中国储能网讯：如今，虚拟电厂（VPP）的应用越来越广泛，并有助于塑造未来电网。

在2016年菲律宾总统选举之前，政府官员对于太阳能并网发电问题导致停电的可能性表示担忧。据当地媒体报道，可再生能源供应过剩引发了停电，该系统需要辅助服务（尤其是频率调节）以保持电力的流通。

菲律宾并不是唯一面临可再生能源为电网过度供应电力挑战的国家。在美国，夏威夷、亚利桑那州、太平洋西北部、德克萨斯州、加利福尼亚州都遇到了这样的挑战，而澳大利亚、德国、智利、英国和其他国家也遇到了类似的挑战。例如，亚利桑那州公共服务部门计划实施“反向需求响应”计划，以避免削减多余的可再生能源，而风力资源丰富的一些德克萨斯州公用事业公司在非高峰时段提供免费电力。

一家总部位于伦敦的碳信托公司努力计划召集一些能源公司研究采用储能系统降低将风能并入英国电网的成本。

如今，风力涡轮机、太阳能发电以及其他可再生能源正在全球生产更多的清洁干净的电力，但公用事业和系统运营商正面临着应对清洁能源过度供应的挑战。

直到最近，公用事业和电网运营商通过切换传统的基于化石燃料的快速增长储备来处理这种可再生能源变化以及其他现代电网平衡挑战。但随着电网采用可再生能源和其他形式的分布式能源的增长，需要更有效和碳中和的供需平衡方式。而这是虚拟电厂发挥作用的地方。

美国能源信息署指出，建设燃煤电厂的成本约为300万美元/MW。尽管天然气发电厂建设成本较低，约为900美元/千瓦，但这两种选择都带来相当大的环境和投资风险，以及造成发电辅助服务相关的大量浪费。另一方面，虚拟电厂提供了一个非常不同的未来，为分布式能源(DER)的业主提供财务和环境效益，同时保持电网的可靠供需平衡。其成本要低得多，大约为80美元/千瓦。

虚拟电厂可以替代传统的发电厂，同时提供更高的效率、更大的灵活性和更高的电网可靠性。

无需发电厂提供电力

Navigant Research公司将虚拟电厂定义为“一个依靠软件和智能电网通过连接零售和批发电力市场的聚合和优化平台远程自动调度和优化分布式能源的系统”。

虚拟电厂可以是基于云计算的中央或分布式平台，它们聚集、优化和控制各种不同的分布式能源发电，以表现就像传统的可调度发电站。虚拟电厂在没有物理设备的情况下提供电力。因此，可以取代传统发电厂、同时提供更高的效率，更大的灵活性和更高的电网可靠性。

在协调分布式发电、光伏、微电网、储能系统、可控和灵活负载以及其他分布式发电，虚拟电厂提供关键和快速增长的辅助服务。

旨在提供不依赖于分布式能源(DER)资产具体位置的灵活的电网服务，虚拟发电厂非常适合频率监管等应用（例如菲律宾的示例），需求响应、需求管理高峰和运营储备（欧洲二级和三级储备）。他们还代表分布式能源(DER)业主进行批发市场的能源交易，否则分布式能源(DER)业主将无法独自参与。虚拟发电厂可以充当分布式能源(DER)与不同能源交易大厅之间的套利交易。

这与分散式能源管理系统(DERMS)形成了鲜明对比， DERMS能够实现特定位置（例如与特定资产的位置绑定），主要是以分布为重点的电网服务。

频率调节/二次储备：解决可再生能源整合问题

由于风能和太阳能等可再生能源变化多端，因此难以预测，需要新的调度、控制和管理系统，以确保供应/需求的混合持续平衡。这消除了可再生能源引入能量平衡方程的不确定性。

“如果是一家输电运营商，并且在电网上获得大量的太阳能电能，比如在德国或加利福尼亚州，并且在光照不足时电力需求发生巨大变化，整个配电系统必须提高负载峰值，并不是为此而设计的。”Enbala行业解决方案副总裁Eric Young解释说。

风电也面临同样的挑战。可变因素导致辅助服务价格大幅度上涨，例如传统电网稳定电网所需的电力储备。

如今的虚拟电厂提供了一个理想的优化平台，以提供所需的电力供应和需求灵活性，以适应快速增长的可再生能源需求，平衡风能和太阳能间歇性并解决相应的供应预测误差 如果一个风力发电机产生的电能比预测的多，而另一个风力发电机产生的更少，则虚拟电厂将平衡这两者，从而产生更准确的预测。此外，风电成为市场上更可靠的电力容量来源。

在通常情况下，公用事业公司会启动大型低效的发电厂来弥补电力需求中的较少缺口。当需要5兆瓦的电力时，他们可能会建设一座容量为600兆瓦的天然气发电厂。通过虚拟电厂，当运营商要求5兆瓦的电力时，虚拟工厂将会做两件事：一是寻找减少负载的地方，因此可能不需要提供全部5MW的电力，二是采用通过电池放电或调度水电、风能或太阳能设施来自行发电的设施。

超越传统的需求响应计划

当风力停止吹动或云层遮挡阳光时，电力系统运营商需要灵活可靠的资源，可立即投入使用。处理转移负荷和过度发电的需要不仅仅是满足电力需求高峰。传统的需求响应计划（提前一天或几小时发布警报）无法支持快速响应时间，以保持当今不断发展的电网稳定和均衡。但虚拟电厂可以执行这个关键功能。

与典型的需求响应计划不同，虚拟电厂包含短期负载、分布式发电预测和汇总功能。他们执行接近实时的商业和住宅净负荷转移以提供电网所需的服务。在虚拟电厂的控制下，系统的需求可以被自动优化和调整，使得预先呼叫成为过去。

此外，虚拟电厂在没有电力公司或电网运营商支持的情况下做到这一点。虚拟电厂可以根据电网信号或价格信号自动做出响应。他们在不影响甚至被分布式能源聚集的客户注意的情况下实现这一目标。

“我们在虚拟电厂方面所做的并不是为了关闭传统发电厂，而是利用灵活的容量将需求转移到另一个时间，从而减少基本和高峰负载之间的差异。”Young说。

虚拟电厂有能力超越简单的负载削减，并利用持续的通信和双向控制来提供可调度的电网支持。因此，由虚拟电厂以次秒级响应速度策划的聚合分布式能源正在成为新的需求响应。

正如电网因双向供电而变化一样，电力需求管理也必须改变。正如人们如今所知道的，虚拟电厂的未来可能是需求响应的结束。公用事业公司和电网运营商将通过查看虚拟电厂和分散式能源管理系統(DERMS)来获得更多收益，以持续和双向管理连接到其电网的所有分布式发电。

转变高峰需求管理

当需求处于最高峰时，高峰需求仅占很小一部分时间，但使用减载和建设传统发电厂的成本很高，这些发电厂很少使用，但可以“以防万一”。在澳大利亚，电力网络的10％是为了这种并不频繁的高峰需求事件而构建的，而这种情况不仅影响公用事业部门和客户的效益，而且对环境也有影响。

虚拟电厂可以协调和控制更高效和更清洁的分布式能源，因此不需要过度建造或化石燃料电厂来平衡电力需求和供应。

虚拟电厂可以快速上升以保持平衡并避免更昂贵的传统电力。这减少了所需的传统电力资产的数量和持续时间。先进的虚拟电厂提供的快速、无影响的响应为系统运营商提供了依赖非常规业务储备所需的信心。虚拟电厂可以同时防止现有需求响应计划中常见的参与疲劳。这是虚拟电厂和需求响应之间区分的关键点。根据系统运营商的决定，虚拟电厂使用分布式能源来直接支持电网。随着呼叫变得更加频繁，需求响应参与者以一种相当可预测的、可测量的速率退出。另一方面，虚拟电厂利用整个电网的灵活性以不影响过程或舒适度的方式调整参与度，从而使其“始终开启”。

由虚拟电厂汇总和控制的分布式能源可以在需要时提供运营储备，同时还可以使客户更多地参与辅助电网服务市场。通过将分布式能源与市场联系起来，虚拟电厂提供可投入辅助市场的实时运营储备。这为参与者提供了经济回报，以及基于态势感知的能力，以立即适应不断变化的电网情况。

能源套利市场的竞价

如前所述，虚拟电厂具有运营收益和能源市场收益。作为分布式能源管理和市场之间的中介，虚拟电厂集合了各种各样的分布式能源，其目的是代表分布式能源供应商进行能源交易，因为分布式能源供应商无法独自参与能源市场。因此，虚拟电厂具有满足最终客户对服务需求的附加价值，这些服务有助于分散分布式能源的利用。

换句话说，虚拟电厂充当不同能源交易大厅之间的套利者。虚拟电厂可以通过使整个能源系统更加高效，特别是在竞争性电力市场中，消除对额外的传统发电厂的需求。这对使用虚拟电厂的系统服务的每个费率支付者都产生了积极的影响，因为虚拟电厂降低了基本负荷和峰值负荷之间的增量。电网规划者和运营商在缩小这一差距方面的信心越高，系统的容量因子越高，可实现的资本效率就越高。虚拟发电厂软件并没有把资金投入在这个问题上，而是利用每种资产的独特特性来提供以前难以理解的服务，并且几乎实时地提供服务。

通过虚拟电厂，客户可以保持控制。项目参与的灵活性和易用性使得大多数客户对项目具有高度的忠诚度。虚拟电厂不仅仅是给予和接受的交流，它是电力供应商和他们所服务的消费者之间的合作伙伴。“由于本地需求调整很少，如果有的话，可以感受到。”Young说，“参与者通常会联系虚拟电厂运营商，询问他们如何提供更大的灵活性和对服务的贡献。”（中国储能网独家编译，转载请注明来源，违者必究）