虚拟电厂的概念及发展精编版
虚拟电厂的概念及发展
成效评估
美国加州虚拟电厂项目的实施，有效 提高了电力系统的效率和可持续性， 降低了能源成本。同时，该项目还促 进了清洁能源的消纳和利用，减少了 温室气体排放和环境污染。
案例三：中国广东虚拟电厂项目
项目背景
实施情况
中国广东地区经济发达，电力需求量 大，同时拥有丰富的分布式能源资源 。虚拟电厂项目作为广东电力发展的 重要方向之一，旨在通过整合分布式 能源资源，提高电力系统的安全性和 经济性。
信息通信技术
虚拟电厂依赖于信息通信技术实现数据的实时采 集、传输和处理，如何确保通信的稳定性和安全 性是技术上的关键问题。
市场挑战
市场机制不完善
01
当前电力市场机制尚不完善，虚拟电厂的商业模式和市场地位
尚未明确，这给虚拟电厂的发展带来了一定的市场挑战。
价格波动风险
02
虚拟电厂的运营受电力市场价格波动的影响较大，如何有效规
虚拟电厂的概念 及发展
目录
• 虚拟电厂概述 • 虚拟电厂的技术基础 • 虚拟电厂的运营模式 • 虚拟电厂的发展现状与趋势 • 虚拟电厂面临的挑战与机遇 • 虚拟电厂的实践案例
01
虚拟电厂概述
定义与特点
• 定义：虚拟电厂（Virtual Power Plant, VPP）是一种通过先进的信息通信技术和控制系统，将分布式能源、储能系统、可 控负荷等资源进行聚合和协调优化，实现统一管理和调度的智能化电厂。
虚拟电厂将实现跨区域联动，实现不同地 区、不同类型分布式能源的互联互通和协 同优化。
05
虚拟电厂面临的挑战与机 遇
技术挑战
1 2 3
分布式能源集成
虚拟电厂需要集成大量分布式能源，如光伏、风 电、储能等，如何实现高效、稳定的能源集成是 技术上的一大挑战。
虚拟电厂的概念及发展
此外,对于不具有不确定性的DER聚合,基于热电联产发电系统 和储能装置建立混合整数优化模型,并基于CPLEX软件进行了仿真;对 由电动汽车、可控负荷和联合发电系统以虚拟电厂方式聚合管理以 提供负荷频率控制功能进行了研究;基于虚拟电厂的直接负荷控制模 型并进行了实地测试;虚拟电厂的控制结构主要分为集中和分散控制。 在集中控制结构下,虚拟电厂的全部决策由中央控制单元———控制 协调中心(controlcoordinationcenter,CCC)制定。如图2所示,虚拟电 厂中的每一部分均通过通信技术与CCC相互联系,CCC多采用能量管 理系统(energymanagementsystem,EMS),其主要职责是协调机端潮 流、可控负荷和储能系统。 EMS根据其优化目标进行工作,其优化目标包括:发电成本最小 化、温室气体排放量最小化、收益最大化等。为达到上述优化目 标,EMS需要接收每一单位的状态信息并据此作出预测,尤其对于可再 生能源发电机组,如风力发电和光伏发电机组。此外,电网中可能发生 阻塞问题的信息在虚拟电厂运行的优化过程中也起到至关重要的作 用。根据接收到的信息,EMS可以选择最佳解决方案,优化电网运行。 集中控制结构最易于实现虚拟电厂最优运行,但扩展性和兼容性受到 一定的限制。 在分散控制结构中,决策权完全下放到各DG,且其中心控制器 由信息交换代理取代,如图3所示。信息交换代理只向该控制结构下 的DER提供有价值的服务,如市场价格信号、天气预报和数据采集等。 由于依靠即插即用能力,因而分散控制结构比集中控制结构具有更好 的扩展性和开放性。
虚拟电厂采用双向通信技术,它不仅能 够接收每一单元的当前状态信息,而且能够向 控制目标发送控制信号。应用于虚拟电厂中 的通信技术主要有基于互联网的技术,如基于 互联网协议的服务、虚拟专用网络、电力线 路载波技术和无线技术(如全球移动通信系统 /通用分组无线服务技术(GSM/GPRS),3G等)。 在用户住宅内,WiFi、蓝牙、Zigbee等通信技 术构成了室内通信网络。 根据不同的场合和要求,虚拟电厂可以 应用不同的通信技术。对于大型机组而言,可 以使用基于IEC60870灢5灢101或IEC60870灢5 灢104协议的普通遥测系统。随着小型分散电 力机组数量的不断增加,通信渠道和通信协议 也将起到越来越重要的作用,昂贵的遥测技术 很有可能将被基于简单的TCP/IP适配器或电 力线路载波的技术所取代。在欧盟VFCPP项 目中,设计者采用了互联网虚拟专用网络技术; 荷兰功率匹配器虚拟电厂采用了通用移动通 信技术(UTMS)无线网通信技术;在欧盟FENIX 项目中,虚拟电厂应用了GPRS技术和IEC104协 议通信技术;德国ProViPP的通信网络则由双 向无线通信技术构成。
虚拟电厂的概念思辨
在国家“3060”战略的指引下，我国以风光为代表的新能源发电发展极为迅猛，除了大规模集中式新能源快速发展，分布式新能源发电也进入了快速发展通道，据国家能源局统计，截至2023年9月，全国户用分布式光伏累计装机容量突破1亿kW，达到 1.05亿kW，助推我国光伏发电总装机规模超5亿kW，达到5.2亿kW。
仅以江苏为例，2022年以来，分布式光伏装机容量每月增长100万kW。
新能源发电出力的随机性、间歇性问题是新时期困扰电力系统运行的关键问题。
如何管理海量分布式发电，充分挖掘分布式资源电力电量平衡能力，应对大规模新能源接入，已经成为目前较为紧迫的现实问题。
“虚拟电厂”已经成为“双碳”目标下解决该问题的重要抓手。
国家层面已经颁布大量的虚拟电厂政策支持文件，同时在现实中也有大量的虚拟电厂建设案例，在现有政策文件中明确了虚拟电厂作为发掘用户侧资源的重要手段，如在2021年年底国家发展和改革委员会、国家能源局颁布的《电力并网运行管理规定》（国能发监管规〔2021〕60号）和《电力辅助服务管理办法》（国能发监管规〔2021〕61号）中明确了虚拟电厂的市场主体地位。
虚拟电厂通过应用先进的信息通信和控制技术，优化聚合大量的分布式资源参与系统优化运行，充分挖掘原先闲置的分布式资源，使其可观测、可管理，将有效助力新型电力系统运行。
据不完全统计，我国有数百家虚拟电厂正在规划、建设或运行中，其中绝大多数虚拟电厂的主要业务是参与需求响应。
从业务层面来说与常规的负荷或者负荷聚合商无异。
目前国内的虚拟电厂研究和应用存在一些基本概念的问题：如虚拟电厂与需求响应是什么关系；虚拟电厂与负荷聚合商有什么区别；虚拟电厂是否可以常态化运行；既然分布式光伏没有调节能力，虚拟电厂为什么要聚合分布式光伏。
这些问题给虚拟电厂领域的研究、建设和运行人员造成了一定的困扰，同时也影响了相应的市场交易或系统接入的规则制定。
本文从基本概念出发，力求厘清虚拟电厂、需求响应、负荷聚合商的基本概念及各概念间的联系和区别，同时围绕虚拟电厂资源分类、聚合和资源配置，建立对虚拟电厂的基本认知。
虚拟电厂
虚拟电厂的功能特征
由虚拟电厂的概念可知，在技术层面，虚拟电厂控制中心应具有如下 功能： 3）新能源发电功率预测功能。 综合短期及中长期气象数据及预报信息，对区域内的风电机组、太阳
能发电机组等的输出功率做出较准确的预测。
4）用电负荷预测及管理功能。 对区域内的用电符合进行较准确的预测，对多种因素对负荷需求的影 响规律进行分析，并且具有对整个电网调度运行的功能。
好的可扩展性和开放性，但是该结构对虚
拟发电厂内各发电或用电单元及由其组成 的子系统提出很高的要求，需要具备日常 运行管理、故障诊断与响应等较复杂的功 能。
虚拟电厂的关键技术：信息通讯技术
虚拟电厂要采用融合能源流与信息流的双向通信技术， 控制中心不仅可以接受各单元的当前状态信息，而且能 够向控制目标发送控制信号。应用于虚拟电厂中的通信 技术主要基于互联网的技术，如互联网协议的服务、虚 拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术。根据不同 场合和要求，虚拟电厂要应用不同的通信技术。在欧洲 进行的一些虚拟电厂项目中，主要应用有互联网虚拟专 用网络技术、移动通信技术、GPRS技术和IEC104协议通 信技术等。
虚拟电厂的功能特征
由虚拟电厂的概念可知，在技术层面，虚拟电厂控制中心应具有如下
功能： 5）数据管理及分析功能。 采集并分析处理区域中各对象的运行数据，如发电机组的出力和运行 效率、用电负荷随时间变化的规律等，并能对这些数据提供有效的检 索和调用手段。
6）电力市场中的经营能力。
包括建立区域内的发电费用、用电收益及安全约束模型，进行优化计 算，收集市场情报、制订发电计划、签订中远期市场交易合同等。
虚拟电厂的关键技术
虚拟电厂的关键技术：协调控制技术 虚拟电厂的运行控制结构可以分为： 1）集中控制 2）集中–分散控制 3）完全分散控制
虚拟电厂的概念和发展
虚拟电厂能够整合各类分布式 能源，提高可再生能源的消纳
能力，缓解能源供需矛盾。
优化资源配置
通过智能调度和优化算法，虚 拟电厂能够实现资源的优化配 置，提高能源利用效率。
降低能源成本
虚拟电厂的规模效应和协同效 应有助于降低能源成本，提高 能源产业的竞争力。
保障能源安全
虚拟电厂的灵活性和可调度性有 助于提高能源系统的安全性和稳 定性，减少对传统能源的依赖。
03 虚拟电厂的关键技术
能源管理系统
实时监控
能源调度
能源管理系统可以对各种能源进行实 时监控，包括电力、燃气、水等，确 保能源的合理使用和有效调度。
根据实时数据和历史数据，能源管理 系统能够进行智能调度，确保能源的 稳定供应和高效利用。
数据采集与分析
能源管理系统能够采集各种能源数据， 并进行深入分析，以发现能源使用的 瓶颈和优化潜力。
特斯拉能源公司是全球领先的电动汽车制造商，近年来也开始涉足虚拟电厂领域。
特斯拉能源公司的虚拟电厂项目通过整合电动汽车、太阳能和储能技术，实现了能 源的智能管理和优化利用。
该项目的成功实施，不仅提高了特斯拉能源公司的竞争力，也为全球虚拟电厂的发 展提供了有益的借鉴和参考。
06 结论与展望
虚拟电厂的重要性和意义
智能电网建设
作为智能电网的重要组成 部分，虚拟电厂有助于提 高电网的可靠性和稳定性。
02 虚拟电厂的发展历程
起源与早期发展
20世纪90年代
虚拟电厂概念首次提出，旨在通 过智能化的手段整合分散的分布 式能源资源。
21世纪初
随着可再生能源的发展和分布式 能源的普及，虚拟电厂逐渐受到 重视，开始在欧洲和北美地区进 行试点项目。
虚拟电厂总体规划建设方案
05
政策支持与市场推广策略
政策法规背景分析
国家能源政策
01
分析国家能源战略和电力发展规划，明确虚拟电厂在其中的地
位和作用。
环保法规要求
02
梳理环保法规对电力行业的具体要求，确保虚拟电厂建设符合
环保标准。
行业标准与规范
03
研究电力行业标准及规范，指导虚拟电厂的规划、建设和运营
。
财政补贴和税收优惠政策利用
结合可再生能源发电的波动性和不确定性 ，通过虚拟电厂的灵活调度，实现可再生 能源的最大化消纳。
提升电力系统稳定性与安全性
规划依据
通过虚拟电厂的快速响应和支撑能力，增 强电力系统的稳定性和安全性，降低或延 缓电网投资。
根据国家能源政策、电力发展规划以及地区 能源供需状况等，制定符合地区实际的虚拟 电厂总体规划目标。
网络安全防护
建立完善的网络安全防护体系， 确保虚拟电厂控制系统的网络安
全、数据安全和物理安全。
04
运营管理模式创新
市场化交易机制构建
建立虚拟电厂与电力市场的衔接机制
明确虚拟电厂在电力市场中的定位，制定市场准入、交易规则、监管措施等，保障其公平 参与市场竞争。
推行双边协商与集中竞价相结合的交易模式
06
环境影响评价及社会效益分 析
环境影响评价报告编制要点
明确评价范围和对象
包括虚拟电厂建设涉及的区域、工艺 流程、排放源等。
环境现状调查与分析
收集评价区域内环境现状资料，分析 主要环境问题。
环境影响预测与评价
预测虚拟电厂建设对环境的影响程度 ，包括空气、水、声、生态等方面， 并进行综合评价。
环保措施与建议
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虚拟电厂的概念和发展全版.ppt
并网和电力市场运营的目标考虑而来,DG占据DER的主要成分;而美国的虚拟电
厂主要基于需求响应计划发展而来,兼顾考虑可再生能源的利用,因此可控负荷
占据主要成分。因此,尽管虚拟电厂的概念已提出十余年之久,但对于虚拟电厂
的框架尚无统一的定义。
对虚拟电厂不同的定义,如虚拟电厂被定义为依赖于软件系统远程、自动
• 微网相对于外部大电网表现为单一的受控单元,通过公共耦合开关,微 网既可运行于并网模式,又可运行于孤岛模式。而虚拟电厂始终与公 网相连,即只运行于并网模式。
的虚拟电厂亦各具特色。欧洲现已实施的虚拟电厂项目,如欧盟虚拟燃料电池
电厂(virtualfuelcellpowerplant,VFCPP)项目、荷兰基于功率匹配器的虚拟电厂
项目、欧盟FENIX(f lexibleelectricitynetworktointegrateexpected)项目以及德
国专业型虚拟电厂(professionalVPP,ProViPP)试点项目,主要针对实现DG可靠
目前,国内有些文献将“能效电厂”称之为虚拟电厂, 这与文中所述“虚拟电厂”的概念有所不同,但二者 都属于广义上的虚拟电厂。能效电厂是指通过采 用高效用电设备和产品、优化用电方式等途径, 形成某个地区、行业或企业节电改造计划的一揽 子行动方案,降低用电负荷,等效产生富余电能,从 而达到与实际电厂异曲同工的效果。可以看出,
分配和优化发电、需求响应和储能资源的能源互联网;虚拟电厂被定义为与自
治微网相同的网络;虚拟电厂被定义为以直接集中控制方式聚合可控分布式能
源(controllabledistributedenergy,CDE)单位或主动用户网
(activecustomernetwork效节电,而 虚拟电厂的实现形式在于电源侧有效分配和管理 DG
虚拟电厂的概念与发展
虚拟电厂的概念与发展一、本文概述随着科技的快速发展和全球能源结构的转型，虚拟电厂这一新型能源管理模式正逐渐走进人们的视野。
本文旨在全面解析虚拟电厂的概念、特点、发展历程以及未来趋势，以期为能源行业的可持续发展提供新的思路和解决方案。
我们将对虚拟电厂的定义和基本原理进行阐述，帮助读者建立对虚拟电厂的基本认识。
接着，我们将回顾虚拟电厂的发展历程，分析其在全球能源市场中的地位和影响力。
随后，我们将深入探讨虚拟电厂的运营模式、技术挑战以及政策环境，展示其在提高能源利用效率、促进可再生能源发展等方面的优势。
我们将展望虚拟电厂的未来发展趋势，预测其在全球能源转型中的潜在影响。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解虚拟电厂的概念与发展，为推动能源行业的绿色、智能、高效发展贡献自己的力量。
二、虚拟电厂的基本概念虚拟电厂（Virtual Power Plant, VPP）是一种创新的电力系统运营模式，它将分布式能源资源（如太阳能光伏、风能发电、储能系统、可控负荷等）通过先进的通信技术和信息管理系统整合起来，形成一个可以像传统电厂一样参与电力市场运营和调度的虚拟电厂。
虚拟电厂并非实际存在的物理电厂，而是一个集成了多种分布式能源资源的虚拟集合体，它通过软件平台和高级算法实现对分散能源资源的统一管理和优化调度。
虚拟电厂的核心在于其聚合和优化的能力。
它可以将不同地理位置、不同类型的分布式能源资源进行整合，形成一个统一的、可调度的电源。
通过先进的通信技术和数据分析，虚拟电厂可以实时收集各分布式能源的运行数据，进行预测和优化，以满足电力系统的需求。
虚拟电厂还可以与电力市场进行交互，参与电力市场的买卖，为电力市场提供灵活、可靠的电力供应。
虚拟电厂的出现，不仅提高了电力系统的灵活性和可靠性，也为可再生能源的大规模接入和消纳提供了新的解决方案。
通过虚拟电厂，可以更有效地利用分散的能源资源，减少能源浪费，降低碳排放，推动能源结构的转型和升级。
虚拟电厂发展综述
随着可再生能源成为未来全球能源发展的主要方向，虚拟电厂成为一种实现可再生能源发电大规模接入电网的区域性多能源聚合模式。
首先对虚拟电厂进行概述，其次对虚拟电厂的研究现状和国内外的虚拟电厂示范项目进行综述，最后提出了虚拟电厂的关键技术问题，包括多代理系统、聚合管理方式、通信技术，并从分布式能源的互补性、动态组合、大数据技术、市场环境和合作机制等方面对虚拟电厂的未来研究进行了展望。
0引言随着电力需求的不断增长以及全球范围内能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻，传统能源发电的弊端日趋凸显。
在全球能源互联网概念下，“一带一路”、“一极一道”等战略建设均致力于解决能源问题。
由于风能、太阳能等清洁性高、发电成本降低，可再生能源成为了未来全球能源发展的主要方向。
随着全球能源互联网建设的推进，可再生能源的开发将迎来重大发展期。
分布式能源单独运行时，其出力随机性、间歇性和波动性较大。
当分布式能源接入目前的传统大电网体系时，电网的安全性和供电可靠性将会受到威胁。
为了实现分布式电源的协调控制与能量管理，可以通过虚拟电厂（virtual power plant，VPP）的形式实现对大量分布式电源的灵活控制，从而保证电网的安全稳定运行。
虚拟电厂通过将分布式电源、可控负荷和储能系统聚合成一个整体，使其能够参与电力市场和辅助服务市场运营，实现实时电能交易，同时优化资源利用，提高供电可靠性。
本文先对虚拟电厂的定义及控制方式进行概述，然后介绍虚拟电厂在模型框架、优化调度、运行控制、市场竞价4个方面的研究现状，以及国内外虚拟电厂的示范工程，并进一步指出虚拟电厂发展的关键技术问题。
最后对虚拟电厂的未来进行展望，分布式能源的互补性、虚拟电厂动态组合、大数据技术、市场环境和合作机制都使得虚拟电厂具有巨大的发展潜力。
1虚拟电厂概述虚拟电厂的提出是为了整合各种分布式能源，包括分布式电源、可控负荷和储能装置等。
其基本概念是通过分布式电力管理系统将电网中分布式电源、可控负荷和储能装置聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电网的运行和调度，协调智能电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。
虚拟电厂《架构与功能要求》标准号
虚拟电厂《架构与功能要求》标准号分析1. 虚拟电厂的概念虚拟电厂是指利用信息通信技术和智能化控制技术，将分散的可再生能源、储能设备、灵活负荷等能源资源进行优化组合，形成一个具有一定规模和特定功能的虚拟发电厂，实现能源的高效利用和灵活调度。
虚拟电厂的出现，符合能源转型的大趋势，对于解决可再生能源消纳、提高功率系统运行灵活性、促进能源多元化利用等方面具有重要意义。
2. 虚拟电厂《架构与功能要求》标准号解析虚拟电厂《架构与功能要求》标准号是对虚拟电厂的建设和运行提出的一系列具体要求和规范，目的是为了保障虚拟电厂的安全稳定运行，推动虚拟电厂技术的规范化和标准化。
这个标准号的出台，为虚拟电厂的发展提供了标准化和规范化的指导，有助于推动虚拟电厂技术的应用和推广。
3. 《架构与功能要求》标准号的重要性虚拟电厂《架构与功能要求》标准号的出台，对虚拟电厂的发展具有重要的指导和规范作用。
这个标准号的出台有助于提高虚拟电厂的规范化水平，对于虚拟电厂的建设、调度、运行等方面提出了具体的技术要求，有助于统一虚拟电厂的建设标准，推动虚拟电厂技术的规范化和标准化。
这个标准号的出台有助于提高虚拟电厂的安全性和稳定性，对于虚拟电厂的安全保护、应急控制等方面提出了具体的技术要求，有助于提高虚拟电厂的安全性和稳定性，保障虚拟电厂的安全运行。
再次，这个标准号的出台有助于提高虚拟电厂的智能化水平，推动虚拟电厂技术与智能电网、大数据、人工智能等技术的融合，有助于推动虚拟电厂的智能化发展。
4. 个人观点和理解《架构与功能要求》标准号的出台，对于推动虚拟电厂的发展具有重要的作用。
作为一项新兴的能源技术，虚拟电厂的建设和运行需要明确的技术规范和标准，而这个标准号的出台正好填补了这方面的空白。
我认为，只有加强对虚拟电厂的标准化和规范化建设，才能更好地推动虚拟电厂技术的应用和推广，为能源转型和电力行业的可持续发展提供有力支撑。
总结虚拟电厂《架构与功能要求》标准号的出台，对于虚拟电厂的发展具有重要的推动作用。
电气工程中的虚拟电厂技术研究
电气工程中的虚拟电厂技术研究在当今能源转型的大背景下，电气工程领域不断涌现出各种创新技术，其中虚拟电厂技术备受关注。
虚拟电厂并非是一个真实存在的物理电厂，而是一种通过先进的信息技术和智能控制手段，将各类分布式能源资源（如分布式发电、储能系统、可控负荷等）整合起来，实现协同优化运行的能源管理模式。
一、虚拟电厂的概念与构成虚拟电厂的概念最早源于上世纪九十年代，其核心思想是打破传统电力系统中发电、输电、配电和用电之间的界限，实现能源的高效利用和灵活调配。
虚拟电厂通常由分布式电源、储能设备、可控负荷以及能量管理系统等部分组成。
分布式电源包括太阳能光伏发电、风力发电、微型燃气轮机等，它们具有清洁、可再生的特点，但也存在输出功率不稳定、间歇性强等问题。
储能设备如电池储能、超级电容储能等，可以在电力充裕时储存能量，在电力短缺时释放能量，起到平衡供需、提高供电可靠性的作用。
可控负荷则是指那些可以根据电力系统的需求进行灵活调节的用电设备，如智能充电桩、可中断负荷等。
能量管理系统是虚拟电厂的“大脑”，它负责实时监测各类能源资源的运行状态，收集和分析数据，并根据电网的运行情况和市场价格信号，制定优化的运行策略，实现发电和用电的精准匹配。
二、虚拟电厂的工作原理虚拟电厂的工作原理可以简单概括为“监测分析决策执行”的过程。
首先，通过传感器和通信设备对分布式电源、储能设备和可控负荷进行实时监测，获取其运行参数和状态信息。
然后，能量管理系统对这些数据进行分析和处理，预测电力供需情况，并评估不同运行策略的经济性和可靠性。
基于分析结果，能量管理系统制定出最优的运行策略，包括分布式电源的出力计划、储能设备的充放电策略以及可控负荷的调节方案。
最后，通过控制指令将这些策略下发到各个能源资源设备，执行相应的操作，实现虚拟电厂的整体优化运行。
在实际运行中，虚拟电厂需要与电力市场进行紧密互动。
根据电力市场的价格信号，虚拟电厂可以灵活调整自身的出力和用电行为，在保障供电可靠性的前提下，实现经济效益的最大化。
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?微网的构成依赖于元件 (DG、储能、负荷、电力线路等 )的整合 ,由于电网拓 展的成本昂贵 ,因此微网主要整合地理位置上接近的 DG, 无法包含相对偏远和 孤立的分布式发电设施。虚拟电厂的构成则依赖于软件和技术 :其辖域(聚合 ) 范围以及与市场的交互取决于通信的覆盖范围及可靠性 ;辖域内各 DER 的参数 采集与状态监控取决于智能计量 (smartmetering) 系统的应用 ;DER的优化组 合由中央控制或信息代理单元进行协调、处理及决策。因此 ,引入虚拟电厂的 概念不必对原有电网进行拓展 ,而能够聚合微网所辖范围之外的 DG。
第八组：
前言
? 虚拟电厂”这一术语源于1997年ShimonAwerbuch博士在其著作 《虚拟公共设施:新兴产业的描述、技术及竞争力》一书中对虚拟公共 设施的定义如下:虚拟公共设施是独立且以市场为驱动的实体之间的一 种灵活合作,这些实体不必拥有相应的资产而能够为消费者提供其所需 要的高效电能服务。正如虚拟公共设施利用新兴技术提供以消费者为 导向的电能服务一样,虚拟电厂并未改变每个DG并网的方式,而是通过 先进的控制、计量、通信等技术聚合DG、储能系统、可控负荷、电动 汽车等不同类型的分布式能源(distributedenergyresources,DER),并通 过更高层面的软件构架实现多个DER的协调优化运行,更有利于资源的 合理优化配置及利用。虚拟电厂的概念更多强调的是对外呈现的功能 和效果,更新运营理念并产生社会经济效益,其基本的应用场景是电力市 场。这种方法无需对电网进行改造而能够聚合DER对公网稳定输电,并 提供快速响应的辅助服务,成为DER加入电力市场的有效方法,降低了其 在市场中孤独运行的失衡风险,可以获得规模经济的效益。同时,DER的 可视化及虚拟电厂的协调控制优化大大减小了以往DER并网对公网造 成的冲击,降低了DG增长带来的调度难度,使配电管理更趋于合理有序, 提高了系统运行的稳定性。
的虚拟电厂亦各具特色。欧洲现已实施的虚拟电厂项目,如欧盟虚拟燃料电池
电厂(virtualfuelcellpowerplant,VFCPP)项目、荷兰基于功率匹配器的虚拟电厂
项目、欧盟FENIX(f lexibleelectricitynetworktointegrateexpected)项目以及德
国专业型虚拟电厂(professionalVPP,ProViPP)试点项目,主要针对实现DG可靠
设计理念 构成条件 运行模式
? 微网采用自下而上的设计理念,强调“自治”,即以DG与用户就地应用为 主要控制目标,实现网络正常时的并网运行以及网络发生扰动或故障 时的孤岛运行。而虚拟电厂的概念强调“参与”,即吸引并聚合各种DER 参与电网调度和电力市场交易,优化DER组合以满足电力系统或市场 要求为主要控制目标,强调对外呈现的功能和效果。
虚拟电厂的概念与发展
? 1虚拟电厂的定义
?
目前,从整个世界范围来看,虚拟电厂的研究和实施主要集中于欧洲和北美。
根据派克研究公司(PikeResearch)公布的数据,截至2009年底,全球虚拟电厂总
容量为19.4GW,其中欧洲占51%,美国占44%;截至2011年底,全球虚拟电厂总容量
增至55.6GW。然而,欧洲与美国虚拟电厂的应用形式有着显著的不同,欧洲各国
能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与
外部电网并网运行,也可以孤立运行。微网技术的提出
旨在解决DG并网运行时的主要问题,同时由于它具备
一定的能量管理功能,并尽可能维持功率的局部优化与
平衡,可有效降低系统运行人员的调度难度。实际上,尽
管虚拟电厂和微网都是基于考虑解决DG及其他元件整
合并网问题范畴,但二者仍有诸多区别。
? 能效电厂的实现形式在于需求侧的有效节电 ,而 虚拟电厂的实现形式在于电源侧有效分配和管理 DG发电、储能充放电和可控负荷。
2虚拟电厂与微网的区别
?
虚拟电厂和微网是目前实现DG并网最具创造力
和吸引力的2种形式。对于微网的定义,国内一般认为:
微网是指由DG、储能装置、能量转换装置、相关负荷
和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个
并网和电力市场运营的目标考虑而来,DG占据DER的主要成分;而美国的虚拟电
厂主要基于需求响应计划发展而来,兼顾考虑可再生能源的利用,因此可控负荷
占据主要成分。因此,尽管虚拟电厂的概念已提
对虚拟电厂不同的定义,如虚拟电厂被定义为依赖于软件系统远程、自动
分配和优化发电、需求响应和储能资源的能源互联网;虚拟电厂被定义为与自
治微网相同的网络;虚拟电厂被定义为以直接集中控制方式聚合可控分布式能
源(controllabledistributedenergy,CDE)单位或主动用户网
(activecustomernetworks,ACN)的信息通信系统。
? 欧洲FENIX 项目将虚拟电厂的概念定义为 :虚拟电 厂聚合众多不同容量的 DER,通过综合表征每一 DER的参数建立整体的运行模式 ,并能够包含聚 合DER输出的网络影响。虚拟电厂是 DER投资组 合的一种灵活表现 ,可以在电力市场签订合同并 为系统操作员提供各种服务。
? 综合看来 ,虚拟电厂概念的核心可以总结为 “通信” 和“聚合 ”。虚拟电厂可认为是通过先进信息通信 技术和软件系统 ,实现DG、储能系统、可控负荷、 电动汽车等 DER的聚合和协调优化 ,以作为一个 特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管 理系统。图１中：Ｇ表示机组；Ｌ表示负荷。
? 目前,国内有些文献将 “能效电厂 ”称之为虚拟电厂 , 这与文中所述 “虚拟电厂 ”的概念有所不同 ,但二者 都属于广义上的虚拟电厂。能效电厂是指通过采 用高效用电设备和产品、优化用电方式等途径 , 形成某个地区、行业或企业节电改造计划的一揽 子行动方案 ,降低用电负荷 ,等效产生富余电能 ,从 而达到与实际电厂异曲同工的效果。可以看出 ,