虛擬電廠介紹參考模板

1、近日，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布了一則關(guān)于我國2016年至2030年能源革命戰(zhàn)略的通知（能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016 2030），各大媒體爭相轉(zhuǎn)發(fā)，能源革命一詞出現(xiàn)頻頻出現(xiàn)。這則通知，明確了綠色低碳能源是我國能源接下來十幾年的發(fā)展方向，意味著我國新能源比例將會持續(xù)上升。然而，能源革命是一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)，更是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其對于電能供應(yīng)是一項極大地挑戰(zhàn)。新能源的利用以分布式發(fā)電為主，基于新能源的特性，其始終伴隨著一定的隨機性、間接性和波動性。當(dāng)分布式能源單獨接入目前的傳統(tǒng)大電網(wǎng)體系時，電網(wǎng)的安全性和供電可靠性將會受到嚴(yán)重的威脅。為了實現(xiàn)分布式電源的協(xié)調(diào)控制與能量管理，虛擬電廠（vir

2、tual power plant，VPP）成為了一種必要，那么什么是虛擬電廠呢？1概念虛擬電廠是種實現(xiàn)分布式能源（DER）大規(guī)模接入電網(wǎng)的區(qū)域性多能源聚合模式，可實現(xiàn)對大量分布式電源的靈活控制，從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。 從技術(shù)層面講，虛擬電廠并未改變每個分布式能源并網(wǎng)的方式，而是通過先進的控制、計量、通信等技術(shù)聚合分布式電源、可控負(fù)荷、儲能系統(tǒng)、電動汽車等不同類型的分布式電源，并通過更高層面的軟件構(gòu)架實現(xiàn)多個分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，使其能夠參與電力市場和輔助服務(wù)市場運營，實現(xiàn)實時電能交易，同時優(yōu)化資源利用，大大提高供電可靠性。  虛擬電廠的概念更多強調(diào)的是對

3、外呈現(xiàn)的功能和效果，這種方法無需對電網(wǎng)進行改造而能夠聚合分布式能源對公網(wǎng)穩(wěn)定輸電，并提供快速相應(yīng)的輔助服務(wù)，成為分布式能源加入電力市場的有效方法，降低了其在市場中孤島運行的失衡風(fēng)險，可以獲得規(guī)模經(jīng)濟的效益。同時，分布式能源的可視化以及虛擬電廠的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化大大減小了分布式能源并網(wǎng)對公網(wǎng)造成的沖擊，降低了分布式能源增長帶來的調(diào)度難度，使使配電管理更趨于合理有序，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。2 / 19（虛擬電廠的典型結(jié)構(gòu)，來源：虛擬發(fā)電廠研究綜述中國電機工程學(xué)報）分布式能源發(fā)電系統(tǒng)按照用途分為家庭型和公用型兩類，家庭型發(fā)電系統(tǒng)首先需要滿足用戶自身負(fù)荷，當(dāng)產(chǎn)生電能剩余時才會輸送給電網(wǎng)，當(dāng)產(chǎn)生電能不足時

4、，依然由電網(wǎng)向用戶供電。典型的家庭型分布式電源可以是光伏發(fā)電設(shè)備、小型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備以及一些應(yīng)急發(fā)電設(shè)備等。公用型發(fā)電系統(tǒng)作為發(fā)電商，其功能即為自身產(chǎn)生電能并輸送到電網(wǎng)。典型的公用型發(fā)電系統(tǒng)主要包括風(fēng)電站、光伏電站等新興能源發(fā)電裝置。2關(guān)鍵技術(shù)1、協(xié)調(diào)控制技術(shù) 在分布式能源中占主要部分的可再生能源發(fā)電站，如風(fēng)力發(fā)電站、光伏發(fā)電站等，由于他們的間歇性和波動性使得發(fā)電電能質(zhì)量和發(fā)電經(jīng)濟性成為難點，因此在虛擬電廠控制各種分布式能源發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)以及可控負(fù)荷的過程中，對他們的協(xié)調(diào)控制是最關(guān)鍵的部分。集中控制方式、分散控制方式和完全分散控制方式。虛擬電廠采用集中控制方式時，所有單元的信息都需

5、要通過控制協(xié)調(diào)中心進行處理和雙向通信，采用能源管理系統(tǒng)（EMS）協(xié)調(diào)機端潮流、可控負(fù)荷和儲能系統(tǒng)，找到最佳加爵方案，優(yōu)化電網(wǎng)運行。集中控制方式最容易實現(xiàn)虛擬電廠的最優(yōu)化運行，但其擴展性和兼容性受到很大局限。分散控制方式能使虛擬電廠模塊化，改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的問題。完全分散控制方式使得虛擬電廠具有很好的擴展性和開放性，更適合參與電力市場。 以下為三種控制方式的對比： （虛擬電廠的集中控制結(jié)構(gòu)，來源：虛擬發(fā)電廠研究綜述中國電機工程學(xué)報）  （虛擬電廠的分散控制結(jié)構(gòu)，來源：虛擬發(fā)電廠研究綜述中國電機工程學(xué)報） （虛擬電廠的完全分散

6、控制結(jié)構(gòu)，來源：虛擬發(fā)電廠研究綜述中國電機工程學(xué)報） 2、信息通信技術(shù) 虛擬電廠要采用融合能源流與信息流的雙向通信技術(shù)，控制中心不僅可以接受各單元的當(dāng)前狀態(tài)信息，而且能夠向控制目標(biāo)發(fā)送控制信號。應(yīng)用于虛擬電廠中的通信技術(shù)主要基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、電力線路載波技術(shù)和無線技術(shù)。根據(jù)不同場合和要求，虛擬電廠要應(yīng)用不同的通信技術(shù)。在歐洲進行的一些虛擬電廠項目中，主要應(yīng)用有互聯(lián)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通信技術(shù)、GPRS技術(shù)和IEC104協(xié)議通信技術(shù)等。 3、智能計量技術(shù) 智能計量技術(shù)是虛擬電廠發(fā)展中設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)虛擬電

7、廠控制技術(shù)的基礎(chǔ)。智能計量最基本的作用是自動測量和讀取用戶住宅內(nèi)的電、熱、氣、水的消耗量和生產(chǎn)量，即自動抄表技術(shù)，以此來作為虛擬電廠提供電源盒需求側(cè)的信息來源。3發(fā)展現(xiàn)狀  目前，VPP技術(shù)在歐美發(fā)達國家有著較為成熟的發(fā)展，在歐美各國已有一些可供借鑒的小規(guī)模示范項目。自2001年起歐洲各國就開始開展以集成中小型分布式發(fā)電單元為主要目標(biāo)的虛擬發(fā)電廠研究項目，參與的國家包括德國、英國、西班牙、法國、丹麥等?，F(xiàn)已實施的虛擬電廠項目包括：德國卡塞爾大學(xué)太陽能供應(yīng)技術(shù)研究所的試點項目、歐盟虛擬燃料電池電廠項目、歐盟FENIX項目等。北美則較少采用“虛擬發(fā)電廠”的概念，而是主要推進利用

8、用戶側(cè)可控負(fù)荷的需求響應(yīng)，并已取得令人矚目的成效：據(jù)統(tǒng)計2008年美國的各類需求響應(yīng)項目可在用電高峰時段減少高達38000MW的負(fù)荷。而在亞太地區(qū)，走在前端的是澳大利亞。2016年8月，AGL能源公司宣布在澳大利亞阿德萊德舉辦一個5兆瓦的虛擬電廠計劃。 在我國由于能源體制中發(fā)電、輸配電、用電三方的相對獨立，國內(nèi)尚未形成相關(guān)成熟的VPP成套解決技術(shù)，VPP基本處于前期研究階段。4未來與展望針對中國實際情況，對未來開展虛擬電廠仍需要幾點進步： 1）虛擬電廠需要用戶的參與，因此對于這一概念的宣傳還需加深，也需要一定鼓勵機制；2）虛擬電廠的應(yīng)用需要中國電力市場的進一步完善，為了避免

9、管理和調(diào)度混亂，仍需合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍和職能；3）虛擬電廠的發(fā)展需要國內(nèi)擁有合理的競爭機制和有針對性的政策。 根據(jù)派克研究公司2014年的報告， VPP市場將在未來幾年內(nèi)繼續(xù)保持穩(wěn)定增長，基準(zhǔn)情況從2010年的52億美元增長到2015年的近75億美元。在更積極的預(yù)測情況下，清潔技術(shù)市場情報公司預(yù)測，同期全球VPP收入可能達到高達117億美元。 派克研究部高級分析師彼得·阿斯穆斯（Peter Asmus）說：“虛擬發(fā)電廠代表著能源互聯(lián)網(wǎng)”?！斑@些系統(tǒng)利用現(xiàn)有的網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)為客戶量身定制電力供需服務(wù)VPP使用一套復(fù)雜的基于軟件的系統(tǒng)為最終用戶和分銷公用事業(yè)提

10、供最大的價值，它們是動態(tài)的，實時提供價值，并能夠快速反應(yīng)客戶負(fù)荷變化?！?各國虛擬電廠的發(fā)展德國作為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)源地的德國，在其能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中提出明確的棄核期限以及占比非常高的可再生能源發(fā)展指標(biāo)，這意味著其分布式能源的比例也將不斷提高，優(yōu)化控制這些分散的分布式“電廠”、保持電網(wǎng)穩(wěn)定成為了德國能源研究中的重點。在虛擬電廠這一概念的應(yīng)用上，德國也走在前列?？蒲猩?，政府的大力支持在全德開展了多個虛擬電廠試點項目和示范研究項目；商業(yè)上，越來越多的公司開始進入虛擬電廠領(lǐng)域，除了大公司西門子、博世等等聯(lián)合傳統(tǒng)電力巨頭想在通訊服務(wù)領(lǐng)域占得頭籌，更多的中小型企業(yè)也看中了虛擬電廠未來的發(fā)展前景，業(yè)務(wù)涉及能效管理

11、、節(jié)能合約、充電設(shè)施服務(wù)等等。 RegModHarz項目 2008年，德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術(shù)部啟動了“E-Energy”計劃，目標(biāo)是建立一個能基本實現(xiàn)自我調(diào)控的智能化的電力系統(tǒng)，而其中信息和通信技術(shù)是實現(xiàn)此目的的關(guān)鍵。E-Energy同時也是德國綠色IT先鋒行動計劃的組成部分。綠色IT先鋒行動計劃總共投資1.4億歐元，包括智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能消費和智能儲能四個方面。為了分別開發(fā)和測試智能電網(wǎng)不同的核心要素，德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部通過技術(shù)競賽選擇了6個試點項目。在由“E-Energy”計劃支持的6個涉及能源互聯(lián)網(wǎng)項目中，位于德國中北部的哈茨山脈的可再生能源示范項目RegModHa

12、rz項目，就是將新能源最大化利用的典型案例，而其中最引人注目的就是虛擬電廠部分。該項目所選定的哈茨地區(qū)，在分布式電力供應(yīng)方面擁有風(fēng)能、抽水蓄能、太陽能、沼氣、生物質(zhì)能以及電動車等多種方式，在輸配電方面主要有6家配電運營商、4家電力零售商以及1家輸電商運營。項目中，虛擬電廠與分散式電源進行通訊連接，而與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場不同的是，新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)非常必要。所以在此項目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠對于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應(yīng)。在考慮發(fā)電端的同時，虛擬電廠同樣關(guān)注的是用電側(cè)的反應(yīng)，在哈茨地區(qū)的試樣中，家庭用戶安裝了能源管理系統(tǒng)，被稱為“雙向能源管理系統(tǒng)”(簡

13、稱BEMI)。資料顯示，用戶安裝的能源管理系統(tǒng)每15分鐘儲存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶每天的用電習(xí)慣慣，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M電廠的數(shù)據(jù)庫中。同時，BEMI系統(tǒng)還可以通過無線控制開關(guān)的插座，當(dāng)電價發(fā)生變動時，可以通過無線控制來調(diào)控用電時間和用電量。（RegModHarz項目發(fā)電側(cè)及用電側(cè)負(fù)荷曲線（其中紅線表示用電量，藍線表示分布式能源發(fā)電量，風(fēng)能發(fā)電占絕大部分） 來源：RegModHarz項目項目報告） 在哈茨項目執(zhí)行的過去幾年間，項目方對于進入批發(fā)市場的商業(yè)模式進行模擬。而模擬的結(jié)果是，在當(dāng)時，如果缺乏補貼，可再生能源進入電力批發(fā)市場獲利可能性很小。在示范區(qū)當(dāng)?shù)?，將可再生能源進

14、行銷售也是另一種商業(yè)模式。隨著民眾對于可再生能源認(rèn)同感增強，并且對于當(dāng)?shù)仉娫窗l(fā)展的認(rèn)同與支持，虛擬電廠作為協(xié)調(diào)方，協(xié)調(diào)發(fā)電端和零售商以及最后到用戶端之間的交易。 歐盟FENIX項目FENIX（Flexibleelectricity network to integrate the expected energy solution）項目是由來自英國、西班牙、法國等8個國家的20個研究機構(gòu)和組織，在歐盟第6框架計劃下與2005-2009年間實施的VPP研究和試點項目，其目的在于通過將大型虛擬電廠（LSVPP）和分布式能源進行管理，來最大化地提升DER（分布式能源）對電力系統(tǒng)的貢獻。

15、60;（FENIX項目的合作國家及機構(gòu) 來源：FENIX報告） FENIX項目的一般架構(gòu)如下圖所示，基于此架構(gòu)，在英國和西班牙分別實施了北部方案和南部方案。 （FENIX項目的一般架構(gòu) 來源：虛擬電廠歐洲研究項目述評電力系統(tǒng)自動化第21期） 北部方案的重點在于以英國電力市場為依托建立商業(yè)性VPP（CVPP）運行模式，在其架構(gòu)中，各種分布能源被分散代理，并通過分布式能源接口傳遞其當(dāng)前狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息，匯總后傳給VPP代理，并形成競標(biāo)曲線，參與e-terra Trade的市場競爭和市場交易。 而南部方案通過在配電系統(tǒng)中聚合多種分布式發(fā)電技術(shù)同時應(yīng)用了商業(yè)型VP

16、P和技術(shù)型VPP（TVPP）兩種概念，展示了VPP的三大功能：1）聚合DER加入日前電力市場；2）提供第三備用輔助服務(wù)：3）維持書店和配電電壓。在這個方案中，每個DER的實時狀態(tài)信息提交給CVPP，CVPP由西門子公司開發(fā)的分布式能源管理系統(tǒng)（DEMS）來實現(xiàn)，聚合、制定、分配DER的發(fā)電計劃，并實時操控，在TVPP方面，配電網(wǎng)運營商根據(jù)當(dāng)?shù)豐CADA參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等信息，進行計算和估計，確定DER與輸電系統(tǒng)連接點的潮流來保證電壓穩(wěn)定。 NextKraftwerke公司 NextKraftwerke是德國一家大型的虛擬電廠運營商，同時也是歐洲電力交易市場 (E

17、PEX) 認(rèn)證的能源交易商，參與能源的現(xiàn)貨市場交易。除了虛擬電廠相關(guān)的一切業(yè)務(wù)，從技術(shù)，電力交易，電力銷售，用戶結(jié)算等，同時也可以為其他能源運營商提供虛擬電廠的運營服務(wù)。管理了超過2400個分布式發(fā)電設(shè)備，包括生物質(zhì)發(fā)電裝置，熱電聯(lián)產(chǎn)，水電站，靈活可控負(fù)荷，風(fēng)能和太陽能光伏電站等, 總體管理規(guī)模達到1450MW。是目前德國虛擬電廠方面的領(lǐng)先企業(yè)。 公司有兩種主要的業(yè)務(wù)模式，一方面是將風(fēng)電和光伏發(fā)電等可控性較差的發(fā)電資源直接參與電力市場交易，獲取利潤分成。另一方面，它利用生物質(zhì)發(fā)電和水電啟動速度快、出力靈活的特點，來參與電網(wǎng)的二次調(diào)頻和三次調(diào)頻，從而獲取附加收益，這

18、也是這家公司最重要的利潤來源。目前Next公司能占到德國二次調(diào)頻市場的10%的份額。第一種業(yè)務(wù)模式在發(fā)電端（風(fēng)電/光伏）安裝遠程控制裝置NextBox，通過這個硬件設(shè)備將電源集成到了虛擬電廠平臺；根據(jù)電源運行參數(shù)、市場數(shù)據(jù)和電網(wǎng)狀態(tài)，通過虛擬電廠平臺對各個電源進行控制，參與電力市場交易；虛擬電廠運營商不需要自己投資交易基礎(chǔ)設(shè)施，就可獲取能源交易收益。  （Next Kraftwerke的業(yè)務(wù)模式圖1 來源：Next Kraftwerke） 另外一種業(yè)務(wù)模式是在生物燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)的機組（CHP）安裝遠程控制裝置NextBox，CHP的靈活性可以提供給電力平衡

19、市場；平時CHP會收到備用費補償，這時CHP正常運行不需要作出調(diào)整；當(dāng)電網(wǎng)過載時，CHP可以在幾分鐘內(nèi)減少或停止出力。CHP運營商將從Next獲得額外的調(diào)頻服務(wù)費。  （Next Kraftwerke的業(yè)務(wù)模式圖2 來源：Next Kraftwerke）  澳大利亞近年來，澳大利亞開始大力發(fā)展生物質(zhì)、光伏和風(fēng)電等可再生能源，盡管在全國一次能源生產(chǎn)中的比例僅占2%，但在南澳大利亞州等地區(qū)風(fēng)電已經(jīng)供應(yīng)了近40%的電力。澳大利亞對于新能源發(fā)展的扶持為其虛擬電廠的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。 AGL能源公司項目 澳大利亞最大的可再生能源資產(chǎn)私有者和運營商AGL能源有限公司（AGL）去年8月宣布推出全球最大的虛擬電廠，最終在南澳的家庭和企業(yè)中安裝了1,000臺連接電池，提供5兆瓦的峰值能力，并為客戶提供節(jié)省能源費用的機會。在這一示范項目中，AGl與澳大利亞可再生能源機構(gòu)（ARENA）和美國領(lǐng)先的儲能和管理公司Sunverge公司合作。該項目將在18個月內(nèi)分三個階段推出。在第一階段，到2017年4月前，參與該項目的客戶將能夠購買5kW / 7.7