自2020年底湖南啟動緊急有序用電至今,不時有局部地區(qū)拉閘限電,原因大同小異——吃力的供給難以滿足旺盛的需求。近幾年,紓困煤電企業(yè)、釋放煤炭產(chǎn)能、解扣“煤電頂牛”多管齊下,合力治好了困擾行業(yè)近三年的“頑疾”。
不同的是,虛擬電廠成了今年鏡頭前“對癥藥”的主角。虛擬電廠并不是一個物理意義上的電廠,它不燒煤,沒有廠房,而是通過軟件系統(tǒng)和信息通信等搭建起一套能源管理系統(tǒng),用來整合分散、可調(diào)的分布式能源。國內(nèi)第1家虛擬電廠管理中心落地、第1個省級虛擬電廠實施方案印發(fā)、虛擬電廠可作為獨立市場主體參與現(xiàn)貨市場交易……近年來,虛擬電廠在我國獲得實質(zhì)進展。國際方面已有成功實踐,亮點在于美國科技巨頭特斯拉重磅入局,與美國加州*大的電網(wǎng)公司共同成立了虛擬電廠。
科技和限電兩大現(xiàn)象級IP撞出了火花,投資者們爭相涌入,希望在新能源資本賽道中壓中風(fēng)口分一杯羹。Wind數(shù)據(jù)顯示,自年內(nèi)4月份低點以來,“虛擬電廠”指數(shù)累計漲幅高達84.21%,跑贏同期滬深300指數(shù)76.02個百分點,實現(xiàn)了成分股的全方位上漲。一時間,“虛擬電廠拯救電荒”“虛擬電廠是電網(wǎng)的‘定海神針’”“虛擬電廠下一個‘千億黃金賽道’”等聲音異常活躍。
事實上,虛擬電廠業(yè)務(wù)在我國尚未形成規(guī)模,多數(shù)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)尚未落地,電力行業(yè)諸多從業(yè)人士不免驚訝,十幾年前就出現(xiàn)的概念緣何突然名聲鵲起?就連嗅覺敏銳的電力行業(yè)證券分析師也多數(shù)懵圈,一邊驚嘆資本強大的“鈔能力”,一邊臨時補課追趕落了下風(fēng)的步伐。虛實之間,虛擬電廠的意外走紅像一面多棱鏡,一面照出了資本市場的狂熱,一面照出了能源轉(zhuǎn)型的艱巨和復(fù)雜。
第1章 裝置特點與技術(shù)參數(shù)(LY808C微機繼保校驗儀測量工作量小)
第1節(jié) 主要特點
1.滿足現(xiàn)場所有試驗要求。本儀器具有標(biāo)準(zhǔn)的六相電壓,六相電流輸出,既可對傳統(tǒng)的各種繼電器及保護裝置進行試驗,也可對現(xiàn)代各種微機保護進行各種試驗,特別是對變壓器差功保護和備自投裝置,試驗更加方便和上乘。
2.各種技術(shù)指標(biāo)完全達到電力部頒發(fā)的DL/T624-1997《繼電保護微機型試驗裝置技術(shù)條件》的標(biāo)準(zhǔn)。
3.經(jīng)典的Windows XP操作界面,人機界面友好,操作簡便快捷;高性能的嵌入式工業(yè)控制計算機和10.4寸分辨率為800×600的LED真彩顯示屏,可以提供豐富直觀的信息,包括設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)及各種幫助信息等。
4.本機Windows XP系統(tǒng)自帶恢復(fù)功能,避免因非法關(guān)機或誤操作等引起的系統(tǒng)崩潰。
5.配備有超薄型工業(yè)鍵盤和光電鼠標(biāo),可以象操作普通PC機一樣通過鍵盤或鼠標(biāo)完成各種操作。
6.主控板采用DSP+FPGA結(jié)構(gòu),16位DAC輸出,對基波可產(chǎn)生每周2000點的高密度正弦波,大大改善了波形的質(zhì)量,提高了測試儀的精度。
7.功放采用高保真線性功放,既保證了小電流的精度,又保證了大電流的穩(wěn)定。
8.采用USB接口直接和PC機通訊,無須任何轉(zhuǎn)接線,方便使用。
9.可連接筆記本電腦(選配)運行。筆記本電腦與工控機使用同一套軟件,無須重新學(xué)習(xí)操作方法。
10.具備GPS同步試驗功能。裝置可內(nèi)置GPS同步卡(選配)通過RS232口與PC機相連,實現(xiàn)兩臺測試儀異地進行同步對調(diào)試驗。
11.配有獨立專用直流輔助電壓源輸出,輸出電壓分別為110V(1A),125V(0.6A)。以提供給需要直流工作電源的繼電器或保護裝置使用。
12.具有軟件自較準(zhǔn)功能,避免了要打開機箱通過調(diào)整電位器來校準(zhǔn)精度,從而大大提高了精度的穩(wěn)定性。
第2節(jié) 技術(shù)參數(shù)(LY808C微機繼保校驗儀測量工作量小)
1.1交流電流源(6*30A)
單相電流輸出(有效值)
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0--30A/相,精度:0.2% ±5mA
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六相并聯(lián)輸出(有效值)
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0--180A/六相同相位并聯(lián)輸出
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相電流長時間允許工作值(有效值)
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10A
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輸出功率
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320VA
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六相并聯(lián)電流輸出功率
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1000VA
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六并電流輸出允許工作時間
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5S
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頻率范圍
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0--1000Hz,精度0.01Hz
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諧波次數(shù)
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2--20次
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相位
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0--360°,精度0.1°
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2.直流電流源
直流電流輸出
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0--±10A/相,精度:0.2% ±5mA
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3.交流電壓源
單相電壓輸出(有效值)
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0--125V/相,精度:0.2% ±5mV
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線電壓輸出(有效值)
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0--250V
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相電壓/線電壓輸出功率
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75VA/100VA
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頻率范圍
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0--1000Hz,精度:0.001Hz
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諧波次數(shù)
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2--20次
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相位
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0--360°,精度:0.1°
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4.直流電壓源(LY808C微機繼保校驗儀測量工作量小)
單相電壓輸出幅值
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0--±150V,精度:0.2% ±5mV
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線電壓輸出幅值
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0--±300V
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相電壓/線電壓輸出功率
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90VA/180VA
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5.開關(guān)量端子
開關(guān)量輸入端子
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8對
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空接點
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1--20mA,24V 裝置內(nèi)部有源輸出
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電位翻轉(zhuǎn)
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無源接點:低阻短接信號
有源接點:0-250V DC
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開關(guān)量輸出端子
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4對,空接點,遮斷容量:110V/2A,125V/1A
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6.其他
時間范圍
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1ms--9999s,測量精度:1ms
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單機體積重量
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體積 390 x 395 x180mm3,約18Kg
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電源
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AC125V±10%,50Hz,10A
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第2章 裝置硬件結(jié)構(gòu)(LY808C微機繼保校驗儀測量工作量小)
第1節(jié) 裝置硬件組成(LY808C微機繼保校驗儀測量工作量小)
1.內(nèi)置高性能工業(yè)控制計算機
本裝置采用高性能工控機作為控制計算機,配有自還原CF卡,10.4″800×600分辨率LED真彩顯示器。本機帶高性能專用工業(yè)鍵盤和鼠標(biāo),無須另接外設(shè)就可直接使用,軟件在Windows XP操作系統(tǒng)下運行,操作簡便。裝置面板配有兩個USB接口,可方便地進行數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)通信和軟件升級等。(多功能接口可升級)
2.DSP數(shù)字信號處理系統(tǒng)
采用6000系列DSP控制器作為核心,FPGA可編程邏輯器件輸出波形,由于采用的是DDS硬件輸出波形的技術(shù),使波形頻率和相位精度相當(dāng)高,同時,該系統(tǒng)與工控機通訊直接采用USB2.0接口,使得數(shù)據(jù)通訊穩(wěn)定可靠。
3.D/A和A/D轉(zhuǎn)換
采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器,同時采用有源低通濾波器,使輸出波形平滑,幅頻特性優(yōu)良。同時控制系統(tǒng)還保留了12路12位A/D轉(zhuǎn)換電路,可實時采集12路模擬量的輸出波形并通過軟件在屏幕上顯示實際輸出的波形,幅值和相位。
4.高精度線性電壓,電流功率放大器
電流、電壓采用高性能線性放大器直接耦合輸出方式,使電流,電壓源可直接輸出交流和直流波形,并可通過軟件計算輸出各種如方波、各次諧波疊加的組合波形,故障暫態(tài)波形等,可以較好地模擬各種短路故障時的電流,電壓特征。功放電路采用進口大功率高保真模塊式功率器件做功率輸出級,結(jié)合精心合理設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu),具有足夠大的功率冗余和熱容量,功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護,電流回路允許開路,不會損壞裝置。面板有電流開路指示燈,以方便用戶檢查接線正確與否。同時面板還有電壓過載或短路指示燈,當(dāng)電壓回路(在有輸出情況下)發(fā)生短路時,該指示燈發(fā)亮并啟動蜂鳴器報警。大電流限時采用獨特的硬件,限時電路,克服了傳統(tǒng)的軟件限時的缺點,使大電流使用更方便更可靠。
5.開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出
裝置共有開關(guān)量輸入端子8對,開關(guān)量輸出端子4對。開入量、開出量都由光電隔離器和24V直流繼電器組成,其工作電源為獨立的24V工作電源,所以在COM端與開入量之間有24V的直流電壓。以下是幾種常見的開入量的接線示意圖:
帶電位的空接點:
電位翻轉(zhuǎn):
空接點:
6.專用獨立的直流電源輸出
裝置配有兩路110V直流電源電壓輸出,頭尾相接組成+110V、0V、-110V三個端子輸出,只能作保護裝置的工作電源,不能作直流操作電源使用。+110V、-110V兩端子可輸出125V直流電壓。
第2節(jié) 裝置面板說明
1.LED工作指示:LED閃爍表示等待工作,LED常亮表示正在工作。
2.通訊接口:通信為外接筆記本電腦接口,可通過外接筆記本電腦來控制儀器。網(wǎng)口通訊為選配接口。
3.USB接口:通用接口,可接鼠標(biāo)、鍵盤、U盤等USB2.0設(shè)備。
4.開關(guān)量輸入:用來采集保護裝置輸出開關(guān)量信號,測量時間或控制信號。
5.開關(guān)量輸出:用來控制其他設(shè)備,無源節(jié)點,容量AC125V/1A。
6.裝置輔助電源:可輸出直流±110V電源,電流輸出2A,可以給保護裝置供電。
7. 第1組與第2組電流輸出端子:IA、IB、IC,Ia、Ib、Ic,IN為公共端。LED亮表示電流源開路指示。
8. 第1組與第2組電壓輸出端子:UA、UB、UC、,Ua、Ub、Uc、UN為公共端。LED亮表示電壓源短路指示。
9. 觸摸板:類似于筆記本電腦觸摸板,可全方位觸摸控制。左右鍵:左鍵為確認(rèn)鍵,右鍵可查看文件屬性。
10. 鍵盤:用來輸入定值數(shù)據(jù)。
11. 顯示屏:顯示為10.4寸LED液晶屏。
在電力無法大規(guī)模儲存的前提下,要想做到用多少發(fā)多少,即便邁入信息化時代,依然是無法完成的任務(wù)。
2021年2月,美國得州遭遇數(shù)十年來*冷天氣,電力需求超預(yù)期增長;另一方面,寒潮導(dǎo)致天然氣供給短缺,加上風(fēng)機受凍無法發(fā)電,得州電力供給三分之一缺位。今年我國西南地區(qū)堪稱“夏天版”的美國得州,四川、云南等水電大省,水電裝機比重超過75%,煤電裝機比重不足15%。極端高溫干旱、汛期來水偏枯,水電頂不上出力且煤電裝機不足,電源結(jié)構(gòu)性問題導(dǎo)致上述地區(qū)電力供應(yīng)趨緊。
國內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型從根源上面臨“魚和熊掌不可兼得”的兩難抉擇:風(fēng)與光低碳但“看天吃飯”,瞬息間千變?nèi)f化難以控制;煤油氣化石能源可控可靠但高碳高能耗,基礎(chǔ)保障不可或缺又要逐步退出歷史舞臺。在破與立的不斷檢驗之下,科技成為人類對抗不確定性的有效憑證。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中,集中式大電源,發(fā)輸配用單向電力傳輸。在新型電力系統(tǒng)中,電網(wǎng)的潮流流向無論在時間上還是空間上,都打破了傳統(tǒng)輸配電邏輯。新型電力系統(tǒng)中,顆粒度之細(xì)、地區(qū)跨度之大、分布數(shù)量之多從來沒有有過的,依靠人工難以準(zhǔn)確把控錯綜復(fù)雜的運行局面,虛擬電廠有了用武之地。
具體而言,虛擬電廠既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電,又可作為“負(fù)電廠”加大消納;既可快速響應(yīng)指令保障系統(tǒng)穩(wěn)定,也可如同真實的電廠一樣參與各類電力市場獲得經(jīng)濟收益。簡而言之,虛擬電廠不生產(chǎn)電,只是電的搬運工。
目前虛擬電廠在發(fā)達國家已有成熟實踐。以歐洲為例,2005~2009年,來自歐盟8個國家的20個研究機構(gòu)和組織合作實施和開展了FENIX項目,旨在將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠。此后,虛擬電廠項目不斷升級,用以聚合管理需求側(cè)資源和分布式能源。美國則通過虛擬電廠降低用電負(fù)荷來保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,特斯拉虛擬電廠智能平臺Autobidder是典例。
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