虛擬電廠——打造數(shù)字化能源世界

:前言：21世紀(jì)以來(lái)，隨著世界能源儲(chǔ)量的緊缺和環(huán)境問(wèn)題的愈加突出，智能電網(wǎng)的發(fā)展方向更加注重分布式能源的建設(shè)。分布式電力能源具有經(jīng)濟(jì)、可靠、靈活和環(huán)保的特點(diǎn)，這種調(diào)度管理模式不僅有利于提高能源利用率，同時(shí)可以在促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，減少電力工業(yè)生產(chǎn)造成的污染排放。分布式電力系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，促進(jìn)了分布式電源管理功能和集中發(fā)電之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作，是電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。作為能源綜合管理調(diào)控的先進(jìn)技術(shù)，虛擬電廠結(jié)合了發(fā)電，儲(chǔ)能與數(shù)字通信系統(tǒng)，充分挖掘了經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“交能網(wǎng)”ID：jiaonengwang）

一、原理簡(jiǎn)介

虛擬電廠是通過(guò)先進(jìn)的信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，結(jié)合協(xié)調(diào)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)分析算法、優(yōu)化預(yù)測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)可再生能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、發(fā)售電側(cè)的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，每個(gè)部分與能源管理系統(tǒng)相連，當(dāng)作特殊電廠來(lái)參與電力市場(chǎng)交易和電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的管理系統(tǒng)。它與電力交易市場(chǎng)、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司、售電商、發(fā)電商、用戶、政策制造者相互聯(lián)系，與主要能源互聯(lián)網(wǎng)參與者進(jìn)行互動(dòng)。

圖1：一種典型的虛擬發(fā)電廠結(jié)構(gòu)[1]

目前，各個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)虛擬電廠的實(shí)質(zhì)有不同的解釋：“可自愈的微電網(wǎng)”、“不同類型的分散在中壓配電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)的分布式能源集合”、“帶有傳輸系統(tǒng)的發(fā)電站”、“多技術(shù)和多站點(diǎn)異質(zhì)實(shí)體”等。基于先進(jìn)的信息通信和協(xié)調(diào)控制技術(shù)，虛擬電網(wǎng)的功能模塊可以分為4個(gè)：

（1）市場(chǎng)管理模塊：基于市場(chǎng)接口管理、電力市場(chǎng)電價(jià)清算、電能交易管理等功能，參與多種電力市場(chǎng)（能源市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等）投標(biāo)，簽署多種交易協(xié)議（遠(yuǎn)期合同、期貨合同、雙邊交易合同）；

（2）組合管理模塊：根據(jù)天氣狀況、能源需求、市場(chǎng)環(huán)境等預(yù)測(cè)信息，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)分析，對(duì)申請(qǐng)加入虛擬電廠的發(fā)電上進(jìn)行優(yōu)化組合，冰根據(jù)發(fā)電商的報(bào)價(jià)、輸出功率等指定電力市場(chǎng)投標(biāo)策略及發(fā)電計(jì)劃表；

（3）發(fā)電商管理模塊：根據(jù)發(fā)電計(jì)劃表和電網(wǎng)實(shí)際狀態(tài)，協(xié)調(diào)虛擬電廠成員的優(yōu)化運(yùn)行，并對(duì)發(fā)電商狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控評(píng)估；

（4）數(shù)據(jù)分析模塊：為其他模塊提供數(shù)據(jù)分析支持和信息檢索服務(wù)，對(duì)市場(chǎng)電價(jià)、能源需求、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手決策等數(shù)據(jù)分析，行為決策對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響分析，運(yùn)營(yíng)安全性風(fēng)險(xiǎn)分析。

圖2：虛擬電廠交易體系[5]

二、特性分析

（1）電能生產(chǎn)高效、環(huán)保：虛擬電廠通過(guò)利用新型可再生能源和節(jié)能調(diào)控技術(shù)和完善的運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源與新能源之間的互補(bǔ)協(xié)同調(diào)度，輔助電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，最大程度地減少新能源發(fā)電的隨機(jī)波動(dòng)性，在保證電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性的基礎(chǔ)上提高新能源的利用率；

（2）具有地域分布上的分散性與運(yùn)行調(diào)度上的協(xié)同性：虛擬發(fā)電廠通過(guò)監(jiān)管控制中心對(duì)分布在不同區(qū)域的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行集中管理，有效整合各種特性的電源及用電負(fù)荷，對(duì)發(fā)電和用電單元實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效的控制；

（3）虛擬電廠不僅可以集合大量的分布式和可再生能源發(fā)電，進(jìn)行統(tǒng)一的管理和市場(chǎng)交易，還可以扮演售電商的角色，設(shè)計(jì)靈活的售電套餐；

（4）虛擬電廠通過(guò)整合發(fā)電側(cè)管理、需求側(cè)響應(yīng)、儲(chǔ)能管理、中央調(diào)度、電力交易，參與電力產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)并與各個(gè)環(huán)節(jié)的市場(chǎng)參與者形成互動(dòng)；

（5）虛擬電廠的資產(chǎn)具有虛擬性：虛擬電廠內(nèi)部的祖產(chǎn)并不一定屬于代理商，代理商與資產(chǎn)的關(guān)系主要是能量流的調(diào)度、貨幣流的分配和信息流的共享，類似于傳統(tǒng)電網(wǎng)的調(diào)度、交易中心與各發(fā)電廠的關(guān)系，虛擬電廠對(duì)管轄區(qū)內(nèi)的發(fā)電子產(chǎn)不一定具有所有權(quán)；

（6）虛擬電廠可實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)功率和管理控制的智能化：綜合氣象數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)信息，并對(duì)影響用電需求的因素進(jìn)行深入分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電側(cè)的輸出功率預(yù)測(cè)和用電側(cè)的用電功率預(yù)測(cè)；

（7）虛擬電廠屬于可持續(xù)發(fā)展的投資，具有建設(shè)投資的可持續(xù)性，即從建設(shè)投資形成到發(fā)揮其功能的整個(gè)生命周期內(nèi)，所接近或達(dá)到既滿足當(dāng)代人的需要，又不損害后代人需要能力的標(biāo)準(zhǔn)程度，具有生態(tài)環(huán)境相容性、技術(shù)情節(jié)性、經(jīng)濟(jì)合理性、社會(huì)公正性；

（8）虛擬電廠的實(shí)施有明顯的正溢出效應(yīng)即正外部效果，即由于行為主體發(fā)生某種活動(dòng)或行為，而對(duì)主題外的其他因素（具有生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等）所產(chǎn)生的沒(méi)有包括在預(yù)先行為目標(biāo)中的正面影響結(jié)果，具有無(wú)法預(yù)計(jì)性；

（9）生產(chǎn)產(chǎn)品具有特殊性：一般項(xiàng)目的實(shí)施都是為了獲得產(chǎn)品收益或者設(shè)備的使用效用，而虛擬電廠的建設(shè)是為了獲得節(jié)點(diǎn)收益，即節(jié)約下的電量乘以電價(jià)后的收益，因此在計(jì)算項(xiàng)目投資成本、費(fèi)用、收益方面有另一套方法。

三、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 電動(dòng)汽車

隨著能源供應(yīng)的日趨緊張，電動(dòng)汽車的迅速發(fā)展勢(shì)在必行，大量的電動(dòng)汽車儲(chǔ)能電池的無(wú)序充電將給電網(wǎng)造成負(fù)面沖擊。一體化電站的運(yùn)營(yíng)模式是指，建立包含有電動(dòng)汽車充換儲(chǔ)一體化電站和可中斷負(fù)荷的虛擬電廠控制模型；以運(yùn)行成本最小為調(diào)度目標(biāo)，運(yùn)用二進(jìn)制粒子群算法，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的經(jīng)濟(jì)調(diào)度。在虛擬電廠的控制下，充換儲(chǔ)一體化電站與可中斷負(fù)荷相互配合，可大大緩解高峰用電的緊張，起到削峰填谷的作用。

2. 智能園

園區(qū)通常是指諸如經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)或工業(yè)園區(qū)等獨(dú)立區(qū)域，園區(qū)主要為產(chǎn)業(yè)或技術(shù)發(fā)展聚集而設(shè)立的城市區(qū)域，可包括工業(yè)區(qū)、科技研發(fā)區(qū)和居住區(qū)等功能區(qū)。而智能園區(qū)則是在園區(qū)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)對(duì)園區(qū)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之成為具有低碳節(jié)能、供電可靠、友好互動(dòng)等特征的智能園區(qū)。虛擬發(fā)電廠對(duì)電力傳輸過(guò)程中的很多其它工作負(fù)責(zé)，比如負(fù)責(zé)制定發(fā)電時(shí)間表、限定發(fā)點(diǎn)上線、控制經(jīng)營(yíng)成本等，我們將其看作成一個(gè)帶有傳輸系統(tǒng)的發(fā)電站。虛擬電廠所負(fù)責(zé)的這些工作可以方便實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)運(yùn)行工程中的其他參與者取得聯(lián)系，并為其提供相應(yīng)的服務(wù)。虛擬發(fā)電站可以在電廠批發(fā)銷售電能的過(guò)程中與通信中心直接取得聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 與分布式光合示范區(qū)結(jié)合

虛擬電廠在分布式光伏發(fā)電中的應(yīng)用為整個(gè)示范區(qū)的運(yùn)作提供了一種經(jīng)營(yíng)模式的創(chuàng)新方案。經(jīng)營(yíng)模式的創(chuàng)新需求來(lái)自外部的政策推動(dòng)力和內(nèi)部的經(jīng)營(yíng)管理要求，虛擬電廠與分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)的經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求契合。同時(shí)，分布式光伏發(fā)電示范區(qū)為虛擬電廠提供了理想的應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)其未來(lái)發(fā)展前景展開(kāi)研究。

四、經(jīng)濟(jì)性分析

虛擬電廠有很大的節(jié)能潛力，使用過(guò)程中節(jié)省的電量可以與一座常規(guī)電廠的發(fā)電量相當(dāng)。

表1：虛擬電廠與常規(guī)電廠的比較

由上表可以看出，虛擬電廠節(jié)電過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)污染，且成本較低，能獲得顯著的碳減排效益和更高的經(jīng)濟(jì)效益。

我國(guó)北方冬季供暖期，大量熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組工作在 “以熱定電” 運(yùn)行模式下，造成了系統(tǒng)調(diào)峰能力不足，棄風(fēng)形勢(shì)嚴(yán)峻。能有效減少棄風(fēng)的風(fēng)電供熱由于經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題和調(diào)度平臺(tái)尚未完善，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。為此，將一定供熱區(qū)域內(nèi)的熱電廠、風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站組成虛擬電廠，并加入風(fēng)電供熱設(shè)備實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的“熱電解耦”。華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院基于虛擬電廠“熱電解耦”進(jìn)行了負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)效益分析，建立了虛擬電廠熱電負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度模型，對(duì)比了不同的虛擬電廠運(yùn)行策略，并采用自適應(yīng)免疫遺傳算法進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠內(nèi)部熱電負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度。通過(guò)算例分析，驗(yàn)證所建立模型的合理性與有效性：表明在虛擬電廠中加入風(fēng)電供熱設(shè)備的運(yùn)行策略可以有效地減少出力偏差與環(huán)保代價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)電供熱容量在一定范圍內(nèi)越高或風(fēng)光預(yù)測(cè)精度越高，虛擬電廠經(jīng)濟(jì)效益越好，同時(shí)體現(xiàn)了虛擬電廠作為一個(gè)利益整體的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

圖3：虛擬電廠“熱電解耦”組成結(jié)構(gòu)[6]

五、政策支持

虛擬電廠在國(guó)內(nèi)的發(fā)展離不開(kāi)國(guó)家的支持：

（1）2016年2月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布“關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)”，指出：建設(shè)能源生產(chǎn)消費(fèi)的智能化體系、多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)、與能源系統(tǒng)協(xié)同的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施。

（2）“十四五”能源電力發(fā)展重大問(wèn)題探討：深入推進(jìn)能源市場(chǎng)化改革，盡快建立完善現(xiàn)貨市場(chǎng)等機(jī)制”指出：虛擬電廠將成為整合利用用戶側(cè)資源的重要手段，促進(jìn)分布式能源高效利用。虛擬電廠是互聯(lián)網(wǎng)思維與前沿信息技術(shù)促進(jìn)能源電力系統(tǒng)業(yè)態(tài)創(chuàng)新的典型代表。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)逐步建成，“十四五”期間虛擬電廠有望迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)階段。基于商業(yè)模式創(chuàng)新，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)調(diào)度控制技術(shù)，對(duì)各類分布式能源、儲(chǔ)能、交互式用能設(shè)施進(jìn)行整合調(diào)控，作為一個(gè)特殊電廠參與電網(wǎng)運(yùn)行和市場(chǎng)交易，為電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，對(duì)未來(lái)提高分布式能源系統(tǒng)友好屬性、保障電力安全供應(yīng)大有裨益。

（3）2018年10月，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）召開(kāi)虛擬電廠工作組會(huì)議，組織研討了兩項(xiàng)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)編制工作。據(jù)了解，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)自中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司向IEC提交的虛擬電廠《架構(gòu)與功能要求》和《用例》兩項(xiàng)提案。國(guó)網(wǎng)董事長(zhǎng)舒印彪表示：“作為IEC在虛擬電廠領(lǐng)域立項(xiàng)的首批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它們將確立我國(guó)在虛擬電廠技術(shù)模式的主導(dǎo)作用和領(lǐng)跑優(yōu)勢(shì)。”

（4）2019年國(guó)家電網(wǎng)有限公司“兩會(huì)”提出，聚焦建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，守正創(chuàng)新、擔(dān)當(dāng)作為，打造“樞紐型、平臺(tái)型、共享型”企業(yè)，建設(shè)運(yùn)營(yíng)好“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，即為“三型兩網(wǎng)”發(fā)展戰(zhàn)略，加快打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略部署，提出到2021年初步建成公司及智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)，新興業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展，打造完善的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)模式的目標(biāo)。并計(jì)劃到2024年，形成共建共治共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，引領(lǐng)能源生產(chǎn)、消費(fèi)變革，實(shí)現(xiàn)涉電業(yè)務(wù)線上率90%。

六、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與案例介紹1. 北美

美國(guó)是最早研究虛擬電廠的國(guó)家，取得了大量的研究成果。美國(guó)以加利福尼亞州、佛蒙特州和紐約州3 個(gè)地區(qū)為代表：加利福尼亞州是美國(guó)開(kāi)展電力需求側(cè)管理最早的州；佛蒙特州是最早提出虛擬電廠概念并付諸實(shí)施的州，采用系統(tǒng)效益收費(fèi)模式，實(shí)現(xiàn)了在負(fù)荷增長(zhǎng)減少約一半的情況下，投資收益仍舊良好的局面。同美國(guó)一樣，加拿大也非常注重能效管理和虛擬電廠的建設(shè)。加拿大魁北克水電公司是北美最大的發(fā)電公司，通過(guò)虛擬電廠的控制，合理利用峰谷電價(jià)、可中斷電價(jià)等電價(jià)政策引導(dǎo)用戶盡可能在低谷時(shí)段用電，合理避開(kāi)高峰時(shí)段；同時(shí)吸收更多虛擬電廠參與者，采用技術(shù)更先進(jìn)的節(jié)電設(shè)備提高終端用電效率，從而節(jié)約電能。

2.澳大利亞

2016年，澳大利亞公用事業(yè)AGL宣布將要打造世界上最大的虛擬電廠，以此來(lái)連接澳大利亞南部1 000個(gè)電池組，為家庭和企業(yè)供電。這個(gè)虛擬電廠造價(jià)達(dá)2000萬(wàn)澳元，能夠存儲(chǔ)7MWh的電能，相當(dāng)于一個(gè)5MW的太陽(yáng)能調(diào)峰電廠。同時(shí)，澳大利亞可再生能源機(jī)構(gòu)表示，“有條件地承諾” 資助該電廠項(xiàng)目達(dá)500萬(wàn)美元。該項(xiàng)目所需的電池系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)將由美國(guó)的儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)商Sunverge提供。

AGL的首席執(zhí)行官表示：“我們相信這個(gè)項(xiàng)目能夠降低電費(fèi)，減少碳排放量，調(diào)節(jié)能源需求，有利于維持電網(wǎng)的穩(wěn)定?！痹擁?xiàng)目的相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，虛擬電廠將分成3個(gè)階段，共計(jì)18個(gè)月。有意愿參與該計(jì)劃的客戶能夠購(gòu)買一個(gè)5kW/7.7 kWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)。有充足資金的消費(fèi)者也可以期待一個(gè)7年的投資回收期。南澳大利亞能源部長(zhǎng)兼國(guó)庫(kù)部長(zhǎng)表示：“政府祝賀 AGL通過(guò)尋找新的方法來(lái)普及可再生能源的使用。同時(shí)，我們也鼓勵(lì)其他私營(yíng)部門考慮如何分配通過(guò)可再生能源生產(chǎn)的電力?！?/p>

3.德國(guó)

作為能源匱乏的國(guó)家，德國(guó)政府在虛擬電廠的發(fā)展方面也給予了高度重視。同時(shí)，在市場(chǎng)機(jī)制的推動(dòng)下，各大綜合能源服務(wù)公司積極開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)與服務(wù)，共同助力綜合能源系統(tǒng)的建設(shè)。

位于德國(guó)中北部的哈茨山脈的可再生能源示范項(xiàng)目——RegModHarz項(xiàng)目，是將新能源能效優(yōu)化領(lǐng)域的典型案例，而其中最引人注目的就是虛擬電廠部分。該項(xiàng)目所選定的哈茨地區(qū)，在分布式電力供應(yīng)方面擁有風(fēng)能、抽水蓄能、太陽(yáng)能、沼氣、生物質(zhì)能以及電動(dòng)車等多種方式，在輸配電方面主要有6家配電運(yùn)營(yíng)商、4家電力零售商以及1家輸電商運(yùn)營(yíng)。在該項(xiàng)目中，虛擬電廠與分散式電源進(jìn)行通訊連接，新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)是這一系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。此項(xiàng)目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠對(duì)于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應(yīng)。在考慮發(fā)電端的同時(shí)，同樣關(guān)注用電側(cè)的反應(yīng)，在哈茨地區(qū)的試樣中，家庭用戶安裝了能源管理系統(tǒng)，即“雙向能源管理系統(tǒng)”(簡(jiǎn)稱BEMI)。用戶安裝的能源管理系統(tǒng)能夠每15分鐘儲(chǔ)存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶每天的用電習(xí)慣，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M電廠的數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，BEMI系統(tǒng)還可以通過(guò)無(wú)線控制開(kāi)關(guān)的插座，當(dāng)電價(jià)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)無(wú)線控制來(lái)調(diào)控用電時(shí)間和用電量。

此外，萊茵集團(tuán)也開(kāi)始運(yùn)營(yíng)第一家商用規(guī)模的“虛擬電廠”，利用電力設(shè)備的無(wú)線鏈接和工程巨頭西門子公司設(shè)計(jì)的一套能源管理系統(tǒng)，萊茵集團(tuán)可以將數(shù)十個(gè)小型綠色能源設(shè)備的輸出組合在一起，將可再生能源發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力打包成較大的供應(yīng)量，再通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行交易，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電，并獲得補(bǔ)貼。在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，虛擬電廠的發(fā)電量可達(dá)80兆瓦。這些電力由該公司在歐洲最大的能源交易市場(chǎng)，位于萊比錫的歐洲能源交易所進(jìn)行銷售。萊茵-魯爾地區(qū)是人口密度最高的區(qū)域，這里設(shè)置了風(fēng)力渦輪機(jī)、屋頂太陽(yáng)能電池板以及其他一些可再生能源設(shè)備。而在多特蒙德發(fā)電廠操作員可以在辦公大樓里的電腦屏幕前，統(tǒng)籌安排這些設(shè)備的能量輸出。

4. 英國(guó)

英國(guó)Limejump公司已獲得英國(guó)能源管理局(Ofgem)的準(zhǔn)許，在國(guó)家電網(wǎng)的平衡機(jī)制中運(yùn)行虛擬電廠。一套由Anesco公司在Derbyshire開(kāi)發(fā)的10兆瓦Breach Farm電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)首次為平衡機(jī)制系統(tǒng)供電，為國(guó)家電網(wǎng)在電力供應(yīng)緊張期間提供額外的電源。而后殼牌新能源大舉支出，收購(gòu)了該公司Limejump。收購(gòu)?fù)瓿珊?，Limejump將成為殼牌的全資子公司。

5. 日本

福島核事故暴露出大規(guī)模集中式電力供給的脆弱性，日本由此下決心建設(shè)新一代電力系統(tǒng)和能源綜合管理，以實(shí)現(xiàn)電力需求側(cè)管理的智慧化向以可再生能源、蓄能為代表的小規(guī)模分布式能源體系轉(zhuǎn)型。但分布式電源如何動(dòng)態(tài)優(yōu)化組合、如何保證供需的實(shí)時(shí)平衡成為這一轉(zhuǎn)型的難題。2018年初，在能源互聯(lián)網(wǎng)的大背景下，需求響應(yīng)和虛擬電廠成為日本電力市場(chǎng)的新寵，二者不僅可以降低系統(tǒng)基本負(fù)荷和峰值負(fù)荷，彌補(bǔ)因核電大量關(guān)閉帶來(lái)的電力缺口，而且在負(fù)荷側(cè)增加了電源集成的互補(bǔ)性，降低了火電調(diào)峰需求，提高了可再生能源的利用率。同時(shí)，促使電網(wǎng)根據(jù)不同類型電源輸出特性實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置，推動(dòng)電網(wǎng)智能化提升。因此，需求響應(yīng)和虛擬電廠成為當(dāng)前日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)創(chuàng)新的一大亮點(diǎn)。

6. 中國(guó)

與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)虛擬電廠的概念出現(xiàn)得較晚，自 2005 年以來(lái)，江蘇和廣東已率先開(kāi)始了虛擬電廠的研究。2016年6月15日，江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)初步建成，該系統(tǒng)為2016年迎峰度夏期間，特高壓直流2160萬(wàn)千瓦滿功率輸送時(shí)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。蘇州地區(qū)已實(shí)現(xiàn)1100 MW容量的快切負(fù)荷能力即“虛擬電廠”資源。

2017年5月24日，世界首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”在江蘇投運(yùn)，整個(gè)系統(tǒng)涉及華東區(qū)域的8個(gè)特高壓直流子站，8個(gè)抽水蓄能子站，蘇州南部地區(qū)1個(gè)江蘇切負(fù)荷控制中心站、4個(gè)500 kV分區(qū)切負(fù)荷控制子站、252個(gè)電網(wǎng)側(cè)變電站以及810個(gè)負(fù)荷用戶控制終端。當(dāng)天，按照華東電網(wǎng)實(shí)戰(zhàn)演練安排，±800千伏錦蘇特高壓直流電被人工閉鎖，江蘇電網(wǎng)瞬間缺少300萬(wàn)千瓦電力供應(yīng)，通過(guò)“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”統(tǒng)一調(diào)度控制，實(shí)時(shí)填補(bǔ)了負(fù)荷缺口。該系統(tǒng)借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合，大大提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2017年12月，江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷示范工程二期擴(kuò)建投入運(yùn)行。2018年5月28日，由南瑞集團(tuán)承擔(dān)建設(shè)的國(guó)內(nèi)首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”三期擴(kuò)建工程投入試運(yùn)行。目前該工程可提升特高壓直流送電能力154萬(wàn)千瓦，年增利潤(rùn)約8400萬(wàn)元。累計(jì)增供電量49.896億千瓦時(shí)，累計(jì)新增銷售額27.4428億元，累計(jì)新增利潤(rùn)1.2474億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。在負(fù)荷控制能力方面，相當(dāng)于4臺(tái)百萬(wàn)千瓦火電機(jī)組，節(jié)省投資126.4億元，環(huán)境效益顯著。該系統(tǒng)在江蘇電網(wǎng)成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速負(fù)荷調(diào)控方式的根本性改變，起到了很好的示范作用。該成果已在山東、河南、上海、浙江、安徽、湖南6個(gè)省級(jí)電網(wǎng)推廣應(yīng)用。此外，10月11日，國(guó)網(wǎng)江蘇與蘇寧簽署了合作協(xié)議，雙方將在居民家庭電氣化推廣、智能家電高端應(yīng)用、綜合能源服務(wù)示范點(diǎn)等領(lǐng)域加強(qiáng)合作。項(xiàng)目鼓勵(lì)客戶利用家電海量微負(fù)荷參與電網(wǎng)互動(dòng)，建立“虛擬電廠”。

2018年1月，位于上海市黃浦區(qū)九江路上的寶龍大廈第八次參與了虛擬電廠試運(yùn)行。該項(xiàng)目由上海市經(jīng)信委牽頭、上海經(jīng)研院參與規(guī)劃設(shè)計(jì)、上海騰天節(jié)能技術(shù)有限公司參與實(shí)施的《上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范項(xiàng)目》已于2016年獲國(guó)家發(fā)改委批復(fù)，將在三年內(nèi)全面完成。

原標(biāo)題:虛擬電廠——打造數(shù)字化能源世界前言：21世紀(jì)以來(lái)，隨著世界能源儲(chǔ)量的緊缺和環(huán)境問(wèn)題的愈加突出，智能電網(wǎng)的發(fā)展方向更加注重分布式能源的建設(shè)。分布式電力能源