虛擬電廠在分布式能源中的應(yīng)用

袁勇

摘 要： 越來越多的分布式能源并入電網(wǎng)面臨著如何運(yùn)行管理的問題，本文講述的虛擬電廠（VPP），有效解決了這些問題。

關(guān)鍵詞： 虛擬電廠；分布式能源；應(yīng)用研究

近幾十年來，環(huán)境問題、日益增長(zhǎng)的能源需求和經(jīng)濟(jì)等導(dǎo)致全球的可再生能源（RES）的普及，幾種分布式發(fā)電（DG）的顯著增長(zhǎng)，可再生的DGS可能有機(jī)會(huì)參與能源市場(chǎng)。

虛擬電廠（VPP）可以被描述為“能源互聯(lián)網(wǎng)”，利用現(xiàn)有的電網(wǎng)來調(diào)整供電和需求服務(wù)。VPP通過使用一套復(fù)雜的基于軟件的系統(tǒng)，為最終用戶和分發(fā)實(shí)用程序提供最大的價(jià)值。它們是動(dòng)態(tài)的，實(shí)時(shí)提供價(jià)值，并可以對(duì)不斷變化的客戶負(fù)載做出快速反應(yīng)。VPP還可以通過預(yù)測(cè)，提前計(jì)量和計(jì)算機(jī)化控制以及執(zhí)行能源的實(shí)時(shí)優(yōu)化來匹配負(fù)載波動(dòng)。

VPP在智能電網(wǎng)的概念中起著關(guān)鍵的作用，通過VPP的快速控制系統(tǒng)或轉(zhuǎn)移負(fù)荷消耗，減少可再生能源的波動(dòng)性帶來的預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)。

1 虛擬電廠在分布式能源中的應(yīng)用介紹

分布式能源發(fā)電的具有間歇性，不均衡型等特點(diǎn)，如何有效的預(yù)測(cè)發(fā)電量以及如何高效的運(yùn)營(yíng)管理是越來越突出的問題。虛擬電廠能夠把分散的分布式能源、分布式儲(chǔ)能裝置、分布式負(fù)荷進(jìn)行集合，從而形成一個(gè)虛擬的發(fā)電個(gè)體，此時(shí)就像相同規(guī)模的實(shí)體發(fā)電廠一樣能夠自主的控制，同時(shí)能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供發(fā)電計(jì)劃、負(fù)荷需求及檢修計(jì)劃，并接收整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)度與管理，參與整體的競(jìng)爭(zhēng)。

2 虛擬電廠應(yīng)用技術(shù)分析

2.1協(xié)調(diào)控制與智能決策技術(shù)

分布式能源存在間歇性、不穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此它的發(fā)電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果難以把控，因此通過虛擬電廠對(duì)發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、負(fù)荷進(jìn)行綜合控制管理是最為關(guān)鍵的一環(huán)。一般有三種控制方式：集中控制、分散控制和完全分散控制。虛擬電廠采用集中控制時(shí)，所有單元的信息都需要通過控制協(xié)調(diào)中心進(jìn)行處理和雙向通信，采用能源管理系統(tǒng)（EMS）協(xié)調(diào)機(jī)端潮流、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能系統(tǒng)等，通過負(fù)載與功率預(yù)測(cè)、多目標(biāo)決策等技術(shù)找到最佳控制方案，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。分散控制方式能使虛擬電廠模塊化，改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的問題。完全分散控制方式使得虛擬電廠具有很好的擴(kuò)展性和開放性。

2.2 通信技術(shù)

虛擬電廠在對(duì)分布式能源進(jìn)行控制是通過先進(jìn)的通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，虛擬電廠作為控制中心，不但可以收到發(fā)電單元的狀態(tài)，而且還能發(fā)送控制指令。根據(jù)不同場(chǎng)合和要求，虛擬電廠要應(yīng)用不同的通信技術(shù)。在歐洲進(jìn)行的一些虛擬電廠項(xiàng)目中，主要應(yīng)用有互聯(lián)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、GPRS技術(shù)和IEC104協(xié)議通信技術(shù)等。

2.3 智能檢測(cè)技術(shù)

虛擬電廠采用智能檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過智能算法自動(dòng)測(cè)量負(fù)荷值的能源消耗量以及電力生產(chǎn)量，也就是通常說的自動(dòng)抄表，提前獲得電力需求信息。

2.4 海量信息處理技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代，虛擬電廠需要具備先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)優(yōu)化處理方法，以及智能分析和診斷技術(shù)。

3 虛擬電廠在分布式能源調(diào)度中的應(yīng)用案例

隨著虛擬電廠技術(shù)的不斷成熟，國(guó)外的儲(chǔ)能廠商和電力集成商開始進(jìn)入虛擬電廠領(lǐng)域。虛擬電廠業(yè)務(wù)涉及能效管理、節(jié)能合約、充電設(shè)施服務(wù)等等。

在2016年8月，AGL能源公司宣布在澳大利亞阿德萊德推出一個(gè)5MW的虛擬電廠計(jì)劃。該公司將向舊金山的Sunverge Energy提供1000戶家庭和企業(yè)的電池和光伏系統(tǒng)。這些系統(tǒng)將為消費(fèi)者支付3500澳元的費(fèi)用，預(yù)計(jì)在當(dāng)前分銷網(wǎng)絡(luò)關(guān)稅下將在7年內(nèi)償還。該計(jì)劃本身價(jià)值2000萬澳元，被列為世界上最大的虛擬電廠項(xiàng)目。項(xiàng)目通過制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的變化快速的反應(yīng)?？紤]發(fā)電端口的同時(shí)，虛擬電廠更加的關(guān)注用電側(cè)的反應(yīng)，通過虛擬電廠的作用進(jìn)行能源的合理調(diào)度，如圖2所示。

在該項(xiàng)目中，具體的構(gòu)架是各種分布式能源被分散代理，并且通過分布式能源接口傳遞其當(dāng)前的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息，匯總后傳遞給虛擬能源，進(jìn)而形成競(jìng)標(biāo)曲線，參與市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)的交易。通過上述的具體應(yīng)用例子介紹可以展示出虛擬電廠具有以下的技術(shù)特點(diǎn)：（1）聚合的分布式能源加入日間電力市場(chǎng)；（2）提供第三方備用輔助服務(wù)；（3）維持輸電和配電的電壓。

4 結(jié)束語

根據(jù)派克研究的2014年報(bào)告，VPP市場(chǎng)將在未來幾年內(nèi)持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，從2010年的52億美元增長(zhǎng)到2015年的近74億美元。在更積極的預(yù)測(cè)情況下，清潔技術(shù)市場(chǎng)情報(bào)公司預(yù)測(cè)，同一時(shí)期全球VPP收入可能高達(dá)117億美元。無論是從社會(huì)效益角度還是從國(guó)家電網(wǎng)角度來分析，通過虛擬電廠在分布式能源中的應(yīng)用，能夠保障分布式電網(wǎng)的運(yùn)行，緩解能源危機(jī)。分布式能源接入電力系統(tǒng)中所遇到的問題能夠通過虛擬電廠來解決，虛擬發(fā)電廠將多類型分布式電源和用戶負(fù)荷集成起來，對(duì)電網(wǎng)公司來說，擔(dān)負(fù)了一個(gè)可控發(fā)電廠的角色，極大減輕了電網(wǎng)公司對(duì)分布式電源運(yùn)行管理的壓力，有利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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