泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下的虛擬電廠：聚合能源 智慧響應(yīng)

虛擬電廠的核心在于聚合與通信。分布式電源、分布式儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、充電樁等不同類型的分布式資源就像是“沙”，通過虛擬電廠技術(shù)，這些“沙”被聚攏利用、整合協(xié)同，形成巨大的“寶藏”。

主要功能

虛擬電廠（virtual power plant,VPP）通過優(yōu)化運(yùn)行控制與市場(chǎng)交易，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)多能互補(bǔ)與負(fù)荷側(cè)靈活互動(dòng)，為電網(wǎng)提供電能、調(diào)峰、調(diào)頻、備用等服務(wù)。根據(jù)聚合的分布式資源的種類，虛擬電廠可分為電源型、儲(chǔ)能型、負(fù)荷型及混合型。

虛擬電廠通過聚合用戶側(cè)可控負(fù)荷，提升新能源并網(wǎng)承受能力；將分布式新能源聚合成一個(gè)實(shí)體，解決分布式新能源接入成本高和無序并網(wǎng)的問題，提高分布式新能源的接納能力；通過聚集分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和可控負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)冷、熱、電整體能源供應(yīng)效益最大化，促進(jìn)清潔能源消納和綠色能源轉(zhuǎn)型。

從1.0到3.0

虛擬電廠的概念于1997年被提出以來，其研究和實(shí)施主要集中在歐洲、北美及日本。這個(gè)階段虛擬電廠的建設(shè)，仍然屬于傳統(tǒng)能源電力領(lǐng)域，可以稱為“虛擬電廠1.0”。

如今，虛擬電廠的實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等信息與智能技術(shù)，是能源電力領(lǐng)域迅速實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的典型應(yīng)用。其中大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù)使得虛擬電廠獲得了前所未有的智能化資源識(shí)別、場(chǎng)景—資源適配、廣域調(diào)度能力；移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得分布式資源的規(guī)模化聚合問題得以解決。這一階段的虛擬電廠，可以定義為“虛擬電廠2.0”。

區(qū)塊鏈技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)分布式電源出力的精確核查、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)新型能源電力交易的撮合等革命性應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)“虛擬電廠3.0”的技術(shù)基石。

“冀北方案”

國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司聚焦在綠色低碳冬奧、清潔能源消納、智慧能源服務(wù)等應(yīng)用場(chǎng)景，打造冀北全域虛擬電廠示范工程，涵蓋張家口、承德、秦皇島、唐山、廊坊五地市，對(duì)冀北電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，并為客戶和分布式能源等市場(chǎng)主體提供參與電力市場(chǎng)交易的途徑。

示范工程圍繞“一個(gè)平臺(tái)”+“兩張網(wǎng)絡(luò)”+“多方應(yīng)用”展開?！耙粋€(gè)平臺(tái)”為虛擬電廠智能管控平臺(tái)；“兩張網(wǎng)絡(luò)”包括以智能配電網(wǎng)為核心的多能流網(wǎng)絡(luò)與感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層架構(gòu)為核心的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；“多方應(yīng)用”對(duì)內(nèi)與營(yíng)銷部、電網(wǎng)調(diào)度、交易中心對(duì)接，對(duì)外鼓勵(lì)能源生產(chǎn)/供應(yīng)企業(yè)、工商業(yè)/居民用戶等多方參與，與全社會(huì)共享發(fā)展成果。

2018年3月，由國(guó)網(wǎng)冀北電力主導(dǎo)的IEC標(biāo)準(zhǔn)虛擬電廠《用例》提案獲批正式立項(xiàng)，這是國(guó)家電網(wǎng)有限公司在虛擬電廠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編制領(lǐng)域的里程碑突破。國(guó)網(wǎng)冀北電力將通過主導(dǎo)虛擬電廠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)相關(guān)科研和技術(shù)的發(fā)展，探索在促進(jìn)清潔消納等技術(shù)領(lǐng)域的冀北方案。

上?！?06個(gè)電廠

4月28日下午，上海閔行區(qū)的5輛電動(dòng)汽車同時(shí)降低了充電功率；徐匯區(qū)酒店將空調(diào)溫度調(diào)高了兩度；居民家中新風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉；黃浦區(qū)樓宇調(diào)整了電梯運(yùn)行時(shí)段和臺(tái)數(shù)；寶山區(qū)企業(yè)電工再次查看了已經(jīng)按照事先約定策略自動(dòng)關(guān)停的設(shè)備……

五一期間，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司開展了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下虛擬電廠全域綜合響應(yīng)，商業(yè)建筑虛擬電廠、智能有序充電用戶、工業(yè)自動(dòng)響應(yīng)、儲(chǔ)能、綜合能源云平臺(tái)、分布式用能、冰蓄冷等多種類型客戶共同參與，通過對(duì)自身能源的合理分配，從單純的使用電能變成了一個(gè)個(gè)微型“虛擬電廠”。

國(guó)網(wǎng)上海電力此次全域綜合需求響應(yīng)于4月28日下午13點(diǎn)開展了6個(gè)特定區(qū)域局部精準(zhǔn)削峰響應(yīng)試點(diǎn)，平均減低區(qū)域負(fù)載15.06%。于5月2日凌晨3點(diǎn)～6點(diǎn)的電網(wǎng)負(fù)備用時(shí)段開展了規(guī)?；罟软憫?yīng)，單次最大提升負(fù)荷34.03萬千瓦，響應(yīng)時(shí)段平均填谷負(fù)荷31.21萬千瓦，填谷負(fù)荷量占夜間電網(wǎng)低谷負(fù)荷總量的3.35%。806個(gè)用電客戶變身為一個(gè)個(gè)可以參與“削峰填谷”的虛擬電廠。

【專訪】

趙建立 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司客服中心，高級(jí)工程師，主要從事智能用電新技術(shù)研究及需求側(cè)管理等領(lǐng)域工作。

《亮報(bào)》：虛擬電廠讓用電客戶變身成為一個(gè)個(gè)“電廠”，保障電網(wǎng)供需平衡。請(qǐng)問，虛擬電廠的用電客戶都有哪些要求？

趙建立：用電客戶要成為虛擬電廠或被虛擬電廠所聚合，取決于3個(gè)前提條件：一是其自身資源稟賦的可調(diào)控性，可以受控地發(fā)電、降低負(fù)荷、提升負(fù)荷或?qū)崿F(xiàn)電力的有序充放；二是其自身資源的受調(diào)控性，用電客戶有參與意愿、自身資源具備完善的通信設(shè)施可以被聚合；三是其自身資源聚合的經(jīng)濟(jì)可行性，可以在合理的實(shí)施成本下實(shí)現(xiàn)資源聚合，形成規(guī)模化可調(diào)控能力。

《亮報(bào)》：隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，虛擬電廠的前景將會(huì)如何？

趙建立：虛擬電廠發(fā)展到今天，其概念內(nèi)涵有了很大的擴(kuò)展，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，更是極大地推動(dòng)了虛擬電廠的發(fā)展，并逐步走向?qū)嵱没?/p>

我們知道，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層構(gòu)成。感知層對(duì)用電客戶設(shè)備或系統(tǒng)的全息感知能力，使得更多的分布式資源具備可調(diào)控能力，虛擬電廠的客戶群體得到實(shí)質(zhì)性擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)層的泛在連接能力，使得用戶資源更易于被聚合，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)控資源的規(guī)?；?。平臺(tái)層的信息高效處理能力，使得虛擬電廠的資源協(xié)同整合與優(yōu)化運(yùn)行控制問題得到解決。應(yīng)用層豐富化、共享型的應(yīng)用場(chǎng)景，使得用電客戶參與意愿更強(qiáng)、參與機(jī)會(huì)更多、參與收益更高。可以預(yù)期，虛擬電廠的發(fā)展前景十分廣闊，并將于近期獲得突破性成果。

本版內(nèi)容來源于國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司、國(guó)網(wǎng)上海市電力公司，王宣元、劉蓁、金雍奧、趙建立、邵毅敏、嚴(yán)石對(duì)本文有貢獻(xiàn)。