虚拟电厂在分布式能源中的应用

虚拟电厂在分布式能源中的应用

当前，社会发展对于电力能源的需求量逐渐提升。虚拟电厂的应用可对分布式的发电单元以及负荷高效管理。本文对虚拟电厂内容和组成结构进行简要介绍，并分析其对分布式能源控制方式，阐述虚拟电厂的实际运用。

标签：虚拟电厂;分布式能源;远程控制

引言：虚拟电厂属于先进的通信技术，利用软件系统，可实现对分布式能源的高效控制。当前，社会发展，对电能的需求变化较大，对电网的削峰填谷相关工作提出挑战，高效管理用电高峰，能够缓解电网用电负荷，下文重点介绍虚拟电厂在储能和分布式光伏当中的应用。

一、虚拟电厂概述

虚拟电厂的应用转变了分布式发电并网形式以及用户消费方式。借助智能技术、控制理论、通信技术，将分布式单元、储能系统以及可控负荷的加以聚合，统一调度，最终实现对发电、用电等资源优化协调控制，展现虚拟电厂配置资源方面的优势。虚拟电厂组成结构包括如下系统：风力发电、水力发电、光伏发电、储能、（工业、商业、家用）负荷，电动汽车、微燃气轮机，上述系统之间可借助通信系统，完成信息共享，系统可接收虚拟电厂指令，对各单元进行分别控制。图1为虚拟电厂结构图：

二、虚拟电厂对分布式能源的控制方式

使用传统控制方式，利用光伏发電、可控负荷、储能等系统，由于分布式发电各个单元具有功率波动，负载功率固定等特点。为实现精准负荷控制，通过储能系统，可迅速调节功率，按照供需特点，为分布式能源以及可供负荷并网之后，系统经济运行奠定基础。下文将按照光伏发电、可控负荷功率、负载功率实际变化进行调整，利用模糊控制虚拟电厂，精准控制负荷减载。

储能系统设计目的为完成负荷消减，实施精准控制。利用传统控制方式，将辅助空调的负荷抑制为目的，完成分布发电单元与用电负荷产生的功率波动二者之间产生的负荷偏差的消减。将实时电价考虑其中，保证负荷运行经济性，利用虚拟电厂，将分布式能源集中控制，通过模糊理论，将模糊电量设置为实时电价、负荷消减，并利用加权系数，将其看作控制器输出变量[1]。

三、虚拟电厂在分布式能源中的应用

（一）储能电站中的应用

虚拟电厂可通过储能电站的形式应用。电能存储方式包括电池、电感器、电容器等，其中电池储能系统，下文简称BESS，主要利用铅、锂电池作为储能

载体，在特定时间储存和提供电能，保证电能削峰填谷、过渡平滑并具备调频调压的功能。BMS也称电池管理系统，主要功能为，采集储能电池电压、电流、容量和温度相关信息，监测其运行状态，和监控系统CAN总线以及PCS相互连通，统一完成充、放电管理。其中BMS还具备电池保护、性能分析、均衡电压各项功能，可实时测量除蓄电池中上述信息，并建立诊断模型，获取电池情况诊断结果，最终估算出其放电时间。在储能单元当中，调度监控系统主要收集BMS 数据、配电柜数据和储能变流器中的数据，并发出对应指令，实现对储能系统的控制。利用此系统，能够提前预设电池的充电和放电时间，还能设定其运行模式。利用EMS作为能量调度系统，结合电网的峰谷特点，展开微网运行，对电网发电、负荷、运行等合理控制。

利用BESS系统，可将能量移动，以集中型、分散型等方式储存，有效改善风电和光伏存在的限发问题，保证发电经济性，控制瞬时功率发生突变的可能性，降低电网受到冲击。同时，利用微网系统，可自主设定运行目标，完成发配电系统的自我管理与控制，并能够和外部电网之间并网运行，还可单独运行。作为微网单元中的必要系统，储能系统可保证微网最终电力平衡，保证用电可靠性，完成离网、并网自由切换。利用储能系统还可对一次调频、二次调频实时控制，对负荷波动及时监测，快速对电网调度进行响应，保证电网中频率稳定。此外，储能系统还可结合电网中功率因数的变化，对其无功功率动态化调整，降低电网运行环节产生的能量损耗。

（二）分布式光伏电站

虚拟电厂的应用为分布式光伏的应用提供全新思路，同时，分布式光伏也为虚拟电厂提供应用平台。当前，利用虚拟电厂能够管理、监控分布式电源功能，可满足区域对分布式光伏管理需求，利用虚拟电厂中央控制系统以及监控平台，促使分布式光伏监管工作标准化。虚拟电厂适合应用在容量小、数量多、相互独立类型的分布式电源管理中。同时，虚拟电厂还可通过市场调节，利用价格机制，间接管理分布式电源，可减轻运维人员管理负担，促使电力这种特殊商品通过虚拟电厂在市场中灵活交易。此外，虚拟电厂还可促使负荷侧技术不断发展，主要包括全网规划以及协调管理相关机制，可探索出未来配电网分布光伏具体发展模式。

具体运用过程需要具备下述条件：第一，市场机制层面上，由于虚拟电厂存在较高商业价值，因此可吸引分布式光伏参与其中，利于电力市场不断完善，通过灵活市场，转化虚拟电厂技术，变为经济效益。因此，需要对电价机制灵活设定，吸引分布式电源也参与到电网的调度与运行过程，通过政府机构实施和主导虚拟电厂。在市场化前提下，打造分布式光伏示范区域，实现该区域发电、用电等效益的最大化。第二，在技术层面上，虚拟电厂需要具备储能和燃气轮机控制单元，能够和分布式光伏之间相互协调，利用统一化监控、通讯等平台，才可将虚拟电厂功能发挥出来。确保分布式光伏控制、通讯等符合虚拟电厂内部中控单元需求。中控单元既可为分布式电源，又可为储能管理以及需求侧管理。可保证虚拟电厂能统一调控分布式电源，同时，电源存在特定控制、通讯等能力，可借助标准化接口，将虚拟电厂在中控平台中接入，统一采集、监控分布式单元当中

电流、有功功率以及电压和无功功率各运行信息。故此，需在接入分布式电源位置设置控制端，实时向主站内传输电源监测信息，保证对分布式电源统一调度和全面监控[2]。

结束语：总之，基于虚拟电厂对分布式能源的控制方式，研究虚拟电厂在储能电站以及分布式光伏等当中应用，设计出远程控制系统，实现远程操控。在夜间低负荷或者电价低环境下将电力储存，电价高时向外输送电力，高效完成电能的削峰填谷。

参考文献：

[1]林洋.虚拟电厂下多种分布式能源的协调控制[J].中国新通信，2019，21（20）：163.

[2]万林.虚拟电厂下多种分布式能源的协调控制策略研究[D].华侨大学，2017.