2023年3月20日，中电建协“第二届电力建设行业数字经济论坛”在厦门召开。来自电力、能源行业及互联网领域的1500多名嘉宾现场参会。武汉大学电气工程与自动化学院博导、三川智控™董事长郑贵林教授作为特邀嘉宾，在会上分享了三川智控™创新发明的“整体柔性智能配电系统”技术，以及在电力数字化、城市数字化减碳和虚拟电厂构建场景的解决方案。限于篇幅摘要如下：

数字化和绿色协同发展是高质量发展的内在需求：“双碳”目标是2030年碳达峰，2060年碳中和；“十四五”计划和2035年远景目标纲要指出“加快数字化发展”、“推动绿色发展”，可以说：既要完成“双碳”目标，又要完成数字中国建设；

促进节能减碳是当前数字化的重要场景：碳中和路径包括：第一步，大幅度节能、提升能源使用效率；第二步，大比例增加本地或外部绿色能源消纳；第三步，碳捕集封存和利用；第四步，碳补偿、碳交易（达到中和）。碳交易需满足“可测量、可报告、可核查”（MRV）要求，这也是《巴厘岛路线图》商定的技术标准；

虚拟电厂建设已成当下重要而紧迫的任务：构架起“负荷愈大、储能愈大”的虚拟电厂，可同时满足能源高效利用、高比例绿电消纳和数字化电力交易，因此意义重大。

我国是大电网为主导的能源供给体系。电网被称为“供给侧”，用户端被称为“需求侧”，这个体系为保障稳定安全，随机性的绿色能源并网消纳瓶颈在10%左右。近40年以来我国工业化、城镇化快速发展，在城市范围第二、三产业高度密集，大量城市建筑物不具备规模化发展本地绿电条件，能耗不断增长，外部绿电消纳比例难以提高，电力系统扩容需求始终存在，电力智能调节技术亟待突破。

三川创新研发的“整体柔性智能配电系统”，实现从电力智慧调节从技术到系统的突破！

一个创新：“交流过零点无电弧智能继电保护开关”技术突破。自从威斯汀豪斯和特斯拉将交流电商业化后130年来，第一次实现摆脱“电弧”，实现了电力用电领域的重大突破。国际电气和电子工程师协会(IEEE)前主席霍华德·米歇尔的高度赞扬：“这是一项改变世界用电标准的创新技术，意义非常重大！”

一个产品体系：无电弧智能负荷控制器，获CQC强制认证的电力装备。目前已形成需求侧全系列产品，特点包括：

●最快可22次/秒开关，机械开关次数达100万次以上（对比普通开关5千次），速度快、使用寿命长；

● 接通和分断时的无电弧（Arc-less），设备安全对系统无冲击、谐波等问题，杜绝了电气火灾；

● 开关嵌入边缘计算，对接入设备实现测量、保护、控制和可编程控制器功能；高度集成，体积仅为同类设备的1/10；

● 带继电保护功能，实现“母线化布线”，布线轻量化、安全便捷、节省材料和工期；

一个网络系统：开关连接设备，通电即成“自举式”电力物联网。

● 所有设备均有IP地址，通过SDK加密数据上传，在云端（公有、私有云均可）实现万物互联；

● 接入高精度传感器、多参量探测器，甚至其他物联网设备，使网络有了可探测、可判断和可执行的能力；

● 消除“信息孤岛”，实现了“水-电-气-热-冷”各类用能设备信息互联、主动消防、主动减碳，碳排放数据“三可”（MRV）；

一个智能算法：适合能源管控的PDWC算法，实现了精准闭环控制。纠正了传统PID算法偏差大，反馈慢的问题，使复杂用能场景下闭环控制多目标、多任务稳定运行、主动寻优。

本系统核心部分没有电子设备，有别于通常的弱电智能化，因此又被业内人士称为“强电智能化”。

另外，储能、智能需求侧响应和绿电本地消纳是数字智慧电力系统能力的重要体现：

【电磁耦合蒸汽发生器】热转换效率高达98%，50秒生成蒸汽，即开即停精准控制，可通过谷电蓄热（热水储能）及人工智能需求侧调节，是电能替代高效设备。

【电力不间断电源】单相电力UPS切换间隔18毫秒，三相电力UPS切换间隔35-45毫秒，无感切换；（在通讯行业每年可减少化学电池数以亿计）；

【双模无感切换消纳光伏】光伏发电不并网，绿电本地消纳优先，当出力不足时，系统自动切换到市电（40毫秒内），即迅速又对电网及设备无冲击，属柔性无感切换。即使阴雨天仍可运行，消纳率近100%，经济效益比绿电并网模式提高一倍以上。

【超高效中央空调机房】基于高性能控制器及云平台，通过算法智能间歇运行（秒级启停），机组动态寻优，机房的整体EER稳定在5.5超高效标准以上，实现无人值守；

【多参量整合的感知体系】传感器集成雷达、红外感应、烟雾、可燃气体、光感照度、温湿度、气压、甲醛、有毒气体、污染颗粒PM10\PM2.5、建筑姿态、震动状态等17个感知模式。

【从BIM到数字孪生网络】本系统由实体电力网络和虚拟的物联网两个部分组成，数据双向反馈，结合轻量化BIM即实现了全生命周期和实时双向交互的“数字孪生网络”（Digital Twin Network）。

电力物联网，满足电力安全同时实现了：电力智能化控制和调度、数字化决策和展示、数字化资费结算等功能，这些均为虚拟电厂实现必备的能力。

虚拟电厂是解决电力紧张问题最为经济、环保的手段。目前，我国东西部电力供需关系趋紧，电力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时。根据国网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000 亿元；而通过虚拟电厂在建设、运营、激励等环节投资仅需500-600 亿元。

虚拟电厂是一种能源协调管控系统。过去未能大规模实施，其中一个关键是“需求侧”技术不成熟。现通过规模化安装智能电力负荷控制器构建电力物联网系统，运行时选择性保障重要负荷，切除部分次要负荷，削峰填谷，实行数字化资费结算，即可实现“需求侧虚拟电厂”（而非供给侧虚拟电厂），保障电网的平稳运行。特点：

● 实时调度，随时随地在保障重要负荷前提下切除次重要的负荷；

● 保障生产，精准管控居民用电需求，保障生产需求；

● 绿电消纳：双模电力供给，规模消纳本地绿电；

● 数字管控：对区域单位能耗指标限额约束，以实物用电量控制保障“实效节能”；

● 数字交易：“三可”与激励机制相结合；

● 简单易行：成本通常为实体电厂的1/8.

【虚拟电厂真实案例】自2014起，三川智控持续对武汉大学新建、已建公寓楼实施配电改造，目前投入超过10万个无电弧智能负荷控制器管控数万间学生公寓，构建了一个“学生公寓用电管理信息化系统”，实现智能管控。

该系统自动负荷识别，杜绝了违规电器保障了校园用电安全，极大提升学生公寓用电管理水平，通过智能化管控，校园公寓的物业管理团队由原来的的400人，变为外包1人，实现最大程度的运维降本；物联网系统改变了学生用能习惯，同比节能率达50%以上。（湖北日报，武汉市节能监察中心曾经报道）也由于三川智控柔性智能配电系统工程轻量化的特点，破解了“布线桥架和文物修缮两难悖论”，校园百年文物建筑“樱园”成功改造、整旧如新，2017年获得国家“文物修缮奖”。

该系统在解决校园电力安全管控同时，成功嵌入虚拟电厂能力。每当校园电力紧张需要限电时，系统智能关闭每宿舍空调（约1.2 千瓦），整体腾挪出12兆瓦电量为教学实验楼所用。相当于在学生公寓中“储能”12兆瓦（1/4学校用电量），实现需求侧虚拟电厂功能，为城市数字化与碳达峰做出贡献。

同济咨询 程愚 审编