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虚拟电厂:能源转型助推器

信息来源:     作者:     发布时间:2018-10-30     浏览次数:69次

近年来,以油气为代表的传统化石能源系统正在向以可再生能源为代表的现代能源系统转型,这个过程中产生了一些新问题。在此背景下,“虚拟电厂”的概念应运而生。什么是虚拟电厂、能发挥哪些作用?它目前处于什么发展阶段,前景如何?

当前,在能源紧缺、环境恶化的严峻形势下,全球能源正处在以油气为代表的传统化石能源系统向以可再生能源为代表的现代能源系统转型的关键期。同时,由于分布式可再生能源、可控负荷、储能设施以及电动汽车等的快速发展,电力用户也将由单一的消费者转变为混合型的产销者。

但是,具有产销一体特性的电力用户具有地理位置分散、随机性波动性强的特点,且兼有弱可观性和可控性,如何实现与电网的友好互动?在这个大背景下,“虚拟电厂”的概念应运而生。

虚拟电厂,是聚合优化“源—网—荷”清洁低碳发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。这种技术模式无需对电网进行改造,就能充分利用分布式资源,实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动,给电网提供电能和辅助服务,可为破解清洁能源消纳的世界性难题和低碳能源转型提供前瞻性的技术解决方案。

虚拟电厂相当于一个区域性的源网荷集中管理模式

虚拟电厂可看作是在传统电网物理架构上,利用先进的调控技术、计量技术、通信技术把分布式发电、分布式储能设施、可控负荷等不同类型分布式资源进行整合协同开展优化运行控制和市场交易的载体,实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动,对电网提供电能或调峰、调频、备用等辅助服务。其核心在于“聚合”和“通信”。

“虚拟电厂”这一术语最早出现于1997年。它不是传统意义上的实体发电厂,而是相当于一个区域性的源网荷集中管理模式。

1997以来,虚拟电厂受到北美、欧洲多个国家的广泛关注。各国的项目不同、应用场景不同,因此对虚拟电厂的研究侧重点也不一样:欧洲各国主要考虑实现分布式发电的可靠并网、智能互动和参与电力市场,打造持续稳定发展的商业模式;北美地区的虚拟电厂主要基于需求响应发展而来,兼顾可再生能源的利用,希望通过自动需求响应和能效管理来提高综合能源的利用效率,因此可控负荷占据主要成分。

虚拟电厂可在破解清洁能源消纳、绿色能源转型方面发挥重要作用

虚拟电厂的特点符合新一代电力系统“智能互动和开放共享”的发展需求和方向,因此在破解清洁能源消纳难题、绿色能源转型方面可以发挥重要作用。

首先,可缓解分布式发电的负面效应,提高电网运行稳定性。虚拟电厂对大电网来说是一个可视化的自组织,既可通过组合多种分布式资源进行发电,实现电力生产;又可通过调节可控负荷,采用分时电价、可中断电价及用户时段储能等措施,实现节能储备。虚拟电厂的协调控制优化大大减小了以往分布式资源并网对大电网造成的冲击,降低了分布式资源增长带来的调度难度,使配电管理更趋于合理有序,提高了系统运行的稳定性。

其次,可高效利用和促进分布式能源发电。近年来,我国分布式光伏、分散式风电等分布式能源增长很快,其大规模、高比例接入给电力系统的平衡和电网安全运行带来一系列挑战。如果这些分布式发电以虚拟电厂的形式参与大电网的运行,通过内部的组合优化,可消除其波动对电网的影响,实现高效利用。同时,虚拟电厂可以使分布式能源从电力市场中获取最大的经济效益,缩短成本回收周期,吸引和扩大此类投资,促进分布式能源的发展。

再次,可以以市场手段促进发电资源的优化配置。虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。虚拟电厂充当分布式资源与电力调度机构、与电力市场之间的中介,代表分布式资源所有者执行市场出清结果,实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看,虚拟电厂表现为传统的可调度发电厂。由于拥有多样化的发电资源,虚拟电厂既可以参与主能量市场,也可以参与辅助服务市场,参与多种电力市场的运营模式及其调度框架,对发电资源的广泛优化配置起到积极的促进作用。

虚拟电厂具有协调控制、交易运营、智能计量、信息通信等关键技术,应用前景十分广阔

早期所谓“虚拟电厂”实际上应称为“能效电厂”。它主要通过在用电需求方安装一些提高用电效能的设备,来产生与建设实际电厂一样的效果,因为需求的减少等于电网对于其他部分供应的增加。

总的来说,虚拟电厂的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术。

近几年来,我国对虚拟电厂的关注度不断上升。针对清洁能源消纳的大规模虚拟电厂“源网荷智能电网”系统在江苏投运;上海黄埔区商业建筑虚拟电厂也正在建设中。尤其值得一提的是,随着2018年3月国家电网有限公司主导发起的虚拟电厂《架构与功能要求》和《用例》这两项首批国际电工委员会标准的获批立项,虚拟电厂正在得到越来越多的关注。

目前,虚拟电厂尚处于起步阶段,但因其符合中国电力发展的需求与方向,在政府、企业、用户等各方的共同努力下,将拥有越来越广阔的应用前景。