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兆瓦云:数字化技术调度灵活性电力资源,“虚拟电厂”走入现实

导语:人工智能技术如何走入电力?

  “双碳”目标下,新型电力系统的建设已成定局。而光伏风电等新能源比重的增加,对于电网侧而言,新能源电力天然具备的波动性与不确定性成为最大挑战。

  “当下综合学术思考与技术路线,存在储能、虚拟电厂、抽水蓄能、火电机组调节四种解决方案。”兆瓦云创始人刘沅昆表示。相比而言,火电机组调节可以略过不提,抽水蓄能需要场地建设,而储能技术目前还存在规模化的成本问题,虚拟电厂相较而言更为简单。

  加入阿里云低碳加速器的兆瓦云,是一家服务于工业园区、城市楼宇、社区聚合,以及负荷聚合商等客户,致力于能源电力领域信息化,智能化的虚拟电厂技术服务商。创始人刘沅昆是清华大学博士后,中国电力科学研究院的博士,曾在国家电网有着多年工作经验,研究方向为人工智能技术在电力领域的应用。

  公司创始团队核心成员均来自清华大学电机系,长期从事电力市场以及能源互联网等能源行业前沿技术研究,全程参与多个全国各地主要虚拟电厂实际项目,掌握虚拟电厂从设计,建设到运营的全部核心技术。

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  虚拟电厂,走入现实

  电厂的功能主要有两个:一是发电,为电力市场提供电能;二是根据现实情况,对供电的负荷进行调节,从而保证电网的稳定性。而虚拟电厂,就是要利用一套数字管理系统来模拟出电厂功能。

  从定义上来看,虚拟电厂的本质,是一种能源协调管理系统,以数字化技术链接分布式新能源、储能系统、电动车等用电端多种灵活性资源,实实现对不同海量分布式异构资源的优化调度和精准控制,实现削峰填谷(即降低负荷高峰、填补负荷低谷),最终整体呈现实体电厂的技术功能形态,参与电力市场运行。

  “严格来说,2022年并不是国内虚拟电厂产业的直接爆发点,而是社会关注的爆发点。”在刘沅昆认为,四川限电等现实时间,让“双碳”目标和新型电力系统的必要,以一种更具有社会体感的方式走入大众视野。在刘沅昆的测算中,2022年国内虚拟电厂的市场规模约为百亿体量,但到2030预计将超过千亿元/年。

  在其看来,虚拟电厂将会是构建以新能源为主体的新型电力系统的关键环节。一方面。虚拟电厂在当下来看,是最具落地可能性的成熟路径。“对比其他技术路线,虚拟电厂其实是对存量的优化与挖掘,相对来说模式更轻。”

  另一方面,这是国际范围内已经得到过印证的发展经验。虚拟电厂能为公用事业部门和聚合商带来效率跟高、利润更高的商业模式。在已经较为成熟的欧美地区,其价值已经得到社会与市场的双重认可。欧盟能源联盟副主席就在2015年表露虚拟电厂在电网改革中的地位:“智能电网之于欧洲,就像页岩气之于美国……截至目前,实现电网智能化能为我们减少30%的供电容量”。

  在实际运用过程中,虚拟电厂可以在用电高峰进行差别式供电,比如充电桩等可以错峰调配的用电端资源,保障电网运营;又可以在夜间等低谷时期为有需求的用电端调配资源,将本赠送,通过调动闲置资源,实现区域内的供需平衡。

  一组数据或许更能说明虚拟电厂在国内电力系统的价值。依据国家电网的测算数据,传统火电厂要实现5%峰值负荷要求的调峰控谷,投资成本预计在4000亿元,而虚拟电厂要实现这一要求,从建设到运营的整体投资预计在500-600亿元。

  走入云端,寻求更下沉、更精细解决方案

  据刘沅昆介绍,兆瓦云的核心优势共有两方面。其一是整体团队对于电力行业的深耕,如其本人即在国家电网工作过多年,深刻理解国内电力系统的运行方式与规则,不存在虚拟电厂建设过程的“拿来主义”。

  其二,是数据科学和算法能力上的优势。“虚拟电厂项目中,AIOT系统无论是软件还是硬件,其实搭建并不困难,困难的点在于,如何精准调动。”精准调度的难点,既要了解电网的业务指令,对其进行适时适量的分解;又要针对不同用电侧需求进行物理建模,搭配AI+大数据算法进行优化预测。

  “以前我们使用本地服务器,解决客户访问平台问题。但在服务客户的过程中,我们发现,传统的本地模服务器式已经无法满足客户实时访问场景的需求。”

  为此,兆瓦云从一开始就与阿里云进行合作,将之作为自己解决方案的技术拼图。一方面,阿里云在云计算、AI大数据等方面的基础能力,恰好是虚拟电厂之所以可以“虚拟”运营的技术根基,以成熟的商业化产品,成为发展中企业运营的助力。“既降低了服务器成本,解决了我们在实际产品研发、运维方面的可靠性问题,满足了客户随时访问平台的需求,又为我们提供了稳定、安全的助力。”

  另一方面,则是阿里云在AIOT方面的沉淀。虚拟电厂的构建,建立在足量的现实用电数据上。AIOT设备对于下游用电数据的采集,可以作为解决虚拟电厂领域核心痛点的解决助力。

  而在兆瓦云所提供的解决思路,即是从电力系统出发,对虚拟电厂下各类可调节资源进行全局优化,提供从软硬件服务部署、虚拟电厂三级调控构建、参与电力市场运营的完整全链条服务,从设计到建设再到运营的统筹解决方案。

  “在参加阿里云低碳科技加速器时,达摩院曾经展示了一个优化求解器,这也恰好是我们所需要的。”刘沅昆认为,在提升求解的效率,就是提升虚拟电厂的商业价值。

  “虚拟电厂的建设过程,是对电力系统价值链重塑的过程。我们也必须看到,虚拟电厂在我国的发展还会遇到很多挑战。”刘沅昆同时也承认了目前所面临的挑战。宏观环境而言,即使有政策利好,但电力系统以省为单位存在不同地域性标准,这意味着虚拟电厂的设立需要根据省级乃至市县级进行调整性部署,而在市场环节中,尽管在主流媒体已经存在发声,但整体行业下游用电主体的工商业,依旧缺乏充分的市场认知,这是一个需要教育的过程。

  再细化到虚拟电厂本身,许多环节还存在精细化空间。下游用电终端设备的类别、型号千差万别,要实现真正精细化的调节,必须拥有更精细化的建模与了解。这也是兆瓦云未来一段时间内会探索的问题。兆瓦云加入阿里云低碳科技加速器,旨在借助阿里云服务器解决云端部署的问题之外,其工商业供电数据的介入、AIOT基础能力方面的价值,也是兆瓦云未来解决方案的拼图。


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张娅楠
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