什么是虛擬電廠?
虛擬電廠的提出是為了整合各種分布式能源，包括分布式電源、可控負(fù)荷和儲能裝置等。其基本概念是通過分布式電力管理系統(tǒng)將電網(wǎng)中分布式電源、可控負(fù)荷和儲能裝置聚合成一個虛擬的可控集合體，參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價值和效益。虛擬電廠主要由發(fā)電系統(tǒng)、儲能設(shè)備、通信系統(tǒng)構(gòu)成，如圖所示：
1)發(fā)電系統(tǒng)主要包括家庭型(domesticdistributedgeneration，DDG)和公用型(publicdistributedgeneration，PDG)這2類分布式電源。DDG的主要功能是滿足用戶自身負(fù)荷，如果電能盈余，則將多余的電能輸送給電網(wǎng);如果電能不足，則由電網(wǎng)向用戶提供電能。典型的DDG系統(tǒng)主要是小型的分布式電源，為個人住宅、商業(yè)或工業(yè)分部等服務(wù)。PDG主要是將自身所生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)，其運(yùn)營目的就是出售所生產(chǎn)的電能。典型的PDG系統(tǒng)主要包含風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電裝置。
2)能量存儲系統(tǒng)可以補(bǔ)償可再生能源發(fā)電出力波動性和不可控性，適應(yīng)電力需求的變化，改善可再生能源波動所導(dǎo)致的電網(wǎng)薄弱性，增強(qiáng)系統(tǒng)接納可再生能源發(fā)電的能力和提高能源利用效率。
3)通信系統(tǒng)是虛擬電廠進(jìn)行能量管理、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，以及與電力系統(tǒng)調(diào)度中心通信的重要環(huán)節(jié)。通過與電網(wǎng)或者與其他虛擬電廠進(jìn)行信息交互，虛擬電廠的管理更加可視化，便于電網(wǎng)對虛擬電廠進(jìn)行監(jiān)控管理。
虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)是什么?
根據(jù)虛擬電廠信息流傳輸控制結(jié)構(gòu)的不同，虛擬電廠的控制方式可以分為：集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式。
①集中控制方式下的虛擬電廠可以完全掌握其所轄范圍內(nèi)分布式單元的所有信息，并對所有發(fā)電或用電單元進(jìn)行完全控制。
②分散控制方式下的虛擬電廠被分為多個層次。處于下層的虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心控制轄區(qū)內(nèi)的發(fā)電或用電單元，再由該級虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心將信息反饋給更高一級虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心，從而構(gòu)成一個整體的層次結(jié)構(gòu)。
③在完全分散控制方式下，虛擬電廠控制協(xié)調(diào)中心由數(shù)據(jù)交換與處理中心代替，只提供市場價格、天氣預(yù)報等信息。而虛擬電廠也被劃分為相互獨(dú)立的自治的智能子單元。這些子單元不受數(shù)據(jù)交換與處理中心控制，只接受來自數(shù)據(jù)交換與處理中心的信息，根據(jù)接受到的信息對自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。
虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度問題可以分為2種：
①內(nèi)部調(diào)度，虛擬電廠對自身內(nèi)部多個電源的容量配置或出力進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度;
②外部調(diào)度，由電網(wǎng)將虛擬電廠當(dāng)成一個整體進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。
虛擬電廠與微網(wǎng)的區(qū)別在哪?
虛擬電廠和微網(wǎng)是目前實(shí)現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)最具創(chuàng)造力和吸引力的兩種形式。
對于微網(wǎng)的定義，國內(nèi)一般認(rèn)為：微網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。它能夠很好地協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源的技術(shù)矛盾，并具備一定的能量管理功能，但微網(wǎng)以分布式電源與用戶就地應(yīng)用為主要控制目標(biāo)，且受到地理區(qū)域的限制，對多區(qū)域、大規(guī)模分布式電源的有效利用及在電力市場中的規(guī)模化效益具有一定的局限性。
虛擬電廠并未改變每個分布式電源并網(wǎng)的方式，而是通過先進(jìn)的控制、計(jì)量、通信等技術(shù)聚合分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車等不同類型的分布式能源并通過更高層面的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行。它能夠聚合微網(wǎng)所轄范圍之外的分布式電源，更有利于資源的合理優(yōu)化配置及利用。
虛擬電廠未來是什么樣子的?
美國的一份報告指出，儲能使得虛擬電廠在未來幾年將“侵入能源市場”。報告認(rèn)為，一個功能全面的能量云的前提是虛擬電廠，虛擬電廠的增長將使能源云成為一種交易平臺，參與者能夠在其中相互購買和出售來自多個電源點(diǎn)的能源，基于虛擬電廠的能源云使得能源交易雙向互動，而不是傳統(tǒng)意義上的能源單向流動。
隨著國家對清潔能源和新興技術(shù)的發(fā)展的大力推動，虛擬電廠將成為智能電網(wǎng)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中重要的能源聚合形式，具有廣闊的發(fā)展空間。\
1)分布式電源的互補(bǔ)性減少出力的不確定性。
由于可再生能源出力存在較大的隨機(jī)性、波動性、間歇性，分布式電源的動態(tài)組合問題亟待解決。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，三部委針對可再生能源聯(lián)合發(fā)布了“一帶一路”和“一極一道”發(fā)展戰(zhàn)略，“一帶一路”沿線各國都具有豐富的風(fēng)能和太陽能資源，“一極一道”更是推進(jìn)了大型可再生能源基地電力送出以及各大洲之間電力交換。能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略推進(jìn)跨境電力與輸電通道建設(shè)，積極開展區(qū)域電網(wǎng)升級改造合作，充分發(fā)揮不同區(qū)域內(nèi)分布式電源的時差互補(bǔ)和季節(jié)互補(bǔ)特性，提高可再生能源的利用率和虛擬電廠的效益。
2)多個分布式單元靈活地進(jìn)行動態(tài)組合組成虛擬電廠。
虛擬電廠與微電網(wǎng)的最大區(qū)別在于構(gòu)成虛擬電廠的多個分布式發(fā)電單元不一定在同一個地理區(qū)域內(nèi)，其聚合范圍以及與市場的交互取決于通信能力和可靠性。多個分布式發(fā)電單元按照一定的規(guī)則或目標(biāo)進(jìn)行聚合，以一個整體參與電力市場或輔助服務(wù)市場，最后將利益分配給每個分布式發(fā)電單元。虛擬電廠作為中介，根據(jù)動態(tài)組合算法或動態(tài)博弈理論等規(guī)則對多個分布式發(fā)電單元靈活地進(jìn)行動態(tài)組合。動態(tài)組合的實(shí)時性和靈活性可以避免實(shí)時不平衡所帶來的成本問題以及由于電廠停機(jī)、負(fù)荷和可再生能源出力預(yù)測失誤時所導(dǎo)致的組合偏差問題。
3)大數(shù)據(jù)對可再生能源進(jìn)行預(yù)測，提高虛擬電廠數(shù)據(jù)處理速度。
大數(shù)據(jù)是指無法在可承受的時間內(nèi)用傳統(tǒng)的IT技術(shù)、軟硬件工具和數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和分析的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)可進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測和可再生能源出力預(yù)測，包括風(fēng)能和太陽能。風(fēng)能預(yù)測非常必要，因?yàn)閿?shù)據(jù)顯示在用電高峰期，風(fēng)電場的實(shí)際產(chǎn)能變化幅度很大。準(zhǔn)確預(yù)測太陽能和風(fēng)能需要分析大量數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、云層等氣象數(shù)據(jù)。同時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理虛擬電廠內(nèi)的各種信息，能有效提高數(shù)據(jù)交換與處理中心的處理速度，為虛擬電廠的數(shù)據(jù)交換與處理中心提供各子系統(tǒng)實(shí)時、精確的數(shù)據(jù)信息流。
4)虛擬電廠參與多種市場進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和競價。
虛擬電廠通過對多個分布式單元進(jìn)行聚合成為一個整體參與電力市場運(yùn)營，既可以發(fā)揮傳統(tǒng)電廠出力穩(wěn)定和批量售電的特點(diǎn)，又由于聚合了多種發(fā)電單元而具有較好的互補(bǔ)性。虛擬電廠所參與的電力市場包括日前市場、實(shí)時市場、輔助服務(wù)市場等，由此可建立日前市場、雙邊合同、平衡市場及混合市場等多種市場模型?？紤]虛擬電廠中可再生能源出力、負(fù)荷和實(shí)時電價等不確定因素，在不同市場環(huán)境下建立調(diào)度和競價模型，使虛擬電廠具有更廣泛的適用性。
5)基于博弈論建立科學(xué)的合作機(jī)制，確保虛擬電廠的穩(wěn)定性。
博弈論主要研究存在利益關(guān)系或沖突的多個決策主體，根據(jù)自身能力和了解的信息，如何各自進(jìn)行有利于自己或決策者群體的決策的理論。基于博弈論，認(rèn)為虛擬電廠內(nèi)的所有發(fā)電和用電單元和虛擬電廠與外部所有運(yùn)營商均為合作博弈。根據(jù)合作博弈理論制訂科學(xué)的合作機(jī)制，包括虛擬電廠內(nèi)部聚合的多個發(fā)電或用電單元之間的合作機(jī)制和虛擬電廠與集成運(yùn)營商、配電網(wǎng)或輸電網(wǎng)以及電力市場運(yùn)營者之間的合作機(jī)制，保證所有參與者的合理收益，使參與者保持長期的參與積極性，確保虛擬電廠的穩(wěn)定性。
400-001-1352
185-1424-1978
