5G Redcap助力源網荷儲虛擬電廠高效運營

5GRedcap助力源網荷儲虛擬電廠高效運營近年來，虛擬電廠行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產業(yè)政策的重點支持，項目結合云南省市級層面的虛擬電廠政策，考慮區(qū)域新能源裝機占比高、柔性可調節(jié)資源豐富的特點，根據云南公司戰(zhàn)略目標建設要求，研究虛擬電廠發(fā)展及運營模式，著力打造園區(qū)級虛擬電廠運營管控能力，加快推進零碳園區(qū)建設。業(yè)務背景新型電力系統(tǒng)虛擬電廠電力交易光伏可調用戶儲能電站充電樁虛擬電廠是以物聯網和電力數字化為基礎，通過先進的技術手段將電力系統(tǒng)中的分布式電源、可控負荷、儲能裝置等聚合成一個虛擬的可控集合體，參與電網的運行和調度，并參與電力市場交易，充分挖掘分布式能源為電網和用戶所帶來的價值和效益。隨機性規(guī)模化不可預測性不可控制性增加了負荷預測準確性的難度對傳統(tǒng)調度計劃方式提出挑戰(zhàn)威脅實時電網運行的安全穩(wěn)定發(fā)電和負荷，呈雙側隨機性穩(wěn)定的優(yōu)質電源不足，弱化了調控能力負荷存在大量可調節(jié)負荷存在弱可觀性、弱可測性和弱可控性分布式資源商業(yè)模式欠缺難以參與市場化交易新能源特點對電網的威脅客戶側的現狀傳統(tǒng)解決方案提高負荷預測精度提升緊急狀態(tài)規(guī)模精細修訂發(fā)電計劃增加實時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形式，能夠實現資源優(yōu)化配置、能源梯級利用、提升新能源消納水平的目標，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，與我國現階段及未來的能源發(fā)展趨勢十分契合，是落實能源發(fā)展戰(zhàn)略的客觀要求。解決問題隨著大規(guī)模虛擬電廠、分布式能源接入、用戶雙向互動等業(yè)務快速發(fā)展，各類電網設備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長，迫切需要構建安全可信、接入靈活、雙向實時互動的“泛在化、全覆蓋”通信接入網，并采用先進、可靠、穩(wěn)定、高效的新興通信技術及系統(tǒng)予以支撐。物聯管理平臺儲能智能電表負荷資源聚合隔離裝置需求發(fā)布控制指令交易數據響應結果預測優(yōu)化決策分析負荷預測需求預測仿真模擬報價決策調度優(yōu)化需求響應經營分析數據挖掘電力市場市場交易服務電能量交易輔助服務需求響應照明光伏空調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)的虛擬電廠技術為主要研究方向，通過做強5G、物聯網等技術能力，補齊虛擬電廠5G組網應用規(guī)范，結合5G大帶寬、低時延、高可靠、廣連接的技術特性賦能虛擬電廠建設，能夠滿足虛擬電廠各類業(yè)務的安全性、實時性、靈活性和可靠性要求，促進新能源消納，有效適應源網荷儲多元互動的智能調控需求。設計理念本項目以“管理精益智慧化、能源互補高效化、運營低碳綠色化和交易在線化”為目標，基于5G、物聯網、AI等數字化技術，構建“源網荷儲”靈活高效互動的虛擬電廠，打造“低碳慧能”示范園區(qū)，構成“研發(fā)—落地轉化—復制推廣”完整的產業(yè)生態(tài)?？煽客ㄐ?G一張網異構接入一底座高效運營一平臺5G-A賦能能源生產消費靈活組網針對分布式能源生產、消費數據采集、控制、匯聚等技術難題，基于5G網絡大連接、低時延、高可靠特性和網絡切片等特性，實現園區(qū)的5GLAN的終端組網的需求。（1）開發(fā)5G業(yè)務正常通信功能以及網絡切片功能，通過5GLAN實現設備之間的直接通信；（2）采用高可靠確定性網絡技術，通過低成本RedCap的5G原生能力，結合確定性技術實現全區(qū)靈活的網絡需求；（3）設計基于5G切片技術的安全通信網絡方案。SPN傳輸地下室新建2.6G5G基站防火墻-1防火墻-2園區(qū)UPFN3N6新建1套UPF新建防火墻設備N4專網5G控制面IP專網AMFSMFAUSF/UDM/UDRPCF/UDRCHFSMSFNRFNSSF華電內網5G專網終端新增設備示意原有網絡鏈路示意新建N3鏈路（對接基站）新建N6鏈路（對接電站內網）新建N4鏈路（對接IP專網去往大區(qū)）可靠通信5G一張網5G-A的能源網絡組網創(chuàng)新采用高可靠確定性網絡技術、低成本RedCap的5G原生能力，結合TSN等技術滿足實時采集控制要求，面向零碳智慧園區(qū)，采用“雙發(fā)選收”技術，通過多路空中接口傳輸數據，滿足數據高可靠性、高安全要求組網靈活性方面：通過5GLAN實現設備之間的直接通信，用一張網實現全園區(qū)通信，有利于通信網絡的維護，業(yè)務上線，支撐信息融合和系統(tǒng)聯動；降本增效方面：低成本RedCap、5G無線網絡取代有限網絡，降低布線及維護成本；設備通信方面：5GLAN為園區(qū)的生產、管理提供統(tǒng)一的網絡連接服務，根本上促進了各類數據的融合。5G-A的能源網絡組網安全結合電力行業(yè)“安全分區(qū)、網絡專用”要求，在園區(qū)建成的5G專網，針對不同的安全分區(qū)提供不同隔離度的接入組網方案，在滿足電力系統(tǒng)安全建網要求的同時為電廠提供數字化生產全連接融合網絡方案。園區(qū)下沉UPF華電內網SPN華電園區(qū)基站華電集團終端(無5G模組)5GCPE華電集團終端(帶5G模組)終端：UE與網絡間進行雙向認證，防范偽基站；5G增加用戶面完整性保護，防止篡改空口安全：

5G密鑰增強為256Bit，防量子計算攻擊；新增IMSI加密保護用戶隱私；用戶面新增完整性保護無線網：5GRAN內置防火墻和流控機制降低空口DDoS風險；采用TAC方案，構建終端接入位置控制能力傳輸網：傳輸通道采用FlexE通道化功能和時隙交叉切片技術，對端口的時隙劃分多個子通道，使不同的子通道劃分到網絡的不同層次中，可對不同業(yè)務端到端子信通道隔離，實現專網內不同數據的隔離和傳輸核心網：核心網負責用戶身份認證，保護用戶簽約信息多源異構下的綜合能源物聯設備接入形成統(tǒng)一的感知設備接入標準和數據對接接口實現存量、新增物聯設備的一站式統(tǒng)一管理提供對全域物聯網感知數據的統(tǒng)一管理形成一套完整的具備共享開放能力的物聯平臺針對物聯設備存在類型不同、通訊方式多樣、協(xié)議復雜、終端系統(tǒng)信息獨立等問題，推動園區(qū)數據共享，研究分析多協(xié)議接入、物模型統(tǒng)一管理、高并發(fā)接入、多源異構數據存儲管理、數據開放共享等關鍵技術。異構接入一底座基于5GRedcap的虛擬電廠運營管控平臺面向現貨、需求響應、輔助服務等多能源市場，研究虛擬電廠智能交易策略、資源協(xié)同優(yōu)化與調度，構建兩級虛擬電廠運營管控平臺，提升客戶的運營效率與經濟效益。應用層物理層平臺層框架層能源優(yōu)化運行碳資產運營節(jié)能減排能源服務智能運維云計算大數據大模型人工智能物聯網……智能計算智能存儲智能網絡智能終端能力開發(fā)平臺數據集成應用開發(fā)智能數據使能引擎優(yōu)化策略能耗預測數據運營平臺零碳專題庫零碳主題庫通用計算彈性計算邊緣計算網絡存儲歸檔存儲數據備份低碳網絡5G無線網絡傳感設備視頻監(jiān)控數據采集傳輸數字化平臺需求響應響應評估響應申報響應補貼智能運維系統(tǒng)監(jiān)測故障研判運維管理能源交易價格預測交易策略結算管理能效管理能效分析能耗對標錯峰用電微網監(jiān)控電力模型運行監(jiān)控用能監(jiān)測碳排管理微網碳監(jiān)測碳排放推演碳減排潛力分析物聯管理設備管理全域感知場景聯動數據策略設備層分布式光伏儲能充電樁空調照明……智能網關負荷控制負荷預測優(yōu)化調度削峰填谷高效運營一平臺技術指標及創(chuàng)新性02碳排放量核算與分析01

5G-A能源網絡組網采用高可靠確定性網絡、低成本RedCap的5G原生能力等技術滿足箱變采集控制要求，考慮采用“雙發(fā)選收”技術通過多路冗余鏈路傳輸數據，實現更加可靠的確定性數據轉發(fā)。04能源網絡運行優(yōu)化調度綜合考慮發(fā)電成本、優(yōu)先調度、新能源消納、雙碳要求等多項關鍵因素，以收益最大化、成本最低、碳排放最低等為目標，建立可控負荷多時間尺度滾動更新調度模型。03虛擬電廠競價策略設計基于納什均衡的pareto解的實時競爭交易模型，構建基于互動博弈和強化學習的多層次市場投標策略模型，預測市場走勢，分析市場情況、交易中標情況及效益情況。以虛擬電廠能源消耗量、碳排放因子庫等數據為基礎，基于GPU集群、云服務管理專門設計和訓練的人工智能模型，實現能耗等各類碳排放相關數據的跟蹤和核算；創(chuàng)新點——項目特色經濟效益分析園區(qū)本身的效益推廣效益項目成功應用后，項目成果可作為先進經驗推廣至全國進行銷售服務，經測算，平均分攤開發(fā)成本后，虛擬電廠運營管控平臺銷售價格預計為150萬/套，按每年銷售10套計算。則年收益為：1500萬。節(jié)能方面：通過系統(tǒng)對空調及照明系統(tǒng)進行智能調節(jié)，節(jié)能10%以上，按園區(qū)空調及室內照明負荷約為350kW，每年250個工作日，每天10小時計算，每年節(jié)約用電8.75萬kWh。新能源消納方面：可有效提升光伏發(fā)利用率，園區(qū)分布式光伏裝機容量為1.08MW，預計年均提升2.53萬kWh。降低碳排方面：通過系統(tǒng)節(jié)能及新能源消納提升，每年對電網需求減少11.28萬kWh，按云南地區(qū)0.1235kgCO2/kWh計算，每年可減少碳排13930.8kg。需求響應方面：園區(qū)供電等級為10kV，可直接參與云南電網需求響應，通過對園區(qū)儲能系統(tǒng)調節(jié)，可提供約370kWh參與需求響應，按邀約型4元/kWh計算，每次可獲1480元補貼。競爭分析和商業(yè)模式網絡優(yōu)勢目前來看，我們虛擬電廠方案結合中國移動的網絡優(yōu)勢，可以提供端、管、云、用端到端的解決方案能力，較有競爭優(yōu)勢。端：物聯網模組；管：物聯網絡；云：物聯網平臺；用：行業(yè)應用。發(fā)電和用戶優(yōu)勢從目前參與虛擬電廠的企業(yè)來看，發(fā)電側企業(yè)具備開展虛擬電廠業(yè)務的天然優(yōu)勢，擁有豐富的發(fā)電資源和大用戶負荷資源，能夠通過布局虛擬電廠項目，增強其在新能源市場的影響力。產業(yè)聯動效應01推動5G產業(yè)發(fā)展價格方面：通過降低通信模塊的成本，能夠推動整個智能能源管理設備的市場規(guī)模擴大。同時，隨著RedCap設備的廣泛部署，相關服務和應用的開發(fā)成本也會降低。技術發(fā)展方面：RedCap技術的規(guī)模化生產和應用將加速相關技術的成熟和創(chuàng)新，例如在能效管理、設備遠程控制和數據處理等方面。還將促進整個5G技術生態(tài)的發(fā)展，包括網絡設備制造、軟件開發(fā)等領域。行業(yè)發(fā)展方面：RedCap技術的應用能夠顯著加速能源電力行業(yè)的數字化轉型進程。特別是在智能電網的建設、源網荷儲的一體化管理中，能夠實現更高的能效、更好的資源調度和更精準的消費者服務。行業(yè)效率方面：應用RedCap技術，可以提高能源管理系統(tǒng)的響應速度和處理能力，使得源網荷儲一體化管理更加靈活和高效，提升整個社會的能源利用效率。02促進產業(yè)鏈完善升級有助于提高產業(yè)鏈中各環(huán)節(jié)的協(xié)同效應，推動能源、電力、信息技術等產業(yè)的融合發(fā)展。同時，虛擬電廠的應用還將帶動相關產業(yè)鏈的規(guī)?；a，如儲能設備、智能電網設備等，進一步促進產業(yè)鏈的完善和升級。社會效益虛擬電廠運營管控平臺協(xié)調園區(qū)多種形式能源運行，源、網、荷、儲深度融合、緊密互動，保障能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定，有效提高園區(qū)能源利用效率和經濟性，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)經濟綠色低碳循環(huán)高質量發(fā)展，推動先進技術應用。推動先進技術應用推動零碳園區(qū)建設虛擬電廠在園區(qū)中的應用將推動能源行業(yè)向清潔、高效