5G Redcap助力源网荷储虚拟电厂高效运营

5GRedcap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5GLAN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5GLAN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2.6G5G基站防火墙-1防火墙-2园区UPFN3N6新建1套UPF新建防火墙设备N4专网5G控制面IP专网AMFSMFAUSF/UDM/UDRPCF/UDRCHFSMSFNRFNSSF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5GLAN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：5GLAN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)5GCPE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：5GRAN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5GRedcap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