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虚拟电厂:打开数字化能源世界的关键钥匙

作者:中国储能网新闻中心 来源:山西复兴能源研究院 发布时间:2021-08-14 浏览:
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当前,“双碳”目标下,低碳经济与数字经济已成为全球未来发展的大趋势和大潮流。虚拟电厂运用先进的信息通信技术、大数据与软件系统,将分散且规模小、种类繁多的分布式能源聚合起来提高综合能效水平并参与市场交易,帮助转变用户单一角色、减少能源浪费,同时引导市场机制进一步创新,促进新能源消纳、实现平价上网和提高全社会能效,从而支撑能源系统向低碳高效转型,促进新能源产业结构重塑,助力全社会向“碳中和”目标良性发展。

联通“源网荷储”

虚拟电厂是电力市场的智能管家

虚拟电厂,是指利用先进的计量、通信、协调控制等技术,聚合分布式电源、储能系统柜、可控负荷、电动汽车等各类分布式资源形成有机整体,实现大量分布式能源的协同优化运行。从某种意义上讲,虚拟发电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式,为配电网和输电网提供管理和辅助服务。

虚拟电厂没有实体存在的电厂形式,而是相当于一个电力“智能管家”;从需求侧,可将虚拟电厂看做一个“拼多多”平台,这个平台上“拼”的“商品”是电力。虚拟电厂能在光伏、风电等新能源有间歇性时,通过储能装置把它们组织起来,进行集成调控,它是“互联网+源网荷储”一体化的数字化能源管理系统。虚拟电厂最大程度地平抑新能源电力的强随机波动性,提高新能源的利用率,是对多种分布式能源进行聚合、优化控制和管理,为电网提供调频、调峰等辅助服务,并能够参与电力市场交易的技术和商业模式。虚拟电厂打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。

聚合多种能源

虚拟电厂推动能源行业数字化转型

虚拟电厂将原本海量的无序资源变得高效有序可调节,提升了能源利用效率,主要体现在以下三个方面:

01、去中心化,虚拟电厂降低用户用能成本

虚拟电厂集控平台采用区块链技术,区块链能够为多能源系统提供一个去中心化的系统平台,可以实现自适应、去中心化的能源调度,大幅提升用电效率。通过在用电需求侧安装一些高用电能效的装置、减少终端用电需求以达到与建设实际发电厂相同的效果,或利用用户用电弹性缓解高峰时段电力供应紧张状况。企业接入虚拟电厂并参与调峰辅助服务市场后,调整了部分车间生产工序,不仅享受到低谷电价,还可以得到一笔调峰费用(政府给的需求响应补贴)。

02、削峰填谷,虚拟电厂提升新能源消纳能力

近几年逐渐增多的风能、光伏等新能源,由于其不稳定性给整个电网的安全性和可靠性也带来了巨大的挑战。虚拟电厂因为聚合了多种能源资源(包括可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式能源等等),构造了一个大型“充电宝”,可以在电网中扮演“正电厂”或“负电厂”的角色:既可以作为“正电厂”向系统供电调峰,又可以作为“负电厂”加大负荷消纳,配合系统填谷。在电源侧,通过蓄积传统发电机组和各类分布式发电系统,响应调峰指令,让出新能源消纳空间;在负荷侧,通过聚合工业用电、电动车充电桩,减小负荷峰谷差,提升电能利用效率。

03、数据赋能,虚拟电厂优化电网运行效率

虚拟电厂并未改变每个分布式电源并网的方式,而是通过先进的控制、计量、通信等技术聚合分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等不同类型的分布式能源并通过更高层面的软件构架实现多个分布式能源的协调优化运行。虚拟电厂一旦运行,将不断产生能源和交易数据。运行初期,主要是算法指导运行,后期随着虚拟电厂的数据不断增加,将演变成一个较大的数据流,进而达到大数据体量。获得海量数据后,可以利用大数据的算法,结合电网自身的约束,进一步优化协调控制。大数据技术可进行负荷预测、新能源出力预测,包括风电、太阳能;同时,利用大数据技术,可以寻找虚拟电厂内部能源向电网输出数据,与电网安全运行的最优配置信息。

虚拟电厂探索加快

能源数字化助力“碳中和”

虚拟电厂在21世纪初期,于德国、英国、西班牙、法国、丹麦等欧洲国家兴起,同期美国也推行与虚拟电厂意义类似的“电力需求响应”。目前,虚拟电厂在欧美发达国家有着较为成熟的发展。在欧美各国已有一些可供借鉴的小规模示范项目。与国外相比,国内虚拟电厂的概念出现得较晚,自 2005 年之后,江苏和广东已率先开始虚拟电厂的研究。2016年,江苏开始试点大规模源网荷友好互动系统;2018年,上海市黄浦区九开始虚拟电厂试运行。到目前为止,河北、浙江、广东等地已经建立了一批试点项目,比较典型的项目和做法如下:

01、河北省 “虚拟电厂”:水电热气多种能源互联互通

2019年12月11日,国内首个虚拟电厂国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投入运行。该示范工程一期实时接入与控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源,容量约16万千瓦,涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市,秦皇岛作为虚拟电厂综合试点,张家口、廊坊分别作为蓄热式电锅炉、大工业负荷专项试点。把能源互联网从“概念”推向“落地”,实现了以电为中心,热、气、水等能源互联互通,打造了能源互联网技术样板间。

02、浙江丽水绿色能源“虚拟电厂”:“零成本”调峰

2020年,丽水建成浙江省首个绿色能源虚拟电厂。丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内800多座水电站组成,利用光纤、北斗通信等新技术,将全域水电发电信息聚合,进行智慧调度。2021年3月,浙江电网首次远程控制丽水绿色能源“虚拟电厂”辅助电网调峰43万千瓦。经测算,此次“零成本”调峰,增加新能源消纳108万千瓦时,节约需求侧响应资金130万元,同时减少发电耗煤94吨,相当于实际减排二氧化碳253吨。

03、浙江平湖:全国首个县域虚拟电厂

2021年6月21日,浙江平湖县域“虚拟电厂”首次投入实战应用。该项目由国网平湖市供电公司搭建,利用源网荷储一体化虚拟电厂聚合了园区、光伏、热电联产自备电厂、储能电站、5G基站等6大类18小类源储荷资源,实现可调资源街道全覆盖、类型全覆盖。目前形成可提供日前、日内、实时合计可调负荷200兆瓦以上的资源池。该项目预计每年可节约3亿元电网新建投资成本,提高清洁能源消纳空间9600万度电量,可减少碳排放约7.6万吨。

04、广州市:出台虚拟电厂实施细则

2021年7月,广州市发布《虚拟电厂实施细则》,安排补贴资金3000万元,为激励用户参与并培育虚拟电厂需求响应市场。

来源:山西复兴能源研究院

关键字:虚拟电厂

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