虚拟电厂技术、应用与标准化需求.docx
虚拟电厂技术、应用与标准化需求随着世界能源紧缺、环境污染等问题的日益突出，世界各国都在致力于解决能源问题。分布式电源具备可靠、经济、灵活、环保的特点，可以有效缓解能源问题，被越来越多的国家所采用。然而，分布式电源还具有容量小、数量大、零散分布的特点，导致其直接接入大电网体系时会影响到大电网的稳定运行。由此，虚拟电厂概念应运而生。一、虚拟电厂的技术解析1 .核心特点通信与聚合：虚拟电厂的核心可以总结为“通信”和“聚合”。它通过信息通信技术将各种DER连接起来，并通过软件系统实现这些资源的聚合和协调优化。特殊电厂：虚拟电厂作为一个特殊的电厂参与电力市场和电网运行，它既可以作为“正电厂”向系统供电调峰，也可以作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷。2 .关键技术协调控制技术：实现DER之间的协调运行，确保电力系统的稳定性和优化性。智能计量技术：对DER进行实时监测和计量，为协调控制提供数据支持。信息通信技术：确保虚拟电厂内部以及与其他电力系统之间的信息交换和通信。3 .市场潜力虚拟电厂的提出是为了解决分布式电源接入电网所带来的问题,如容量小、数量大、分布不均等，以及给电网稳定运行带来的技术难题。对于面临“电力紧张和能效偏低矛盾”的中国来说，虚拟电厂无疑是一种好的选择，具有非常大的市场潜力。4 .结构组成虚拟电厂主要由发电系统、储能设备、通信系统构成，没有实体，所有的电都来自已有的电力资源。相当于一个调度控制平台，其核心功能是聚合分散的电力资源,并进行优化控制与分配。5 .与传统电厂的区别虚拟电厂没有实体，其“电厂”实际上是一个调度控制平台。传统电厂依赖实体发电设备，而虚拟电厂则依赖于已有的电力资源和先进的信息通信技术进行资源的聚合和优化。6 .应用前景随着可再生能源的快速发展和电力市场的逐步开放，虚拟电厂将在智能电网和电力市场中发挥越来越重要的作用。通过聚合和优化DER,虚拟电厂将有助于提高电力系统的稳定性和经济性，促进可再生能源的消纳和利用。二、虚拟电厂的广泛应用L分布式能源资源整合虚拟电厂通过整合分散的分布式能源资源(DER),如太阳能光伏、风力发电、储能系统等，将它们纳入一个统一的能源管理系统中。这种整合使得原本分散、难以管理的能源资源得到有效利用，提高了电力系统的整体可靠性和稳定性。2 .灵活调度和控制虚拟电厂使用先进的信息技术和通信技术，能够实时监测和预测能源需求、市场价格等多种因素，并根据这些因素灵活调度和协调控制分布式能源资源。例如，当电力需求增加时，虚拟电厂可以快速增加出力以满足需求；当电力供应过剩时，则可以减少出力或储存多余的电力。这种灵活调度和控制能力提高了电力系统的可调度性和响应速度。3 .能量交换和能源共享虚拟电厂中的分布式能源资源之间可以进行能量交换和能源共享。这种能量交换和能源共享的机制有助于平衡电力系统的供需关系，减少供需失衡造成的故障和事故，提高供电可靠性。例如，当某个分布式能源资源产生过剩能量时，它可以将多余的能量输送到虚拟电厂中的其他资源进行利用，从而提高能源资源的整体利用率和经济效益。4 .参与电力市场并提供辅助服务虚拟电厂可以参与电力市场的交易和竞争，根据市场条件调整产电策略，选择最佳的能源组合以最大化收益。同时，虚拟电厂还可以提供多种辅助服务，如调峰、热备用、旋转备用和自动中断控制等，为电力系统的平衡和稳定做出贡献。这些辅助服务有助于减少电力系统中的不确定性和波动性，提高供电可靠性。5 .优化资源配置和降低风险虚拟电厂通过智能控制系统和数据分析技术，可以实现对分布式能源资源的优化配置和调度。这有助于降低电力系统中的风险，如设备故障、供需失衡等。此外，虚拟电厂还可以根据电力市场的需求和价格变化，灵活调整产电策略和能源组合，以降低运营成本和市场风险。6 .提高故障处理能力和应急响应虚拟电厂可以加强对电力系统故障的事前预测和预警，及时采取措施进行故障处理，防止故障扩大导致的供电中断。在紧急情况下，虚拟电厂可以迅速响应并提供所需的电力和辅助服务，以保障电力系统的稳定运行。虚拟电厂通过整合分布式能源资源、灵活调度和控制、能量交换和能源共享、参与电力市场并提供辅助服务以及优化资源配置和降低风险等方式，可以显著提高电力系统的可靠性。三、虚拟电厂的重要作用1 .资源整合与优化虚拟电厂能够整合各类分布式能源资源（DER）,包括分布式电源（DG）、储能系统、可控负荷、电动汽车等，实现这些资源的聚合和协调优化。通过智能控制和调度，虚拟电厂可以最大化这些资源的整体效益，提高能源利用效率。2 .能源调度与平衡虚拟电厂作为一个特殊的电厂参与电力市场和电网运行，可以根据电力系统的需求进行能源的调度和平衡。它既可以作为“正电厂”向系统供电调峰，也可以作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷，有助于平衡电网的供需关系，维护电网的稳定运行。3 .节能减排与环保虚拟电厂能够聚合可再生能源，如太阳能、风能等，并将其接入电网，减少化石能源的消耗和污染物的排放。此外，虚拟电厂的协调优化功能还可以降低能源浪费，提高能源利用效率，进一步促进节能减排和环保。4 .市场需求响应虚拟电厂能够根据市场需求进行快速响应，通过调整分布式能源资源的出力或负荷，参与电力市场的交易和竞争。这有助于平衡电力市场的供需关系，提高市场的效率和公平性。5 .辅助服务提供虚拟电厂还可以提供多种辅助服务，如无功补偿、电压支撑、频率调节等，帮助电网应对各种异常情况，提高电网的安全性和稳定性。6 .储能系统协调虚拟电厂中的储能系统可以平抑分布式电源的波动性和间歇性,提高电网的供电可靠性和稳定性。同时，储能系统还可以在电力需求高峰时释放能量，减轻电网的供电压力。7 .推动电力市场化虚拟电厂作为市场参与主体，可以推动电力市场的开放和竞争。通过聚合和优化分布式能源资源，虚拟电厂可以参与电力市场的交易和竞争，促进市场的成熟和发展。总之，虚拟电厂在电力系统中发挥着资源整合与优化、能源调度与平衡、节能减排与环保、市场需求响应、辅助服务提供、储能系统协调以及推动电力市场化等多重作用。随着可再生能源的快速发展和电力市场的逐步开放，虚拟电厂的应用前景将更加广阔。四、虚拟电厂的标准化需求虚拟电厂的标准制定一般来讲有几个方面：第一方面是虚拟电厂范围边界，是以电力节点为响应单元还是以区域电网为响应单元，或者不同的边界有不同的结算标准，响应边界的的确定，对售电商的虚拟电厂系统具有重大意义；第二方面是设备分类，对于虚拟电厂在电网中的报备，不同设备有不同的响应级别，电网在做调度处理时，需要对备案虚拟电厂设备分类，核算其响应能力，同时设备分类可以让系统设计商简化其设计期间对设备的研究，提高系统计算能力；第三方面是结算机制，虚拟电厂主体的响应结算机制应形成标准化，对于虚拟电厂的响应能力，生产规划，临时变动响应的网侧结算机制需要明确，同时不同响应能力应进行分级，同时核算响应的响应补偿标准。目前，已经有部分国家标准、地方标准已经陆续制定及发布了，如下：国家标准（报批）20221356-T-524虚拟电厂管理规范20221366-T-524虚拟电厂资源配置与评估技术规范深圳地标（已发布）DB4403/T343-2023分布式光伏接入虚拟电厂管理云平台技术规范DB4403/T341-2023虚拟电厂终端授信及安全加密技术规范中国电工技术学会研制及发布了数项有关虚拟电厂的团体标准，如下：基于区块链技术的虚拟电厂管控平台数据管理规范在研虚拟电厂运营服务平台架构与功能规范在研T/CES207-2023多能互补型虚拟电厂聚合调控技术要求发布T/CES206-2023车网互动型虚拟电厂负荷聚合调控技术要求发布T/CES125-2022负荷侧虚拟电厂管控平台功能导则发布2022年，发改委与能源局联合发布了“十四五”现代能源体系规划，明确支持虚拟电厂示范项目落地、普及。2024年5月，国务院印发20242025年节能降碳行动方案，提出大力发展微电网、虚拟电厂、车网互动等新技术新模式。在2024年6月1日起施行的电力市场监管办法中，国家发展改革委员会明确新增虚拟电厂作为电力交易主体。虚拟电厂标准设计关乎未来的相关产业投资和行业发展，有效的标准将会加速新能源产业的发展，同时推动双碳计划的执行。随着电力改革进一步深化,相信虚拟电厂的行业标准也将很快被能源局纳入日程。
