虛擬電廠：智能電網(wǎng)技術(shù)下的能源聚合與優(yōu)化管理

安科瑞趙夢(mèng)玲虛擬電廠是什么：結(jié)構(gòu)——可調(diào)節(jié)性是資源層的核心。通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車、充電樁等分布式能源的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠并不是真實(shí)存在的電廠，而是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)“源-荷-儲(chǔ)”聚合優(yōu)化。源：目前接入資源以分布式光伏為代表，自身不具備調(diào)節(jié)能力，可和工商業(yè)負(fù)荷視為整體，構(gòu)成一個(gè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷。荷：可調(diào)節(jié)負(fù)荷各有自身能力限制，工業(yè)負(fù)荷往往受生產(chǎn)計(jì)劃強(qiáng)制約，且響應(yīng)速度慢；空調(diào)負(fù)荷在時(shí)間維度不可平移，基本沒(méi)有填谷能力，且受用戶體驗(yàn)和天氣等因素限制，可調(diào)節(jié)范圍有限；充電樁作為直接面向C端的負(fù)荷，其調(diào)節(jié)能力不可預(yù)測(cè)性較強(qiáng)。儲(chǔ)：可調(diào)節(jié)能力、響應(yīng)速度和可靠性都較好的調(diào)節(jié)資源，同時(shí)具備削峰和填谷能力，虛擬電廠進(jìn)行高頻次大幅度響應(yīng)的不可缺少的資源。虛擬電廠的核心是用于調(diào)控分布式電源、可控負(fù)荷和分布式儲(chǔ)能設(shè)施能量流的能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)是，在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)主體的利潤(rùn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)成本控制或?qū)崿F(xiàn)碳減排的優(yōu)化。國(guó)內(nèi)虛擬電廠的發(fā)展可分為三個(gè)階段，分別為邀約型、市場(chǎng)型以及跨空間自主調(diào)度型。我國(guó)虛擬電廠正處于邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡階段，項(xiàng)目以研究示范為主，普遍由政府引導(dǎo)、電網(wǎng)實(shí)施，尚未到商業(yè)化階段，呈現(xiàn)以下4個(gè)特點(diǎn)：1）相關(guān)政策框架仍需進(jìn)一步完善，亟需制定國(guó)家和省級(jí)專門政策；2）項(xiàng)目開(kāi)發(fā)總體上仍處于試點(diǎn)和示范階段，且在省級(jí)范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺(tái)；3）大多數(shù)虛擬電廠試點(diǎn)已實(shí)現(xiàn)用戶用能監(jiān)測(cè)的初步目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度和對(duì)分布式能源的閉環(huán)控制的項(xiàng)目仍然短缺；商業(yè)盈利模式大致為需求側(cè)響應(yīng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。虛擬電廠的作用城市中有大量的工商業(yè)企業(yè)用電負(fù)荷資源、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、電動(dòng)汽車充電站以及儲(chǔ)能資源，具有巨大的削峰填谷潛力。在電源側(cè)，虛擬電廠可以提供海量分布式電源精益化管理手段，促進(jìn)新能源消納；在電網(wǎng)側(cè)，虛擬電廠可以為電網(wǎng)提供調(diào)頻調(diào)峰服務(wù)、負(fù)荷備用服務(wù)等，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平；在用戶側(cè)，電力用戶通過(guò)參與需求響應(yīng)，用能效率大幅提升，在降低電費(fèi)的同時(shí)，還可以獲取需求響應(yīng)收益。虛擬電廠可以有效消納新能源光伏發(fā)電的過(guò)剩產(chǎn)能。風(fēng)電和光伏發(fā)電的波動(dòng)性、隨機(jī)性、反調(diào)峰特性、高溫?zé)o風(fēng)、晚峰無(wú)光等問(wèn)題，儲(chǔ)能裝置可以有效解決源-荷不匹配問(wèn)題，在負(fù)荷低谷吸納冗余發(fā)電能源，在負(fù)荷高峰釋放電能，削峰填谷作用顯著。儲(chǔ)能配置于負(fù)荷側(cè)更有助于提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能和保證供電的可靠性，新能源端配置儲(chǔ)能更有助于提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平和整體經(jīng)濟(jì)效益。虛擬電廠的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制大大減小了分布式發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，降低了分布式電源增長(zhǎng)帶來(lái)的調(diào)度難度，使配電管理更加合理有序，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。典型硬件：具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端”能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級(jí)的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。平臺(tái)結(jié)構(gòu)：平臺(tái)主界面：應(yīng)用場(chǎng)景包括分布式光伏、戶用儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能、充電樁、基站儲(chǔ)能、光儲(chǔ)充——能量管理系統(tǒng)等。應(yīng)用案例：某太陽(yáng)能研究所光儲(chǔ)項(xiàng)目項(xiàng)目特