考慮多元需求側(cè)資源的虛擬電廠構(gòu)建與運營技術(shù)分析

李東敬

（中電偉恒（北京）科技發(fā)展有限公司，北京 100000）

1 虛擬電廠的發(fā)展前景

與傳統(tǒng)的水力和熱力發(fā)電廠相比，在虛擬電廠的供電過程中，技術(shù)人員可以借助專業(yè)的技術(shù)手段，完成資源整合，并將其與相應(yīng)的機械設(shè)備結(jié)合在一起，構(gòu)建出一個較為完備的電力系統(tǒng)。同時，技術(shù)人員還能夠?qū)崟r了解用戶的用電需求，降低供電網(wǎng)絡(luò)的負荷。

虛擬電廠得到大面積應(yīng)用的原因在于，當前我國的電力消耗量逐年走高，當供電進入高峰期后，時常會出現(xiàn)較為嚴重的風險問題，還可能造成電力短缺[1]。

2 多元需求側(cè)資源虛擬電廠的構(gòu)建手段

2.1 組織框架

圍繞多元需求側(cè)資源構(gòu)建的虛擬電廠，通常包含通信基站、迷你燃料發(fā)動機、分布式供電設(shè)備和用戶等部分。但是需要重點關(guān)注的是，在分布式供電設(shè)備運轉(zhuǎn)的過程中，存在較強的不穩(wěn)定性。將其與通信基站聯(lián)合在一起，有利于提高供電質(zhì)量。盡管如此，迷你燃料發(fā)動機、通信基站及分布式供電設(shè)備等裝置，普遍具備體量小、電量高等特性。因此，此類設(shè)備無法實現(xiàn)電量的有效供應(yīng)。

在虛擬電廠運行過程中，不但要滿足人們的用電需求，還要實現(xiàn)資源的合理應(yīng)用。當前，我國大部分此類電廠的供電階段，技術(shù)人員可以利用調(diào)整電量單價等方法，調(diào)節(jié)電源的輸出和資源消耗，以實現(xiàn)資源的有效利用。同時，此類電廠在運轉(zhuǎn)時，由于分布式供電設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度與用戶需求不對，迷你燃料發(fā)動機處于工作狀態(tài)時，通信設(shè)備的放電量可以采用人工的方式優(yōu)化。但是需要注意的是，因為相關(guān)設(shè)備隸屬于通信產(chǎn)業(yè)，所以在虛擬電廠的建設(shè)階段，項目的主要負責人應(yīng)提前與相關(guān)企業(yè)進行合作，獲取通信基站的應(yīng)用權(quán)限。另外，應(yīng)根據(jù)簽訂條款中的內(nèi)容，調(diào)整基站的單價。技術(shù)人員在操控虛擬電廠時，應(yīng)采取內(nèi)部滲透的手段進行調(diào)節(jié)，根據(jù)市場的定價進行優(yōu)化，以確保電力企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟收益。

2.2 容量配比

在虛擬電廠的構(gòu)建階段，技術(shù)人員應(yīng)圍繞資源的供應(yīng)狀態(tài)，落實容量配比。與此同時，還需要重點研究電廠的電量儲備及運轉(zhuǎn)所需的資金成本。在虛擬電廠建設(shè)的初級階段，建廠金額、運行資金與電力儲備總量之間存在一定的必然聯(lián)系。其中，迷你燃料發(fā)動機和通信基站在運行過程中需要消耗的資金量，與電廠運營的金額息息相關(guān)，具體的金額算法如下。

2.2.1 建設(shè)預(yù)算

建設(shè)虛擬電廠時，技術(shù)人員可以與通信企業(yè)合作，以此獲取基站的采買和使用權(quán)，所以無需將其列入電廠的構(gòu)建總額。發(fā)電設(shè)備及迷你燃料發(fā)動機是需要重點考量的環(huán)節(jié)[2]?？偝杀拘枰獞?yīng)用以下公式運算：

其中，將虛擬電廠的建設(shè)總成本設(shè)為Cc，N為風電機組的總數(shù)，C為單個機組的單價，CD為初始未知數(shù)，R 為補貼總額，a為電廠的應(yīng)用總時長。

2.2.2 運維總額

與傳統(tǒng)電廠相同，在虛擬電廠的運轉(zhuǎn)過程中，也應(yīng)及時完成設(shè)備的檢測和養(yǎng)護，在計算運維總額的過程中，成本預(yù)算應(yīng)將迷你燃料發(fā)動機和風電設(shè)備的養(yǎng)護資金相加。演算等式：

其中，NC1為單一發(fā)電機組的運維總額，NC2為迷你燃料發(fā)動機的養(yǎng)護總額。

2.2.3 燃料消耗

區(qū)別于以往功率較大的發(fā)電設(shè)備，迷你燃料發(fā)動機具備開啟速度快、資金損耗量低等方面的優(yōu)點。在測算燃料消耗成本的過程中，啟動和關(guān)閉過程可以忽略不計。一般情況下，可以應(yīng)用函數(shù)方程式進行測算。假如各類發(fā)電設(shè)備在運行過程中，基準數(shù)據(jù)為平均值，迷你燃料發(fā)動機所需的成本消耗量：

其中，CA為特定狀態(tài)下迷你燃料發(fā)動機的成本消耗總額，B、M、H為設(shè)備的燃料參數(shù)，T為總時長。

2.2.4 基站成本

由于通信設(shè)備源自于通信企業(yè)，在相關(guān)設(shè)備的運行過程中，每完成一次充電和使用，就可能導(dǎo)致電源磨損，隨著時間的推移，電池的使用年限會隨之減少。此外，當電網(wǎng)暫停供電時，人們的正常通信也會受到干擾。在計算基站成本時，應(yīng)與通信企業(yè)的設(shè)置單價保持一致，但是當前通信設(shè)備的存儲量不可控，無法在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上調(diào)控和優(yōu)化。在基站成本的計算階段，如果設(shè)備的各項數(shù)據(jù)始終處于不變的狀態(tài)，通信基站總成本可以應(yīng)用下列公式計算：

其中，CS為在S周期內(nèi)虛擬電廠需要向通信企業(yè)支付的基站總成本，C為供電的總金額。

2.3 優(yōu)化方式

目前，在虛擬電廠的運轉(zhuǎn)過程中，獲取利益的方式通常有以下兩種。其一，虛擬電廠在規(guī)定的使用年限內(nèi)，根據(jù)市場調(diào)控選取最高的經(jīng)濟效益。其二，在單位狀態(tài)下，電廠的初始成本和運維總額。如果將虛擬電廠中的各類資源創(chuàng)建成多層的組織模組，那么第一層為電廠運轉(zhuǎn)過程中的收益總額，因變量為電廠的設(shè)備應(yīng)用量，分別為通信基站、迷你燃料發(fā)動機、分布式供電設(shè)備的個數(shù)。第二層為虛擬電廠的運行成本，因變量為電力輸出總量和單位放電量。

2.4 應(yīng)用手段

成本消耗量降低、穩(wěn)定度高、可循環(huán)應(yīng)用是多元需求側(cè)資源的主要特征。將其應(yīng)用在虛擬電廠的構(gòu)建階段，為電力企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟效益。但是，若電量供應(yīng)到達最高值時，能源的消耗量會不斷提升，當供電穩(wěn)定時，技術(shù)人員通常采用傳統(tǒng)的供電技術(shù)，舍棄需求側(cè)資源。

當虛擬電廠處于運行階段時，成本測算可以圍繞難度系數(shù)和市場的需求總量，應(yīng)用曲線跟蹤、峰值檢測、停電交易等手段，但是不同方式成本計算模式存在較大差異性。關(guān)于停電交易，虛擬電廠應(yīng)及時完成數(shù)據(jù)的傳輸，技術(shù)人員再根據(jù)相關(guān)內(nèi)容落實資源配比，成本可以根據(jù)電力消耗量測算。在應(yīng)用多元需求側(cè)資源時，電廠內(nèi)部的工作人員需要參考已知的數(shù)據(jù)，繪制二次函數(shù)模組，完成合約的編纂[3]。若用戶擁有用電需求時，便可與其簽訂用電合同，圍繞供電量，計算能源損耗量、成本總額。此外，還應(yīng)重點觀察相關(guān)資源能否滿足電力供應(yīng)條件，并根據(jù)數(shù)據(jù)和曲線，算出成本的附加值，圍繞增加數(shù)量和資源供電契合度，測算所需的資金總數(shù)，如果沒能到達期待值，可以根據(jù)實際情況進行優(yōu)化。

在虛擬電廠的構(gòu)建階段，如果電力供應(yīng)到達最大值，多元需求側(cè)資源的應(yīng)用會隨時間變化不斷增大。此外，技術(shù)人員需要及時完成單位報價，當電力消耗處于峰值，用戶應(yīng)該繳納更高的金額。在這一過程中，電廠的穩(wěn)定度也會出現(xiàn)一定變動，應(yīng)圍繞電廠的峰值、單位單價落實核算工作。用戶根據(jù)能源基站發(fā)布的價格和數(shù)據(jù)，應(yīng)用不同種類的交易方式，以核算需要繳納的總金額，滿足人們的用電需求。

2.5 配比方法

多元需求側(cè)資源通常源自于電能儲備和分布式電源，因為傳統(tǒng)能源在消耗的過程中，通常需要耗費較高的資金成本，不能確保資源的合理運用。由于我國的供電產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型的過程中，借助以往的手段調(diào)控需求側(cè)資源的消耗量，應(yīng)用高質(zhì)量的操作手段，將各類資源應(yīng)用到實處，有利于緩解電網(wǎng)的供電壓力，滿足人們的用電需求。

此外，在虛擬電廠的供電過程中，分布式供電設(shè)備能夠在滿足用戶用電需求時，借助高效的供電技術(shù)，幫助用戶獲取更多電力資源。在實際的運轉(zhuǎn)階段，負責電廠管理的工作人員可以應(yīng)用合理的手段，了解電力的消耗狀態(tài)，再圍繞不同的數(shù)據(jù)和圖像，觀察其變化情況，電能的存儲設(shè)備需要圍繞用電狀態(tài)挑選存在較大差異性的應(yīng)用手段[4]。

2.6 實際案例

已知虛擬電廠對外供電時，電廠能夠運轉(zhuǎn)的總時長為40 年左右，在建設(shè)的過程中，初期的成本投入為3500 萬元，其中分布式供電設(shè)備的額定容量約為100kW，在該裝置的運轉(zhuǎn)階段，購置總額為5000 元/kW，每年平均的養(yǎng)護總額為120 元/kW。迷你燃料發(fā)動機的額定容量為100kW，購置成本為1500 元/kW，每年平均的養(yǎng)護總額約為55 元/kW。

3 多元需求側(cè)資源虛擬電廠的運營技術(shù)分析

3.1 要求

關(guān)于多元需求側(cè)資源的應(yīng)用前景，技術(shù)人員可以結(jié)合當前電力行業(yè)的實際情況，設(shè)計不同種類的成交模式，根據(jù)差異性的需求，用戶可以選取不同種類的交易方式。此外，還需要遵守市場的成交法則，圍繞各類數(shù)據(jù)，幫助用戶選取合理的方法。比如，結(jié)合虛擬電廠等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方式，根據(jù)存在較強差異性的方向設(shè)計響應(yīng)體系。以能量存儲的方式，實現(xiàn)能源的合理應(yīng)用，以保證在能源供應(yīng)過程中，電力行業(yè)的經(jīng)濟增長速度不斷提升。

圍繞多元需求側(cè)資源的供應(yīng)對象，結(jié)合供電行業(yè)的目標個體分析數(shù)據(jù)，需要根據(jù)用戶的特點，進行數(shù)據(jù)分析，了解其行為喜好，應(yīng)用相應(yīng)理念完成信息整合，通過各類變量更新方案設(shè)計?，F(xiàn)階段，我國的各類電力企業(yè)通常采取先進的技術(shù)手段，區(qū)分供電方式，并應(yīng)用具有指向性的激勵手段增強產(chǎn)品與用戶的契合度[5]。反之，在虛擬電廠的運行過程中，可以借助各類紅外傳感裝置，將不同種類的設(shè)備融合在一起。

多元需求側(cè)資源的更新手段，可以從以下幾方面考量。其一，優(yōu)化電力企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基站構(gòu)建方式。其二，結(jié)合對癥下藥的觀念，挑選一類契合度更高的更新手段。比如，虛擬電廠在運行的過程中，應(yīng)用高效的手段，實現(xiàn)用戶的主管供應(yīng)，以滿足其用電需求。

3.2 技術(shù)

由于虛擬電廠隸屬于一類不會受外界影響的供電模式，在運轉(zhuǎn)的過程中，可以借助自主驅(qū)動的模式，提升資源的利用率和電力的供應(yīng)效率。一般情況下，虛擬電廠的構(gòu)建和運營都需要獲取外力的幫助，當供電產(chǎn)業(yè)恢復(fù)正常狀態(tài)后，虛擬電廠能夠利用合理的手段獲利。因此，為保證虛擬電廠的運營效率，應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上設(shè)立全新的交易模式，創(chuàng)建三位一體的操作系統(tǒng)，具體的操作步驟如下。

首先，構(gòu)建一類科技含量較高的交易模式，以滿足虛擬電廠的運營要求。其次，結(jié)合虛擬電廠的成交方式、配比手段、資源調(diào)度模式等環(huán)節(jié)，明確電廠運行過程中的各類參數(shù)。再次，當虛擬電廠正式進入穩(wěn)定狀態(tài)后，技術(shù)人員需根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)完成方案的優(yōu)化，調(diào)整成交手段，創(chuàng)建較為完備的運行結(jié)構(gòu)[6]。最后，圍繞電網(wǎng)的并入方式，完成調(diào)度程序、傾銷裝置、財會管理等環(huán)節(jié)的資源整合，將數(shù)據(jù)收集起來。結(jié)合虛擬電廠運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的各類交易信息，出臺并測繪更為完備的成交模式，以滿足不同系統(tǒng)的運維需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用。

在虛擬電廠的運營階段，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，調(diào)整電力供應(yīng)市場的運轉(zhuǎn)法則。隨著時代的發(fā)展，用戶的用電需求發(fā)生一定的變化。因此，可以根據(jù)實際情況，完成規(guī)則的重新劃分，技術(shù)人員應(yīng)圍繞當前的行業(yè)現(xiàn)狀，分析目標對象、定價方式、數(shù)據(jù)列舉、定價報價等方面的內(nèi)容，并將虛擬電廠融入市場主體。由于虛擬電廠本身具備較強的復(fù)雜性，技術(shù)人員需要重點考量其內(nèi)部的能源變化量，制訂更加健全的操作方法。圍繞虛擬電廠的供電方式以及自身具備的各類特征，在運營的過程中，技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況，制訂推動虛擬電廠發(fā)展的策略和模式。同時，結(jié)合虛擬電廠的運轉(zhuǎn)模式和設(shè)備特征，創(chuàng)建以其為基準的運行方式和推廣手段，在政府、電力行業(yè)等力量的幫助下，完成資源整合，將利益最大化，創(chuàng)建以虛擬電廠為中心的電力營銷方式[7]。

4 結(jié)語

在電力市場內(nèi)部，為全面提升供電的穩(wěn)定度和安全系數(shù)，技術(shù)人員可以利用多元需求側(cè)資源，構(gòu)建高產(chǎn)、高效的虛擬電廠。不但能夠保證電力的穩(wěn)定供應(yīng)，更能確保整個行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。目前，商業(yè)化是社會發(fā)展的主要方向，在虛擬電廠的供電和運營過程中，應(yīng)重點考量需求側(cè)資源，并將其應(yīng)用到實處，在節(jié)能降耗的過程中，實現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)的革新。