虛擬電廠的概念及發(fā)展

1、第八第八組組：前言虛擬電廠”這一術(shù)語(yǔ)源于1997年ShimonAwerbuch博士在其著作虛擬公共設(shè)施:新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及競(jìng)爭(zhēng)力一書(shū)中對(duì)虛擬公共設(shè)施的定義如下:虛擬公共設(shè)施是獨(dú)立且以市場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)的實(shí)體之間的一種靈活合作,這些實(shí)體不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)而能夠?yàn)橄M(fèi)者提供其所需要的高效電能服務(wù)。正如虛擬公共設(shè)施利用新興技術(shù)提供以消費(fèi)者為導(dǎo)向的電能服務(wù)一樣,虛擬電廠并未改變每個(gè)DG并網(wǎng)的方式,而是通過(guò)先進(jìn)的控制、計(jì)量、通信等技術(shù)聚合DG、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等不同類型的分布式能源(distributedenergyresources,DER),并通過(guò)更高層面的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個(gè)DER的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)

2、行,更有利于資源的合理優(yōu)化配置及利用。虛擬電廠的概念更多強(qiáng)調(diào)的是對(duì)外呈現(xiàn)的功能和效果,更新運(yùn)營(yíng)理念并產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,其基本的應(yīng)用場(chǎng)景是電力市場(chǎng)。這種方法無(wú)需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造而能夠聚合DER對(duì)公網(wǎng)穩(wěn)定輸電,并提供快速響應(yīng)的輔助服務(wù),成為DER加入電力市場(chǎng)的有效方法,降低了其在市場(chǎng)中孤獨(dú)運(yùn)行的失衡風(fēng)險(xiǎn),可以獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)的效益。同時(shí),DER的可視化及虛擬電廠的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化大大減小了以往DER并網(wǎng)對(duì)公網(wǎng)造成的沖擊,降低了DG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。虛擬電廠的概念與發(fā)展1虛擬電廠的定義目前,從整個(gè)世界范圍來(lái)看,虛擬電廠的研究和實(shí)施主要集中于歐洲和北美。根據(jù)派

3、克研究公司(PikeResearch)公布的數(shù)據(jù),截至2009年底,全球虛擬電廠總?cè)萘繛?9.4GW,其中歐洲占51%,美國(guó)占44%;截至2011年底,全球虛擬電廠總?cè)萘吭鲋?5.6GW。然而,歐洲與美國(guó)虛擬電廠的應(yīng)用形式有著顯著的不同,歐洲各國(guó)的虛擬電廠亦各具特色。歐洲現(xiàn)已實(shí)施的虛擬電廠項(xiàng)目,如歐盟虛擬燃料電池電廠(virtualfuelcellpowerplant,VFCPP)項(xiàng)目、荷蘭基于功率匹配器的虛擬電廠項(xiàng)目、歐盟FENIX(flexibleelectricitynetworktointegrateexpected)項(xiàng)目以及德國(guó)專業(yè)型虛擬電廠(professionalVPP,ProV

4、iPP)試點(diǎn)項(xiàng)目,主要針對(duì)實(shí)現(xiàn)DG可靠并網(wǎng)和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)考慮而來(lái),DG占據(jù)DER的主要成分;而美國(guó)的虛擬電廠主要基于需求響應(yīng)計(jì)劃發(fā)展而來(lái),兼顧考慮可再生能源的利用,因此可控負(fù)荷占據(jù)主要成分。因此,盡管虛擬電廠的概念已提出十余年之久,但對(duì)于虛擬電廠的框架尚無(wú)統(tǒng)一的定義。對(duì)虛擬電廠不同的定義,如虛擬電廠被定義為依賴于軟件系統(tǒng)遠(yuǎn)程、自動(dòng)分配和優(yōu)化發(fā)電、需求響應(yīng)和儲(chǔ)能資源的能源互聯(lián)網(wǎng);虛擬電廠被定義為與自治微網(wǎng)相同的網(wǎng)絡(luò);虛擬電廠被定義為以直接集中控制方式聚合可控分布式能源(controllabledistributedenergy,CDE)單位或主動(dòng)用戶網(wǎng)(activecustomernetw

5、orks,ACN)的信息通信系統(tǒng)。歐洲FENIX項(xiàng)目將虛擬電廠的概念定義為:虛擬電廠聚合眾多不同容量的DER,通過(guò)綜合表征每一DER的參數(shù)建立整體的運(yùn)行模式,并能夠包含聚合DER輸出的網(wǎng)絡(luò)影響。虛擬電廠是DER投資組合的一種靈活表現(xiàn),可以在電力市場(chǎng)簽訂合同并為系統(tǒng)操作員提供各種服務(wù)。綜合看來(lái),虛擬電廠概念的核心可以總結(jié)為“通信”和“聚合”。虛擬電廠可認(rèn)為是通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)DG、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等DER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)。圖中：表示機(jī)組；表示負(fù)荷。目前,國(guó)內(nèi)有些文獻(xiàn)將“能效電廠”稱之為虛擬電廠,這與文中所述

6、“虛擬電廠”的概念有所不同,但二者都屬于廣義上的虛擬電廠。能效電廠是指通過(guò)采用高效用電設(shè)備和產(chǎn)品、優(yōu)化用電方式等途徑,形成某個(gè)地區(qū)、行業(yè)或企業(yè)節(jié)電改造計(jì)劃的一攬子行動(dòng)方案,降低用電負(fù)荷,等效產(chǎn)生富余電能,從而達(dá)到與實(shí)際電廠異曲同工的效果。可以看出,能效電廠的實(shí)現(xiàn)形式在于需求側(cè)的有效節(jié)電,而虛擬電廠的實(shí)現(xiàn)形式在于電源側(cè)有效分配和管理DG發(fā)電、儲(chǔ)能充放電和可控負(fù)荷。2虛擬電廠與微網(wǎng)的區(qū)別 虛擬電廠和微網(wǎng)是目前實(shí)現(xiàn)DG并網(wǎng)最具創(chuàng)造力和吸引力的2種形式。對(duì)于微網(wǎng)的定義,國(guó)內(nèi)一般認(rèn)為:微網(wǎng)是指由DG、儲(chǔ)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(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和

7、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。微網(wǎng)技術(shù)的提出旨在解決DG并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的主要問(wèn)題,同時(shí)由于它具備一定的能量管理功能,并盡可能維持功率的局部?jī)?yōu)化與平衡,可有效降低系統(tǒng)運(yùn)行人員的調(diào)度難度。實(shí)際上,盡管虛擬電廠和微網(wǎng)都是基于考慮解決DG及其他元件整合并網(wǎng)問(wèn)題范疇,但二者仍有諸多區(qū)別。 微網(wǎng)采用自下而上的設(shè)計(jì)理念,強(qiáng)調(diào)“自治”,即以DG與用戶就地應(yīng)用為主要控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)的并網(wǎng)運(yùn)行以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擾動(dòng)或故障時(shí)的孤島運(yùn)行。而虛擬電廠的概念強(qiáng)調(diào)“參與”,即吸引并聚合各種DER參與電網(wǎng)調(diào)度和電力市場(chǎng)交易,優(yōu)化DER組合以滿足電力系統(tǒng)或市場(chǎng)要求為主要控制目標(biāo),強(qiáng)調(diào)對(duì)外呈現(xiàn)的功能和效

8、果。設(shè)計(jì)理念微網(wǎng)的構(gòu)成依賴于元件(DG、儲(chǔ)能、負(fù)荷、電力線路等)的整合,由于電網(wǎng)拓展的成本昂貴,因此微網(wǎng)主要整合地理位置上接近的DG,無(wú)法包含相對(duì)偏遠(yuǎn)和孤立的分布式發(fā)電設(shè)施。虛擬電廠的構(gòu)成則依賴于軟件和技術(shù):其轄域(聚合)范圍以及與市場(chǎng)的交互取決于通信的覆蓋范圍及可靠性;轄域內(nèi)各DER的參數(shù)采集與狀態(tài)監(jiān)控取決于智能計(jì)量(smartmetering)系統(tǒng)的應(yīng)用;DER的優(yōu)化組合由中央控制或信息代理單元進(jìn)行協(xié)調(diào)、處理及決策。因此,引入虛擬電廠的概念不必對(duì)原有電網(wǎng)進(jìn)行拓展,而能夠聚合微網(wǎng)所轄范圍之外的DG。構(gòu)成條件 微網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元,通過(guò)公共耦合開(kāi)關(guān),微網(wǎng)既可運(yùn)行于并網(wǎng)模式,

9、又可運(yùn)行于孤島模式。而虛擬電廠始終與公網(wǎng)相連,即只運(yùn)行于并網(wǎng)模式。運(yùn)行模式微網(wǎng)的運(yùn)行特性包含2個(gè)方面的含義,即孤島運(yùn)行時(shí)配電網(wǎng)自身的運(yùn)行特性以及并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)與外部系統(tǒng)的相互作用。而虛擬電廠作為聚合能量資源構(gòu)成的特殊電廠,其與系統(tǒng)相互作用的要求比微網(wǎng)更為嚴(yán)格,可用常規(guī)電廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和運(yùn)行特性來(lái)衡量虛擬電廠的效用,如:有功/無(wú)功負(fù)載能力、出力計(jì)劃、爬坡速度、備用容量、響應(yīng)特性和運(yùn)行成本特性等;其轄域內(nèi)配電網(wǎng)的運(yùn)行特性則由配電電系統(tǒng)操作員(distributionsystemoperator,DSO)進(jìn)行衡量。運(yùn)行特性3虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)1.協(xié)調(diào)控制技術(shù)虛擬電廠的控制對(duì)象主要包括各種DG、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可

10、控負(fù)荷以及電動(dòng)汽車。由于虛擬電廠的概念強(qiáng)調(diào)對(duì)外呈現(xiàn)的功能和效果,因此,聚合多樣化的DER實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)高要求的電能輸出是虛擬電廠協(xié)調(diào)控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)際上,一些可再生能源發(fā)電站(如風(fēng)力發(fā)電站和光伏發(fā)電站)具有間歇性或隨機(jī)性以及存在預(yù)測(cè)誤差等特點(diǎn),因此,將其大規(guī)模并網(wǎng)必須考慮不確定性的影響。這就要求儲(chǔ)能系統(tǒng)、可分配發(fā)電機(jī)組、可控負(fù)荷與之合理配合,以保證電能質(zhì)量并提高發(fā)電經(jīng)濟(jì)性。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),通常規(guī)劃入虛擬電廠的DG一般由若干可再生能源發(fā)電站和至少一座傳統(tǒng)能源發(fā)電站構(gòu)成,并建立了線性規(guī)劃優(yōu)化分配模型;將區(qū)域風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和常規(guī)水、火電機(jī)組及儲(chǔ)能設(shè)備聚合為虛擬電廠,建立虛擬電廠數(shù)據(jù)模型,并采用實(shí)際電網(wǎng)

11、運(yùn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方案的可行性;研究了小型核反應(yīng)堆與沿海風(fēng)電場(chǎng)以虛擬電廠形式聚合后風(fēng)電的波動(dòng)問(wèn)題;研究了高風(fēng)電滲透率電力系統(tǒng)中聚合需求響應(yīng)資源的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題。此外,對(duì)于不具有不確定性的DER聚合,基于熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置建立混合整數(shù)優(yōu)化模型,并基于CPLEX軟件進(jìn)行了仿真;對(duì)由電動(dòng)汽車、可控負(fù)荷和聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)以虛擬電廠方式聚合管理以提供負(fù)荷頻率控制功能進(jìn)行了研究;基于虛擬電廠的直接負(fù)荷控制模型并進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試;虛擬電廠的控制結(jié)構(gòu)主要分為集中和分散控制。在集中控制結(jié)構(gòu)下,虛擬電廠的全部決策由中央控制單元控制協(xié)調(diào)中心(controlcoordinationcenter,CCC)制定。如圖2所示,

12、虛擬電廠中的每一部分均通過(guò)通信技術(shù)與CCC相互聯(lián)系,CCC多采用能量管理系統(tǒng)(energymanagementsystem,EMS),其主要職責(zé)是協(xié)調(diào)機(jī)端潮流、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能系統(tǒng)。EMS根據(jù)其優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行工作,其優(yōu)化目標(biāo)包括:發(fā)電成本最小化、溫室氣體排放量最小化、收益最大化等。為達(dá)到上述優(yōu)化目標(biāo),EMS需要接收每一單位的狀態(tài)信息并據(jù)此作出預(yù)測(cè),尤其對(duì)于可再生能源發(fā)電機(jī)組,如風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組。此外,電網(wǎng)中可能發(fā)生阻塞問(wèn)題的信息在虛擬電廠運(yùn)行的優(yōu)化過(guò)程中也起到至關(guān)重要的作用。根據(jù)接收到的信息,EMS可以選擇最佳解決方案,優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。集中控制結(jié)構(gòu)最易于實(shí)現(xiàn)虛擬電廠最優(yōu)運(yùn)行,但擴(kuò)展性和兼容性受

13、到一定的限制。在分散控制結(jié)構(gòu)中,決策權(quán)完全下放到各DG,且其中心控制器由信息交換代理取代,如圖3所示。信息交換代理只向該控制結(jié)構(gòu)下的DER提供有價(jià)值的服務(wù),如市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)、天氣預(yù)報(bào)和數(shù)據(jù)采集等。由于依靠即插即用能力,因而分散控制結(jié)構(gòu)比集中控制結(jié)構(gòu)具有更好的擴(kuò)展性和開(kāi)放性。2.智能計(jì)量技術(shù)智能計(jì)量技術(shù)是虛擬電廠的一個(gè)重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)虛擬電廠對(duì)DG和可控負(fù)荷等監(jiān)測(cè)和控制的重要基礎(chǔ)。智能計(jì)量系統(tǒng)最基本的作用是自動(dòng)測(cè)量和讀取用戶住宅內(nèi)的電、氣、熱、水的消耗量或生產(chǎn)量,即自動(dòng)抄表(automatedmeteredreading,AMR),以此為虛擬電廠提供電源和需求側(cè)的實(shí)時(shí)信息。作為AMR的發(fā)展,自

14、動(dòng)計(jì)量管理(automaticmetermanagement,AMM)和高級(jí)計(jì)量體系(advancedmeteringinfrastructure,AMI)能夠遠(yuǎn)程測(cè)量實(shí)時(shí)用戶信息,合理管理數(shù)據(jù),并將其發(fā)送給相關(guān)各方。對(duì)于用戶而言,所有的計(jì)量數(shù)據(jù)都可通過(guò)用戶室內(nèi)網(wǎng)(homeareanetwork,HAN)在電腦上顯示。因此,用戶能夠直觀地看到自己消費(fèi)或生產(chǎn)的電能以及相應(yīng)費(fèi)用等信息,以此采取合理的調(diào)節(jié)措施。3.信息通信技術(shù)虛擬電廠采用雙向通信技術(shù),它不僅能夠接收每一單元的當(dāng)前狀態(tài)信息,而且能夠向控制目標(biāo)發(fā)送控制信號(hào)。應(yīng)用于虛擬電廠中的通信技術(shù)主要有基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),如基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)、虛擬專

15、用網(wǎng)絡(luò)、電力線路載波技術(shù)和無(wú)線技術(shù)(如全球移動(dòng)通信系統(tǒng)/通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(GSM/GPRS),3G等)。在用戶住宅內(nèi),WiFi、藍(lán)牙、Zigbee等通信技術(shù)構(gòu)成了室內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)不同的場(chǎng)合和要求,虛擬電廠可以應(yīng)用不同的通信技術(shù)。對(duì)于大型機(jī)組而言,可以使用基于IEC60870灢5灢101或IEC60870灢5灢104協(xié)議的普通遙測(cè)系統(tǒng)。隨著小型分散電力機(jī)組數(shù)量的不斷增加,通信渠道和通信協(xié)議也將起到越來(lái)越重要的作用,昂貴的遙測(cè)技術(shù)很有可能將被基于簡(jiǎn)單的TCP/IP適配器或電力線路載波的技術(shù)所取代。在歐盟VFCPP項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)者采用了互聯(lián)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù);荷蘭功率匹配器虛擬電廠采用了通用移動(dòng)

16、通信技術(shù)(UTMS)無(wú)線網(wǎng)通信技術(shù);在歐盟FENIX項(xiàng)目中,虛擬電廠應(yīng)用了GPRS技術(shù)和IEC104協(xié)議通信技術(shù);德國(guó)ProViPP的通信網(wǎng)絡(luò)則由雙向無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)成。4虛擬電廠的運(yùn)行虛擬電廠最具吸引力的功能在于能夠聚合DER參與電力市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)行,為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)其最佳效益,進(jìn)行了諸多研究,例如:建立了DG和可控負(fù)荷參與日前電力市場(chǎng)的運(yùn)行框架和模型;按功能不同,虛擬電廠可劃分為兩大模塊商業(yè)型虛擬電廠(commercialVPP,CVPP)和技術(shù)型虛擬電廠(technicalVPP,TVPP),其運(yùn)行的基本框架如圖4所示。圖中:TSO表示輸電系統(tǒng)操作員。下文將

17、基于此兩大模塊,對(duì)虛擬電廠的運(yùn)行進(jìn)行具體闡述。 1.商業(yè)型虛擬電廠商業(yè)型虛擬電廠是從商業(yè)收益角度考慮的虛擬電廠,是DER投資組合的一種靈活表述。其基本功能是基于用戶需求、負(fù)荷預(yù)測(cè)和發(fā)電潛力預(yù)測(cè),制定最優(yōu)發(fā)電計(jì)劃,并參與市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)。商業(yè)型虛擬電廠不考慮虛擬電廠對(duì)配電網(wǎng)的影響,并以與傳統(tǒng)發(fā)電廠相同的方式將DER加入電力市場(chǎng)。圖5具體說(shuō)明了商業(yè)型虛擬電廠活動(dòng)的輸入與輸出。商業(yè)型虛擬電廠投資組合中的每一DER向其遞交運(yùn)行參數(shù)、邊際成本等信息。將這些輸入數(shù)據(jù)整合后創(chuàng)建唯一配置文件,它代表了投資組合中所有DER的聯(lián)合容量。加之市場(chǎng)情報(bào),商業(yè)型虛擬電廠將優(yōu)化投資組合的潛在收益,制定發(fā)電計(jì)劃,并同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起

18、參與市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)。一旦競(jìng)標(biāo)取得市場(chǎng)授權(quán),商業(yè)型虛擬電廠與電力交易中心和遠(yuǎn)期市場(chǎng)簽訂合同,并向技術(shù)型虛擬電廠提交DER發(fā)電計(jì)劃表和運(yùn)行成本信息。商業(yè)型虛擬電廠可代表任意數(shù)量的DER,同時(shí)DER也可以自由選擇一個(gè)商業(yè)型虛擬電廠代表其加入電力市場(chǎng)。商業(yè)型虛擬電廠的商業(yè)職責(zé)可以由許多市場(chǎng)活動(dòng)者來(lái)履行,包括現(xiàn)任能源供應(yīng)商,獨(dú)立第三方或新的市場(chǎng)準(zhǔn)入者。2.技術(shù)型虛擬電廠技術(shù)型虛擬電廠是從系統(tǒng)管理角度考慮的虛擬電廠,考慮DER聚合對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)影響,并代表投資組合的成本和運(yùn)行特性。技術(shù)型虛擬電廠提供的服務(wù)和功能包括為DSO提供系統(tǒng)管理、為TSO提供系統(tǒng)平衡和輔助服務(wù)。圖6概括了技術(shù)型虛擬電廠活動(dòng)的輸入和輸出。

19、本地網(wǎng)絡(luò)中,DER運(yùn)行參數(shù)、發(fā)電計(jì)劃、市場(chǎng)競(jìng)價(jià)等信息由商業(yè)型虛擬電廠提供。技術(shù)型虛擬電廠整合商業(yè)型虛擬電廠提供數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)信息(拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、限制條件等),計(jì)算本地系統(tǒng)中每一DER可作出的貢獻(xiàn),形成技術(shù)型虛擬電廠成本和運(yùn)行特性。技術(shù)型虛擬電廠的成本及運(yùn)行特性同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起由TSO進(jìn)行評(píng)估,一旦得到技術(shù)確認(rèn),技術(shù)型虛擬電廠將控制DER執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃。技術(shù)型虛擬電廠的運(yùn)行需要本地網(wǎng)絡(luò)信息和網(wǎng)絡(luò)控制功能,因此DSO是最適合實(shí)現(xiàn)技術(shù)型虛擬電廠運(yùn)行的選擇。運(yùn)用技術(shù)型虛擬電廠的概念,DSO也可視為主動(dòng)配電網(wǎng)操作員,通過(guò)使用DER提供的輔助服務(wù)以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)操作。同時(shí),主動(dòng)配電網(wǎng)操作員可以將這些服務(wù)提供給其他系統(tǒng)操

20、作員。商業(yè)型虛擬電廠和技術(shù)型虛擬電廠的主要功能及虛擬電廠所能提供的輔助服務(wù)總結(jié)如表1所示。5虛擬電廠在中國(guó)的發(fā)展前景與開(kāi)展建議目前,虛擬電廠在中國(guó)還是一個(gè)嶄新的概念,但虛擬電廠的特點(diǎn)符合中國(guó)電力發(fā)展的需求與方向,在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1)虛擬電廠是高效利用和促進(jìn)新能源和可再生能源發(fā)電的有效形式。近年來(lái),中國(guó)的新能源和可再生能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng)。如前所述,可再生能源發(fā)電具有單機(jī)容量小、出力具有間歇性和隨機(jī)性等特點(diǎn),其單獨(dú)并網(wǎng)往往會(huì)對(duì)大電網(wǎng)造成諸多影響。然而,可再生能源發(fā)電連同其他DG聚合成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,可消除可再生能源發(fā)電對(duì)外

21、部系統(tǒng)的間歇性和隨機(jī)性影響,提高電能質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)可再生能源發(fā)電的高效利用。與此同時(shí),開(kāi)展虛擬電廠將使可再生能源發(fā)電從電力市場(chǎng)中獲取最大的經(jīng)濟(jì)收益,縮短成本回收周期,吸引和擴(kuò)大對(duì)可再生能源發(fā)電的投資,從而促進(jìn)新能源和可再生能源的發(fā)展。此外,現(xiàn)行的可再生能源發(fā)電工程補(bǔ)貼僅考慮了電量就地消納的接網(wǎng)工程建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用,沒(méi)有考慮可再生能源發(fā)電遠(yuǎn)距離送出、送受端電網(wǎng)擴(kuò)建等因素,不利于可再生能源發(fā)電的發(fā)展。虛擬電廠的概念強(qiáng)調(diào)DER對(duì)大電網(wǎng)呈現(xiàn)的功能和效用,很大機(jī)會(huì)上需要進(jìn)行中、遠(yuǎn)距離輸電。因而,虛擬電廠在中國(guó)的開(kāi)展將對(duì)解決這一問(wèn)題起到重要的促進(jìn)作用。2)虛擬電廠是推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。中國(guó)能源發(fā)展“十二

22、五”規(guī)劃已將大力發(fā)展DER,推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)作為推動(dòng)能源方式變革的重點(diǎn)任務(wù)。虛擬電廠的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益符合智能電網(wǎng)解決能源安全與環(huán)保問(wèn)題,應(yīng)對(duì)氣候變化,保證安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、高效的電力供應(yīng),滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)電力多樣化需求的總體目標(biāo)和基本要求。虛擬電廠技術(shù)的基礎(chǔ)是通信技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù),亦是智能電網(wǎng)發(fā)展所需的關(guān)鍵技術(shù)。虛擬電廠的運(yùn)行方式符合智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的基本特征。總的來(lái)說(shuō),虛擬電廠技術(shù)的發(fā)展對(duì)推動(dòng)中國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)具有重要的作用。在未來(lái),虛擬電廠應(yīng)當(dāng)成為智能電網(wǎng)的重要組成部分。3)虛擬電廠對(duì)于完善中國(guó)的電力市場(chǎng)體制具有重要的促進(jìn)作用和指導(dǎo)意義。虛擬電廠的一大重要特征

23、是能夠聚合DER參與電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)。電價(jià)是電力市場(chǎng)建設(shè)的核心問(wèn)題,而虛擬電廠的盈利正是源于動(dòng)態(tài)電價(jià)的激勵(lì)。虛擬電廠在中國(guó)的開(kāi)展將加快電價(jià)由政府定價(jià)向政府與市場(chǎng)定價(jià)協(xié)同并重的轉(zhuǎn)變。在電力市場(chǎng)中,虛擬電廠既具有傳統(tǒng)電廠的某些特征,如穩(wěn)定出力、批量售電,同時(shí)又具有特殊性,主要表現(xiàn)在多樣化的電能來(lái)源。正是由于其多樣化的發(fā)電資源,虛擬電廠既可參與前期市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng),又可參與輔助平衡市場(chǎng)。借鑒虛擬電廠參與多種電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)模式及調(diào)度框架,將對(duì)完善中國(guó)的電力市場(chǎng)體制起到積極的促進(jìn)和指導(dǎo)作用。當(dāng)然,虛擬電廠亦非完全適合中國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀,針對(duì)中國(guó)實(shí)際情況,對(duì)未來(lái)開(kāi)展虛擬電廠提出以下幾點(diǎn)建議。1)鼓勵(lì)用戶積極參

24、與虛擬電廠。虛擬電廠在中國(guó)還是一個(gè)嶄新的概念,用戶及DG所有者對(duì)其知之甚少。然而,虛擬電廠的實(shí)施需要用戶及大量私有DG的支持,這就要求相關(guān)部門積極宣傳參與虛擬電廠的益處,并制定一系列的鼓勵(lì)機(jī)制,從而在不同地區(qū)建立虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目。2)合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍及職能。盡管虛擬電廠能夠代表不同DER所有者的需求并能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供多種服務(wù),但在中國(guó)電力市場(chǎng)并不完善的情況下,為避免管理和調(diào)度混亂,應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍和職能,如在城區(qū)等負(fù)荷密集地區(qū)以可控負(fù)荷構(gòu)成虛擬電廠,作為系統(tǒng)備用,或削減高峰用電;在鄉(xiāng)村或郊區(qū),以大規(guī)模DG、儲(chǔ)能等構(gòu)成虛擬電廠,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和持續(xù)供電。3)制定合理的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和有針對(duì)性的政策,完善電