能源物联网下虚拟电厂的运营机制及关键技术

来源：小九直播下载    发布时间：2023-10-30 10:53:37

　　在碳中和、碳达峰目标的驱动下，我国能源绿色转型进度加速。然而，新能源发电严重依赖于光照强度、风力强度等自然因素指标，总体上具有随机性、间歇性和波动性的特点；与此同时，新能源装机比例及用户侧间歇性负荷的进一步增长，对



　　传统“源随荷动”的运行模式亟须向“源荷互动”转变，“虚拟电厂”应运而生。



　　虚拟电厂顾名思义就是虚拟化的电厂，起到发出电能，参与能量市场；通过调节功率来参与辅助服务市场调峰、调频等作用。

　　其核心思想是依托互联网和现代信息通讯技术，把分布式电源、储能、负荷等分散在电网的各类资源相聚合，进行协同优化运行控制和市场交易，实现电源侧的多能互补、负荷侧的灵活互动，对电网提供调峰、调频、备用等辅助服务。



　　所以，虚拟电厂本质上是一套软件平台系统，它聚合了现有的分布式资源，并通过协同控制，参与电力市场。

　　虚拟电厂可以看作需求侧响应的延伸版。需求侧响应主要是削峰，主要是针对用户负荷；虚拟电厂则是削峰和填谷兼顾，部分具有储能特征，源、网、荷、储都包含在内。





　　协调控制多样化DG、可控负荷、储能、充电桩等分布式能源，实现对系统高要求的电能输出，保证电能质量和经济性；

　　构建不同应用场景下以经济性、可靠性、低排放性的多目标调度决策优化模型，采用遗传算法、模拟退火、神经网络等智能算法求解虚拟电厂不同时间尺度的运行调度策略；

　　依据历史负荷特征和负荷预测量，预测电网不同运行场景下多种资源响应的可信容量，针对电网的调控目标，基于多种资源的可信容量，自动分解为每种资源的调控指令，形成调控方案库，依据实际运作情况，自动生成调控指令；

　　对多元资源特性做多元化的分析，采用聚类算法、聚类中心识别技术，构建出针对电网不一样的需求场景的聚合资源库，并形成聚合资源调控的优先级顺序，为虚拟电厂协调控制提供支撑；

　　双向通信，接受各单元实时状态信息，发送控制信号。采用多种通信技术实现与其他平台和系统的无缝对接；

　　实现虚拟电厂对可控负荷、 DG等分布式能源的实时监测和控制，远程测量实时用户个人信息，合理管理数据，用户能直观看到消费或生产的电能及相应费用等信息。

　　依据外围条件的不同，虚拟电厂的发展可分为邀约型阶段、市场化阶段、自主调度型阶段。

　　我国虚拟电厂处于邀约型向市场化过渡的阶段。邀约型阶段运作机制：“邀约—响应—激励”模式：



　　▲资料来源：《虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述》_钟永洁等，《虚拟电厂参与调峰调频服务的市场机制与国外经验借鉴》_李嘉

　　在第二阶段，电力市场建设较为完善，负荷聚合商可以直接参与到电力市场进行交易，报价机制更为市场化。

　　虚拟电厂商业模式是参与现货市场、辅助服务市场，提供需求侧响应或容量服务赚取削峰填谷收入，或为通过优化管辖内用户用电计划，获取溢价分成。



　　欧洲和美国电力现货市场/辅助服务市场已很成熟，虚拟电厂已完全实现商业化。我国虚拟电厂发展处于试点示范应用阶段。



　　现阶段，我国的虚拟电厂多作为可控负荷聚合商，通过调度灵活性资源提供调峰、备用、需求响应等电力辅助服务，获得补偿收入。

　　目前江苏、浙江、上海、冀北等地区已开展虚拟电厂实践，主要响应资源包括储能设施、充电桩、居民、楼宇等。



　　▲资料来源：《虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述》_钟永洁等，《虚拟电厂参与调峰调频服务的市场机制与国外经验借鉴》_李嘉

　　电网调峰压力持续增加，2022年我国全国调度最大负荷为12.9亿KW，增速8.2%。按照这一个增速计算，中国电力企业联合会预计今年2023年全国最高用电负荷 13.7 亿千瓦左右，比2022年增加8000万千瓦左右。

　　据中电联预计，2025年全社会用电量达9.5万亿千瓦时，而最大负荷将达到16.3亿千瓦。考虑项目可行性，按照5%的可调节能力测算，虚拟电厂可构建的可调资源潜力按照响应能力需求容量、投资所需成本按1000元/千瓦计算，预计到2025年，虚拟电厂投资规模有望达815亿元。

　　能源智慧化已成全球能源转型重要趋势，作为能源智慧化的关键技术，虚拟电厂应用前景广泛，全球都在抢占先机、争取战略主动。

　　随着技术进步、政策完善，市场将逐步成熟，未来虚拟电厂的参与主体将更多元，运营规则日趋完善，政策支持更有力，经济收益更合理，市场竞争力更强，市场潜力巨大。

　　辰鳗科技作为能源物联网行业的一员，致力于成为国内领先的综合能源服务商。在虚拟电厂领域，未来辰鳗将利用数字化技术和智能能源系统来整合和优化分布式能源资源，以实现可持续能源的高效利用。

　　但也要注意到，国内相关产业刚刚起步，虚拟电厂标准体系还不够完善，缺少全国性的虚拟电厂平台，未来还有非常长的一段路要走。