虚拟电厂管理方法研究论文

随着风电、光伏等新能源的迅猛发展，能源生态系统发生深刻改变，虚拟电厂的作用已然凸显，虚拟电厂的概念，在我国悄然兴起。 1.什么是虚拟电厂？ 虚拟电厂是在配电网中，由众多分布式发电、储能设备和可控负荷，聚合在一起而形成的电厂。 相对于传统的电厂，虚拟电厂可以理解为是一种广域的线上电厂，虽然没有确切的厂区，散布的设备形态与“电厂”的概念也有较大落差，但却实际发挥着一个电厂的本质作用。 虚拟电厂由终端、主站和软件构成。终端主要包括风电、光伏、小水电、潮汐能发电等分布式可再生发电设备，蓄电池、充电桩、小型蓄能电站等分布式储能设备和社区 微电网等可调控负荷 ；主站运用物联网控制技术， 对加入的终端进行聚合、控制，并以唯一的主接口参与外部电力市场交易 。 2.虚拟电厂的主要功能 （1）聚合功能：虚拟电厂在电网的配电侧，专门吸纳小而散的 分布式发电、储能和可调负荷资源 ，形成规模，参与市场和电网运营，解决小容量单独接入成本高、难操作等问题。 （2）主体功能：虚拟电厂除了分布和商业模式外，与传统电厂以同样的方式接入电网，同样作为市场主体参与常态化运营，权益同样受法律保护。 （3）平衡功能：虚拟电厂发挥内部系统平抑调节功能，可以减轻主电网的调度压力，增强电网调度的灵活性，能更好的服务于能源结构绿色转型升级。 3.关键核心技术 （1）物联网控制技术：克服间歇性和随机性，实现广域的电力负荷聚合并能被电网灵活调用，是参与电力市场常态化运行的关键。 （2）智能计量技术：是实现自动抄表，实时监测的基础。 （3）信息通信技术：通过线路载波技术、无线通信技术等，实现双向通信和目标信息控制。 4.发展的驱动因素 虚拟电厂的产生和发展，主要受到3个因素的驱动： 一是终端需求，随着分布式发电、储能数量的急剧增长，有解决接入电网、组团降低成本的需求； 二是电网需要，电力系统转型升级，迫切需要分级平抑新能源电力的冲击和调度难题； 三是技术支持，能够实现广域分布式能源的聚合和调节控制。 5.虚拟电厂的现状及前景 目前，我国虚拟电厂处于早期培育阶段。一些虚拟电厂还只是配电侧的辅助系统，仅向 社会 提供电力交易的撮合服务。只有先将虚拟电厂运作起来，其功能、市场规模、业务体量、成熟度等才会慢慢地有一个质的飞跃。在政策优惠、政府补贴下逐渐积累能力、完善功能，从时间上看，可能还需要3 5年的市场培育期。 在发展领先的广东省，单个虚拟电厂聚合的容量规模，有的达到15万千瓦，与百万千瓦级的水电站或集中式风电场相比，差距仍然太大。 虚拟电厂成熟的商业模式，应是聚合大量分布式可再生能源和储能设施，形成规模化；根据电网负荷需求预测、分类分时电价、碳排放指标、成本和运行特性等，制订效益优化的售电和购电计划，形成持续稳定供电型模式，或“削峰填谷”调节型模式。 从长远来看，随着我国风电、光伏、储能、电力交易、碳交易 等业态的发展，虚拟电厂 有望成为电力体系转型升级、效率优化的重要手段 ，获得大力发展，形成规模效益。

虚拟电厂可以将相对分散的源、网、荷、储等元素进行集成调控，构造一个大型“充电宝”，起到灵活的削峰填谷等作用。可以说，虚拟电厂的成立能更好地对电力资源进行调控，对实现科学化管理资源储备有着积极的意义。

与电力调度有关的虚拟电厂再度引起销售市场关心。日前，全国首家虚拟电厂管理方法中心深圳虚拟电厂管理中心揭牌仪式，国内虚拟电厂迈入了迅速发展新的发展阶段。上海初次虚拟电厂8月18日集中签约后，有了重大进展。

“现在正在整理高耗能机器设备，看一下做人的底线在哪儿，有多少个耗能能够管控”。上海海昌海洋公园相关人士这么说。

签约后，他们便忙于这个工作。以上人士表露，现阶段梳理工作早已做完了七八成，接着是跟供电企业商议，“看有哪些机器设备她们可控性，这里还涉及到小动物安全性，什么机器设备难以控制，也需要与我们的小动物单位商议一下。”

他指出，整理做完后，要确定什么时间范围能控制什么负载，“不仅要将较大额度弄清楚，实际时间范围也需要定下来。”

“虚拟电厂并不是顾客配备发电机组，反而是一套智慧的用电管理系统，它组装在工地、大型商场、酒店宾馆用电大户的配电间智能终端内，把可调的负载如中央空调、照明灯具、加热炉、预留生产线等列入统一管理序列，根据精确、软性的负载控制，做到用电量的即时供求平衡。”国家电网上海上海浦东电力供电公司临港能源服务中心负责人王威那样表述。

虚拟电厂极具诱惑力的作用就在于可以参加电力系统和辅助服务市场运作，为配电网和输电网给予管理与辅助服务。有投资理财能人说，便宜便是赚钱。虚拟电厂也有点类似于，电力工程用户能通过负载调整，转换成一个无形“发电厂”。

以上海海昌海洋公园为例子，生态公园有北极熊、帝企鹅等三万余只稀有海底生物，都要低温，调整水质温度生态公园最大的一个耗能，冷冻设备是用电量主力军。

生态公园相关负责人介绍了他们参加虚拟电厂的方式。“首先是大负载的冷冻设备，可能避峰运作。只要我们生态公园牵涉到最关键的就是动物活动的水质，白天和晚上避峰能够节省出了不少容积。”

以上人士表明，“生态公园有许多水池，一般仅仅动物生存的水池必须水质减温，如今运用夜里避峰的时间也，把暂养池和其它水池都运用起来，把环境温度都降下去，假如需要补冷的时候，能用别的池补。”

临港能源服务中心能源大管家讲了协议的大概内容，首先是要求响应，主要分削峰响应、填谷响应。“削峰响应就是指电网处于用电高峰时，邀请用户开展削峰的需要响应。填谷响应要在能源供应充足的情形下，激励用户能够把机器设备使用起来，帮电网在用电量低谷期环节用一些电。”

以上人士表明，这几种响应都能够分成三个种类——中远期响应、日内响应、迅速响应，这三个响应就是针对提前告知的时间来界定的。“例如，超出24钟头提早邀请的，叫中远期响应，响应容积是根据用户的最基本生产负荷及其可调负载的容积来定的。正中间一档叫日内响应，基本上就是24钟头以下的，用户根据自身的实时可调负载开展响应。也有迅速响应，便是2小时之内的响应。例如，遇到了并没有预料过的恶劣天气，或是极端化电网事情，规定用户迅速响应。”

除此之外，协议中很重要的内容是两人的权责利。临港能源服务中心能源大管家表明，招标方供电公司主要从事协调沟通政府部门电力工程运营主管单位，明确响应要求事件后，按照相关规定程序流程机构承包方参加要求响应，而且进行效果评价和赔偿派发。招标方还需要帮助承包方进行要求响应更新改造工程项目。

临港能源服务中心能源大管家详细介绍，承包方参加公司需要相互配合招标方进行可调负载资源调查，并把甲方要求的有关数据上传到城市能源云平台和临港综合能源管控平台上。“城市能源云平台关键未来做为虚拟电厂事情的发布管控，临港综合能源管控平台是临港管委会的能源服务平台，用户要把虚拟电厂用户要求响应的信息数据在平台上展现，便捷政府部门及时掌握操控状况。”

自然每一家参加公司都需要具体情况具体分析。“可管控的机器，例如水质致冷是能够管控的，大家那么大水质，停三五个钟头难题不非常大，环境温度一时半会升不上来，但是有些机器设备是不可以管控的，例如他们的鱼饵库，环境温度略微上一点点，鱼饵就需要损坏，这是不可以管控的。”上海海昌海洋公园相关人士这么说。

“电网特别紧张的时候需要获得用户侧的适用，很有可能挺过一两个小时，电网就可稳定度过危机，虚拟电厂的需要响应，就能很好的完成这种基本功能。”有关虚拟电厂的价值，临港能源服务中心能源大管家这么说。

他指出，在电网遭遇奔溃或是用电量尤其紧张的时候，根据发布需求响应对策，只需用户积极开展，对电网度过危机就有着非常大的实际意义。“参与虚拟电厂后，对用户的公司形象也有提升，由于虚拟电厂终极目标是低碳节能。”

目前为止，临港新片区范围之内已经有15家工业用电量顾客参加虚拟电厂新项目，最多能给予21万千瓦的机动性调峰能力。

“夏季持续高温期内上海用电量也比较紧张，但是我们并没有拉闸限电，彻底借助虚拟电厂的需要响应，跟用户开展沟通协商，让用户可以在不改变生产制造的情形下为电网安全运营提供一些支撑点。”以上人士详细介绍，临港新片区的目的是在今年的进行30家用户连接虚拟电厂，做到总产量30万千瓦调节能力总体目标，2025年做到500千伏安的调节能力。

500千伏安的调节能力意味着什么？临港能源服务中心能源大管家表明，“等同于在临港新创建了一个50亿千瓦的柴油发电机。”

针对参加虚拟电厂的企业而言，也有实打实的经济效益。以上人士表明，根据虚拟电厂的需要响应，用户能够实实在在的获得补助。“根据内部结构运作策略的调节，在不改变生产规划前提下，有实力来参与响应得话，针对用户而言也是一件不妨一试的事。”

临港能源服务中心能源大管家以临港要求响应具体情况为例子，反映了补贴的计算方法。“分中远期响应对策，也有短期内响应对策。中远期响应对策便是，例如预估明天会有天气炎热，电网或许有些空缺，就依据空缺数组长度预测一下要多少量级的响应要求，随后就和用户邀请。依照一个标准，例如上星期某一天或某几日一个时间段时间范围的负载值做为基准点。到了明天这个时间点，假如根据自己的需求响应，负载是往下降，用所降输出功率乘于响应时长，例如响应了4个小时，这一用电量便是中远期的响应，会出现每度电2块6的补助。”

这里面的规律，给用户响应准备时间越少的，价钱越大。短期内响应补助大量。“短期更高一些，例如明日12点规定逐渐响应，由于预测分析明日12点是负载高峰期，参考值便是11点耗电量，例如11点耗电量是1万，到12点，就降下去，降至5000，你也就响应了5000的容积，假如响应一个小时便是5000kwh，补助是6块/kwh。”以上人士直言，有些用户一次响应有几万块盈利，假如响应次数多，很有可能一个月工资有十几万。

是不是一定要大用户才可以参加虚拟电厂？实际上也不尽然。“重要不是看用户有多少个耗电量，而是应该发掘它‘发电能力’，所说发电能力便是这一家用户的可调负载有多少个。”临港能源服务中心能源大管家表明，较多空调负荷的用户，响应实际效果会更好一些，估计就是用户短期内停业整顿中央空调，但短期内不容易有较大的感受差距。另外就是一些生产制造类，例如，加热炉类用户填谷实际效果就非常好，负载低谷时，根据加热炉加温提升耗电量。

以上人士觉得，虚拟电厂今天还处在用户积累下来的全过程。“期待临港全部具备可调节能力的用户都可以参与其中，更为扩展健全夯实虚拟电厂规模，对中后期虚拟电厂功能的探寻实际上是有好处的。”

现在社会用电量不断攀升，电力供需逐渐紧张。正因为如此，社会对电力系统的稳定性提出了更高的要求。“虚拟电厂”作为电力系统重要的调节手段，也受到了市场和行业的高度关注。“虚拟电厂”是一套智慧用电管理系统，安装在工厂、商场、酒店等用电大户的配电间终端设备内，类似空调、照明、锅炉等可调节负荷，可以实现用电数据的实时监测，同时将这些负荷的能耗纳入统一管理序列。如果电网出现电流波动，就可以进行精准柔性的负荷调节，例如，对充电桩的速度进行调节，对电梯或者户外照明进行短暂的开启或关闭，在不影响用户正常使用的同时，确保电网的安全稳定。特来电是国内较为热门的新能源汽车充电设备制造商和充电网运营商，目前也正在积极布局虚拟电厂的业务板块，以充电基础设施为基础，融合“充电网、微电网、储能网”，协调优化，实现削峰填谷，保障电网的平稳运行。在当前“双碳目标”下，尽管虚拟电厂还面临着一些挑战，但整体来说市场前景还是非常乐观的。