温动作指令调度控制层调节任务实际出力益USPIoT可调容量约束舒适度目标约束➢以南京某地区日负荷曲线为例，采用空调和分布式电源调峰5.削峰填谷USP-loT参与削峰填谷，结合空调与分布式电源，对聚合后的负荷进行分级调控过程五、总结与展望负荷设备的聚合，需要遵循标准的物联网架构，兼顾现有的制造商、运营商的负荷物联网，实现多网的融合，云-云协同调节；结合人工智能、边缘计算、USP-IoT、群体智能，充分利用现有的负荷管理技术成果，通过虚体、实体结合的感知与控制实现现场级设备间的实时互动；现代负荷设备的构成与运行有了很多变化，更加适合聚合与调控。20云-边结合的调节架构实现了用户侧云平台的联合，方便了制造商、供货商及服务商云平台的数据对接与业务合作，未来将支撑更多的业务。请多指教，谢谢！