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国网电科院陈立民:虚拟电厂在新型电力系统中的应用与思考

作者:数字储能网新闻中心 来源:数字储能网新闻中心 发布时间:2023-05-31 浏览:

中国储能网讯:5月24~26日,由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。

来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业,5417位嘉宾参加了本届大会,其中245家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

5月25日上午,国网电力科学研究院高级工程师陈立民受邀在用户侧储能与虚拟电厂专场分享了主题报告,报告题目为《虚拟电厂在新型电力系统中的应用与思考》。以下是报告主要内容:

陈立民:大家好!我和大家交流的题目是《虚拟电厂在新型电力系统中的应用与思考》,主要是以下几部分:一是政策背景,二是虚拟电厂,三是相关系统,四是典型案例。

目前虚拟电厂比较热门,大家参加相关会议活动也比较多,所以我这里的内容基本上与常规定义用户侧的虚拟电厂的内容做一些补充和再谈一下广义上的虚拟电厂,以及投资建设运营与政府、电网、交易等部门难免会有一些交互,有些比较关联紧密的信息化系统也给大家做一下分享,供参考了解。

政策背景方面,主要来源于30·60双碳目标,政府一方面调整产业结构减少能源消耗做到减少碳排放,另一方面咱们国家新能源发电和新能源汽车技术、产业在国际都是领先的,从资源禀赋来说,风光资源也非常丰富,参与双碳活动也是变被动为主动,避免在国际规则中对我们造成不利影响。从电网公司来说就是两个替代,电能替代和清洁替代,首先尽量用电能代替其他能源,然后再把煤电用风光零碳新能源尽量多替代。两部委近两年发布的风光水火储和源网荷储多能互补两个一体化政策就是尽量多用新能源,风光水火储侧重于电源侧和主网,以三北和西南区域大能源基地为主,源网荷储多能互补侧重于配网和用户侧,东部地区集中式与分布式并重,到园区级的源网荷储基本上等同于CPS。

分布式电源相关的政策,补充了电网调度以及配电自动化部分内容供大家参考。从整个新型电力系统来讲,解决电力电量平衡和故障应急处置,除了虚拟电厂也有其他一些手段,结合当地的一些资源禀赋以及能源政策,建设投资要做相应调整。

广义上来讲,虚拟电厂可以不局限在对分散式能源资源的整合构建层面,还可以站在另外的某个视角来看待,比如:站在电力交易的角度看,以独立身份参与电力交易的市场主体就可以作为一个“虚拟电厂”,尽管它可以包含分散式能源、火电厂、水电厂、集中式风电、光伏等;站在电网调度调峰的角度,一条并网线路上所有电源及可控负荷、储能、充电桩、蓄电池组等都可以构成一个“虚拟电厂”。 大型的园区尤其是高耗能产业的智慧能源管控系统也可以说是一个虚拟电厂。因此,从这个意义上讲,虚拟电厂是一种管理模式或者说是一套系统,通过配套的技术把分散在不同空间的发电装置、发电厂、储能电池和各类可控制(调节)的用电设备(负荷)整合集成,协调控制,对外等效形成一个可控电源系统。主要包括三种形式:1、集中式发电厂形式,在某个区域实现分散式能源资源(分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等)的聚合,形成一个虚拟电厂主体,参与电力交易及调峰调频等辅助服务;2、某个综合能源基地形式,包括火电厂、分散式光伏、分散式风电、储能、充电桩等“电源”聚合,形成一个虚拟电厂主体,参与电力交易及调峰调频等辅助服务;3、虚拟电力公司形式,某个省级发电公司、售电公司可以将相关签约独立电厂、虚拟电厂等整合为一个大型的“虚拟电厂”市场主体,参与电力交易及辅助服务。主要是调度和交易两个方面,有些虚拟电厂是交易中心为主建设,有些是电网公司营销部联合调度建设的,从电源侧来讲,把电源侧的一些新能源波动尽量减少,出力平滑连续供电,这样与可调节负荷的虚拟电厂匹配,通过信息化平台做到源荷两侧可观、可测、可调、可控,建立“电源+负荷”调度模式,实现从以往的“发电跟踪负荷”的单一运行控制模式发展到“源网荷储智能互动”的综合运行控制模式,提升电网备用、调峰、调频和弹性恢复能力。

虚拟电厂将来根据相关政策导向,聚合以及运营形式不同,智慧管理、控制、运营支撑的应用系统也不同,一般包括以下主要系统:1、集中监控系统;2、AGC/AVC及一次调频系统;3、电力交易辅助决策分析系统;4、成本及运营核算系统;5、智慧检修运维调度系统;6、统计分析结算系统。国外的一些做法确实比较好,也值得我们借鉴,但我个人认为我们国家有两个特殊情况,一是我们的电价不高,二是我们大电网互联非常坚强,像国外遇到恶劣天气大面积停电,让虚拟电厂有很大收益的这种机会基本不会发生,但通过虚拟电厂尤其是高耗能企业及时响应多消纳绿电并节能减碳还是没问题的。

与虚拟电厂紧密相关的系统主要是各省电网公司最近几年已经建成了省级智慧能源服务平台,互联网主入口供电服务有“网上国网”,综合能源能效服务有“绿色国网”,省级平台通过SCADA模块将一些分布式电源和可调节负荷监控后逐级聚合成虚拟电厂。主要是在需求响应功能模块,目前也做了一些调整,最开始建的是需求响应,然后是有序用电,目前正在做的是新型负荷管理系统,也是为了解决近两年发生的一些因极端天气引起的新能源供电不足问题。需求响应毕竟需要资金,有些地区甚至政策还不是特别完善,经费不足。新型负荷管理系统是国家两部委下发文件要求建设,也是结合有些用电大户,例如高耗能的冶炼行业,有些窑炉停电时间越长,遭受的损失也越大。帮助用户做好内部负荷分级管理,保障安全尽量减少停电损失。

按照电网公司的设想,智慧能源服务平台是最好的虚拟电厂聚合平台,如果计划与电网公司做对接聚合进行信息交互,建议关注一下相关技术规范,便于数据交互一起参与电网辅助服务。            

新一代电网调度技术支持系统对分布式电源感知监视更全面立体,数据监测采集颗粒度越来越细频率越来越快。源网荷储协调控制系统的是为了实现负荷资源化,改变电力资源由电源侧向负荷侧单向流动的配置模式,利用信息通信技术将可中断负荷、储能装置、综合能源网络、车联网以及各类智能设备逐层汇聚,形成可调度的负荷资源池,并通过市场机制促使电源侧、电网、负荷侧等相关市场主体积极参与电力系统资源优化配置,提高社会经济效益。

结合国家大能源基地的建设,电源侧风光水火储也类似于虚拟电厂,尤其在梯级水电站周边建设风光水一体化,全部零碳电力,即可以利用河流沿岸用地还可以利用水电站原有输电通道,改造升级加上抽水蓄能可以实现全天候跨季节供电的零碳虚拟电厂,可以考虑投资建设。与园区对接,尤其是高耗能企业,即解决能耗双控又解决自身碳资产管理和出口碳关税的问题。

这张架构图是我们研发的交易为主的虚拟电厂系统。

通过交易系统解决绿电需求,在调控聚合方面,除了管控系统我们也研发应用了性价比高的各监测控制点的终端装置,在在10KV并网点和低压区域分布式光伏聚合并网点加装多合一并网终端,能够正确接收并自动执行调度、配自主站下发的指令,对逆变器、PLC、本地集控系统等进行调节,从而实现AGC子站功能。

落实双碳目标离不开分布式光伏监控,在光伏台区通过现有“二合一”融合终端加装IPT雾网络分布式智能测控节点装置,导轨式安装香烟盒大小,完全分布式的方案,监控各个设备的运行互不干扰,信息的交互按照指定的测控周期进行,最小测控周期可达毫秒级别,完全满足时效性要求,性价比高真正实现万物互联,在增量台区可以与现有融合终端作为内嵌模块升级为“三合一”实现存量、增量分布式光伏的全覆盖,对下仍采用“融合终端-智能电表-逆变器”模式。IPT装置还可以应用在用户能耗监测、综合能源、新型负荷管理、配电自动化等业务领域。

这几页是我们在电网实际做过的跟虚拟电厂紧密相关的分布式电源群调群控项目案例。

时间原因我就与大家分享这些内容,谢谢!

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关键字:虚拟电厂

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