近年來(lái)，以油氣為代表的傳統(tǒng)化石能源系統(tǒng)正在向以可再生能源為代表的現(xiàn)代能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了一些新問(wèn)題。在此背景下，“虛擬電廠”的概念應(yīng)運(yùn)而生。什么是虛擬電廠、能發(fā)揮哪些作用？它目前處于什么發(fā)展階段，前景如何？
當(dāng)前，在能源緊缺、環(huán)境惡化的嚴(yán)峻形勢(shì)下，全球能源正處在以油氣為代表的傳統(tǒng)化石能源系統(tǒng)向以可再生能源為代表的現(xiàn)代能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。同時(shí)，由于分布式可再生能源、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施以及電動(dòng)汽車(chē)等的快速發(fā)展，電力用戶(hù)也將由單一的消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲偷漠a(chǎn)銷(xiāo)者。
但是，具有產(chǎn)銷(xiāo)一體特性的電力用戶(hù)具有地理位置分散、隨機(jī)性波動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，且兼有弱可觀性和可控性，如何實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的友好互動(dòng)？在這個(gè)大背景下，“虛擬電廠”的概念應(yīng)運(yùn)而生。
虛擬電廠，是聚合優(yōu)化“源—網(wǎng)—荷”清潔低碳發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動(dòng)商業(yè)模式。這種技術(shù)模式無(wú)需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造，就能充分利用分布式資源，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)的多能互補(bǔ)和負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，給電網(wǎng)提供電能和輔助服務(wù)，可為破解清潔能源消納的世界性難題和低碳能源轉(zhuǎn)型提供前瞻性的技術(shù)解決方案。
虛擬電廠相當(dāng)于一個(gè)區(qū)域性的源網(wǎng)荷集中管理模式
虛擬電廠可看作是在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)上，利用先進(jìn)的調(diào)控技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、通信技術(shù)把分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能設(shè)施、可控負(fù)荷等不同類(lèi)型分布式資源進(jìn)行整合協(xié)同開(kāi)展優(yōu)化運(yùn)行控制和市場(chǎng)交易的載體，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)的多能互補(bǔ)和負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)提供電能或調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。其核心在于“聚合”和“通信”。
“虛擬電廠”這一術(shù)語(yǔ)最早出現(xiàn)于1997年。它不是傳統(tǒng)意義上的實(shí)體發(fā)電廠，而是相當(dāng)于一個(gè)區(qū)域性的源網(wǎng)荷集中管理模式。
1997以來(lái)，虛擬電廠受到北美、歐洲多個(gè)國(guó)家的廣泛關(guān)注。各國(guó)的項(xiàng)目不同、應(yīng)用場(chǎng)景不同，因此對(duì)虛擬電廠的研究側(cè)重點(diǎn)也不一樣：歐洲各國(guó)主要考慮實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的可靠并網(wǎng)、智能互動(dòng)和參與電力市場(chǎng)，打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式；北美地區(qū)的虛擬電廠主要基于需求響應(yīng)發(fā)展而來(lái)，兼顧可再生能源的利用，希望通過(guò)自動(dòng)需求響應(yīng)和能效管理來(lái)提高綜合能源的利用效率，因此可控負(fù)荷占據(jù)主要成分。
虛擬電廠可在破解清潔能源消納、綠色能源轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮重要作用
虛擬電廠的特點(diǎn)符合新一代電力系統(tǒng)“智能互動(dòng)和開(kāi)放共享”的發(fā)展需求和方向，因此在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉(zhuǎn)型方面可以發(fā)揮重要作用。
首先，可緩解分布式發(fā)電的負(fù)面效應(yīng)，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。虛擬電廠對(duì)大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)可視化的自組織，既可通過(guò)組合多種分布式資源進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)；又可通過(guò)調(diào)節(jié)可控負(fù)荷，采用分時(shí)電價(jià)、可中斷電價(jià)及用戶(hù)時(shí)段儲(chǔ)能等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能儲(chǔ)備。虛擬電廠的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化大大減小了以往分布式資源并網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)造成的沖擊，降低了分布式資源增長(zhǎng)帶來(lái)的調(diào)度難度，使配電管理更趨于合理有序，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
其次，可高效利用和促進(jìn)分布式能源發(fā)電。近年來(lái)，我國(guó)分布式光伏、分散式風(fēng)電等分布式能源增長(zhǎng)很快，其大規(guī)模、高比例接入給電力系統(tǒng)的平衡和電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)一系列挑戰(zhàn)。如果這些分布式發(fā)電以虛擬電廠的形式參與大電網(wǎng)的運(yùn)行，通過(guò)內(nèi)部的組合優(yōu)化，可消除其波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)高效利用。同時(shí)，虛擬電廠可以使分布式能源從電力市場(chǎng)中獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，縮短成本回收周期，吸引和擴(kuò)大此類(lèi)投資，促進(jìn)分布式能源的發(fā)展。
再次，可以以市場(chǎng)手段促進(jìn)發(fā)電資源的優(yōu)化配置。虛擬電廠最具吸引力的功能就在于能夠聚合多種類(lèi)型的分布式資源參與電力市場(chǎng)運(yùn)行。虛擬電廠充當(dāng)分布式資源與電力調(diào)度機(jī)構(gòu)、與電力市場(chǎng)之間的中介，代表分布式資源所有者執(zhí)行市場(chǎng)出清結(jié)果，實(shí)現(xiàn)能源交易。從其他市場(chǎng)參與者的角度來(lái)看，虛擬電廠表現(xiàn)為傳統(tǒng)的可調(diào)度發(fā)電廠。由于擁有多樣化的發(fā)電資源，虛擬電廠既可以參與主能量市場(chǎng)，也可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，參與多種電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)模式及其調(diào)度框架，對(duì)發(fā)電資源的廣泛優(yōu)化配置起到積極的促進(jìn)作用。
虛擬電廠具有協(xié)調(diào)控制、交易運(yùn)營(yíng)、智能計(jì)量、信息通信等關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣闊
早期所謂“虛擬電廠”實(shí)際上應(yīng)稱(chēng)為“能效電廠”。它主要通過(guò)在用電需求方安裝一些提高用電效能的設(shè)備，來(lái)產(chǎn)生與建設(shè)實(shí)際電廠一樣的效果，因?yàn)樾枨蟮臏p少等于電網(wǎng)對(duì)于其他部分供應(yīng)的增加。
總的來(lái)說(shuō)，虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)包括協(xié)調(diào)控制技術(shù)、交易運(yùn)營(yíng)技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)、信息通信技術(shù)。
近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)虛擬電廠的關(guān)注度不斷上升。針對(duì)清潔能源消納的大規(guī)模虛擬電廠“源網(wǎng)荷智能電網(wǎng)”系統(tǒng)在江蘇投運(yùn)；上海黃埔區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠也正在建設(shè)中。尤其值得一提的是，隨著2018年3月國(guó)家電網(wǎng)有限公司主導(dǎo)發(fā)起的虛擬電廠《架構(gòu)與功能要求》和《用例》這兩項(xiàng)首批國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的獲批立項(xiàng)，虛擬電廠正在得到越來(lái)越多的關(guān)注。
目前，虛擬電廠尚處于起步階段，但因其符合中國(guó)電力發(fā)展的需求與方向，在政府、企業(yè)、用戶(hù)等各方的共同努力下，將擁有越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。
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