德國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

:在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地德國(guó)，虛擬發(fā)電廠已經(jīng)“落成”?；蛟S未來(lái)需求側(cè)最好的商業(yè)模式就是虛擬發(fā)電廠。

當(dāng)能源互聯(lián)網(wǎng)概念正在國(guó)內(nèi)熱炒的時(shí)候，德國(guó)已經(jīng)完成了一些“能源互聯(lián)網(wǎng)”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。隨著棄核期限日益臨近，可再生能源特別是分布式能源比例的不斷提高，如何在原有的大電網(wǎng)中，高效的控制這些分散的小型“電廠”成為了近些年德國(guó)政府極力推動(dòng)的一項(xiàng)研究。

也就是說(shuō)，將成千上萬(wàn)的分散小型可再生能源整合為一個(gè)巨大的類似傳統(tǒng)電廠的可靠能源網(wǎng)絡(luò)，不再是一個(gè)夢(mèng)想，而是在逐步實(shí)現(xiàn)。

2008年，德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部啟動(dòng)了“E-Energy”計(jì)劃，目標(biāo)是建立一個(gè)能基本實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控的智能化的電力系統(tǒng)，而其中信息和通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)此目的的關(guān)鍵。E-Energy同時(shí)也是德國(guó)綠色I(xiàn)T先鋒行動(dòng)計(jì)劃的組成部分。綠色I(xiàn)T先鋒行動(dòng)計(jì)劃總共投資1.4億歐元，包括智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能消費(fèi)和智能儲(chǔ)能四個(gè)方面。為了分別開(kāi)發(fā)和測(cè)試智能電網(wǎng)不同的核心要素，德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部通過(guò)技術(shù)競(jìng)賽選擇了6個(gè)試點(diǎn)地區(qū)團(tuán)體。

在以ICT技術(shù)為基礎(chǔ)的一個(gè)強(qiáng)大的“能源互聯(lián)網(wǎng)”中，各種形式的發(fā)電廠和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、工業(yè)和私人用戶，都找到了屬于自己一個(gè)全新的市場(chǎng)角色，一個(gè)全新的商業(yè)模式應(yīng)運(yùn)而生。

在這個(gè)全新的結(jié)構(gòu)和功能的電力系統(tǒng)中，各種軟件、智能電表、儲(chǔ)能等新技術(shù)被應(yīng)用其中。在高效的使用“不穩(wěn)定”的可再生能源同時(shí)，更為關(guān)鍵的是實(shí)現(xiàn)了用戶側(cè)的管理。

在由“E-Energy”計(jì)劃支持的6個(gè)涉及能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中，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，就是將新能源最大化利用的典型案例，而其中最引人注目的就是將這些分散的新能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行虛擬集合、調(diào)配的技術(shù)，也就是我們所稱的“虛擬電廠”（Virtual Power Plant,VPP）。

沒(méi)有實(shí)體的電廠

顧名思義，“虛擬電廠”并不是具有實(shí)體存在的電廠形式，它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中物理上發(fā)電廠之間、以及發(fā)電和用電側(cè)之間的界限。

在德國(guó)，隨著新能源接入特別是大規(guī)模的分散式光伏、風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)的接入，毫無(wú)疑問(wèn)給電網(wǎng)的穩(wěn)定帶來(lái)了間歇性的沖擊，這樣也就對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度方式提出了新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)甚至是私人用戶都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。虛擬電廠的作用就是將新加入的新能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)等進(jìn)行有效的整合，通過(guò)一個(gè)控制中心實(shí)現(xiàn)管理，從而有機(jī)的參與到電網(wǎng)運(yùn)行中。

與此同時(shí)，虛擬電廠也不失為一種有效的響應(yīng)需求側(cè)的手段。通過(guò)在用電側(cè)安裝一些裝置比如智能電表，從而設(shè)計(jì)出符合客戶特定用能需要并具有經(jīng)濟(jì)性的電源組合，使得供需在發(fā)電和用電兩側(cè)達(dá)到平衡。

而德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部最終選擇RegModHarz項(xiàng)目作為“虛擬電廠”示范項(xiàng)目，是因?yàn)樵摰貐^(qū)可再生能源供電的比例超過(guò)德國(guó)平均2倍左右。在哈茨地區(qū)，總?cè)丝诩s為24萬(wàn)人，因?yàn)榈靥幧絽^(qū)，風(fēng)電資源較好。不僅風(fēng)機(jī)在此處較為普遍，抽水蓄能、太陽(yáng)能、沼氣、生物質(zhì)能以及電動(dòng)車等都成為電力供應(yīng)的一部分。在這個(gè)面積僅有2104平方公里的區(qū)域里，發(fā)電裝機(jī)總量約為200MW，此外主要有6家配電運(yùn)營(yíng)商、4家電力零售商以及1家輸電商。

首先，虛擬電廠與分散式電源進(jìn)行通訊連接，而與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場(chǎng)不同的是，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)非常必要。所以在此項(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)，虛擬電廠同樣關(guān)注的是用電側(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)，被稱為“雙向能源管理系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱BEMI）。

資料顯示，用戶安裝的能源管理系統(tǒng)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，此項(xiàng)目還采用了動(dòng)態(tài)電價(jià)，設(shè)置了9個(gè)登記的獎(jiǎng)懲制度。零售商將電價(jià)信息傳送到市場(chǎng)交易平臺(tái)，用戶可以知曉某個(gè)時(shí)刻的電價(jià)等級(jí)以及電力來(lái)源。因而，培養(yǎng)用戶良好的用電習(xí)慣，通過(guò)價(jià)格的方式進(jìn)行，可以讓對(duì)電價(jià)敏感的用戶根據(jù)電價(jià)的高低調(diào)整用電時(shí)段。為了保證用戶對(duì)于信息的獲取，在哈茨項(xiàng)目中還有一個(gè)專門的市場(chǎng)平臺(tái)，讓使用者可以較為便捷的獲取相關(guān)電力信息，對(duì)于當(dāng)前的電力需求、價(jià)格以及天氣對(duì)于未來(lái)需求的影響等信息進(jìn)行了集合。

其中，特別值得注意的是，虛擬電廠系統(tǒng)中，發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要。對(duì)于售買雙方，對(duì)于電力批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格、用電量、發(fā)電量信息的獲取都較為迫切。

這也就意味著，在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地德國(guó)，虛擬發(fā)電廠已經(jīng)“落成”。電源的聚合，其實(shí)際能效和經(jīng)濟(jì)效益均要高于單獨(dú)運(yùn)行這些電源。