什么是虛擬電廠?

虛擬電廠的提出是為了整合各種分布式能源，包括分布式電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置等。其基本概念是通過分布式電力管理系統(tǒng)將電網(wǎng)中分布式電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置聚合成一個(gè)虛擬的可控集合體，參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來(lái)的價(jià)值和效益。虛擬電廠主要由發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能設(shè)備、通信系統(tǒng)構(gòu)成，如圖所示：

1)發(fā)電系統(tǒng)主要包括家庭型(domesticdistributedgeneration，DDG)和公用型(publicdistributedgeneration，PDG)這2類分布式電源。DDG的主要功能是滿足用戶自身負(fù)荷，如果電能盈余，則將多余的電能輸送給電網(wǎng);如果電能不足，則由電網(wǎng)向用戶提供電能。典型的DDG系統(tǒng)主要是小型的分布式電源，為個(gè)人住宅、商業(yè)或工業(yè)分部等服務(wù)。PDG主要是將自身所生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)，其運(yùn)營(yíng)目的就是出售所生產(chǎn)的電能。典型的PDG系統(tǒng)主要包含風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電裝置。

2)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以補(bǔ)償可再生能源發(fā)電出力波動(dòng)性和不可控性，適應(yīng)電力需求的變化，改善可再生能源波動(dòng)所導(dǎo)致的電網(wǎng)薄弱性，增強(qiáng)系統(tǒng)接納可再生能源發(fā)電的能力和提高能源利用效率。

3)通信系統(tǒng)是虛擬電廠進(jìn)行能量管理、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，以及與電力系統(tǒng)調(diào)度中心通信的重要環(huán)節(jié)。通過與電網(wǎng)或者與其他虛擬電廠進(jìn)行信息交互，虛擬電廠的管理更加可視化，便于電網(wǎng)對(duì)虛擬電廠進(jìn)行監(jiān)控管理。

虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)是什么?

根據(jù)虛擬電廠信息流傳輸控制結(jié)構(gòu)的不同，虛擬電廠的控制方式可以分為：集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式。

①集中控制方式下的虛擬電廠可以完全掌握其所轄范圍內(nèi)分布式單元的所有信息，并對(duì)所有發(fā)電或用電單元進(jìn)行完全控制。

②分散控制方式下的虛擬電廠被分為多個(gè)層次。處于下層的虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心控制轄區(qū)內(nèi)的發(fā)電或用電單元，再由該級(jí)虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心將信息反饋給更高一級(jí)虛擬電廠的控制協(xié)調(diào)中心，從而構(gòu)成一個(gè)整體的層次結(jié)構(gòu)。 

③在完全分散控制方式下，虛擬電廠控制協(xié)調(diào)中心由數(shù)據(jù)交換與處理中心代替，只提供市場(chǎng)價(jià)格、天氣預(yù)報(bào)等信息。而虛擬電廠也被劃分為相互獨(dú)立的自治的智能子單元。這些子單元不受數(shù)據(jù)交換與處理中心控制，只接受來(lái)自數(shù)據(jù)交換與處理中心的信息，根據(jù)接受到的信息對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。

虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度問題可以分為2種：

①內(nèi)部調(diào)度，虛擬電廠對(duì)自身內(nèi)部多個(gè)電源的容量配置或出力進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度;

②外部調(diào)度，由電網(wǎng)將虛擬電廠當(dāng)成一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

虛擬電廠與微網(wǎng)的區(qū)別在哪?

虛擬電廠和微網(wǎng)是目前實(shí)現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)最具創(chuàng)造力和吸引力的兩種形式。

對(duì)于微網(wǎng)的定義，國(guó)內(nèi)一般認(rèn)為：微網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。它能夠很好地協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源的技術(shù)矛盾，并具備一定的能量管理功能，但微網(wǎng)以分布式電源與用戶就地應(yīng)用為主要控制目標(biāo)，且受到地理區(qū)域的限制，對(duì)多區(qū)域、大規(guī)模分布式電源的有效利用及在電力市場(chǎng)中的規(guī)?；б婢哂幸欢ǖ木窒扌浴?/p>

虛擬電廠并未改變每個(gè)分布式電源并網(wǎng)的方式，而是通過先進(jìn)的控制、計(jì)量、通信等技術(shù)聚合分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等不同類型的分布式能源并通過更高層面的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行。它能夠聚合微網(wǎng)所轄范圍之外的分布式電源，更有利于資源的合理優(yōu)化配置及利用。

虛擬電廠未來(lái)是什么樣子的?

美國(guó)的一份報(bào)告指出，儲(chǔ)能使得虛擬電廠在未來(lái)幾年將“侵入能源市場(chǎng)”。報(bào)告認(rèn)為，一個(gè)功能全面的能量云的前提是虛擬電廠，虛擬電廠的增長(zhǎng)將使能源云成為一種交易平臺(tái)，參與者能夠在其中相互購(gòu)買和出售來(lái)自多個(gè)電源點(diǎn)的能源，基于虛擬電廠的能源云使得能源交易雙向互動(dòng)，而不是傳統(tǒng)意義上的能源單向流動(dòng)。
隨著國(guó)家對(duì)清潔能源和新興技術(shù)的發(fā)展的大力推動(dòng)，虛擬電廠將成為智能電網(wǎng)和全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中重要的能源聚合形式，具有廣闊的發(fā)展空間。\

1)分布式電源的互補(bǔ)性減少出力的不確定性。

由于可再生能源出力存在較大的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性，分布式電源的動(dòng)態(tài)組合問題亟待解決。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，三部委針對(duì)可再生能源聯(lián)合發(fā)布了“一帶一路”和“一極一道”發(fā)展戰(zhàn)略，“一帶一路”沿線各國(guó)都具有豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)能資源，“一極一道”更是推進(jìn)了大型可再生能源基地電力送出以及各大洲之間電力交換。能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略推進(jìn)跨境電力與輸電通道建設(shè)，積極開展區(qū)域電網(wǎng)升級(jí)改造合作，充分發(fā)揮不同區(qū)域內(nèi)分布式電源的時(shí)差互補(bǔ)和季節(jié)互補(bǔ)特性，提高可再生能源的利用率和虛擬電廠的效益。

2)多個(gè)分布式單元靈活地進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合組成虛擬電廠。

虛擬電廠與微電網(wǎng)的最大區(qū)別在于構(gòu)成虛擬電廠的多個(gè)分布式發(fā)電單元不一定在同一個(gè)地理區(qū)域內(nèi)，其聚合范圍以及與市場(chǎng)的交互取決于通信能力和可靠性。多個(gè)分布式發(fā)電單元按照一定的規(guī)則或目標(biāo)進(jìn)行聚合，以一個(gè)整體參與電力市場(chǎng)或輔助服務(wù)市場(chǎng)，最后將利益分配給每個(gè)分布式發(fā)電單元。虛擬電廠作為中介，根據(jù)動(dòng)態(tài)組合算法或動(dòng)態(tài)博弈理論等規(guī)則對(duì)多個(gè)分布式發(fā)電單元靈活地進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合。動(dòng)態(tài)組合的實(shí)時(shí)性和靈活性可以避免實(shí)時(shí)不平衡所帶來(lái)的成本問題以及由于電廠停機(jī)、負(fù)荷和可再生能源出力預(yù)測(cè)失誤時(shí)所導(dǎo)致的組合偏差問題。

3)大數(shù)據(jù)對(duì)可再生能源進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高虛擬電廠數(shù)據(jù)處理速度。

大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在可承受的時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)的IT技術(shù)、軟硬件工具和數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行感知、獲取、管理、處理和分析的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)可進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)和可再生能源出力預(yù)測(cè)，包括風(fēng)能和太陽(yáng)能。風(fēng)能預(yù)測(cè)非常必要，因?yàn)閿?shù)據(jù)顯示在用電高峰期，風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際產(chǎn)能變化幅度很大。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)太陽(yáng)能和風(fēng)能需要分析大量數(shù)據(jù)，包括風(fēng)速、云層等氣象數(shù)據(jù)。同時(shí)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理虛擬電廠內(nèi)的各種信息，能有效提高數(shù)據(jù)交換與處理中心的處理速度，為虛擬電廠的數(shù)據(jù)交換與處理中心提供各子系統(tǒng)實(shí)時(shí)、精確的數(shù)據(jù)信息流。

4)虛擬電廠參與多種市場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和競(jìng)價(jià)。

虛擬電廠通過對(duì)多個(gè)分布式單元進(jìn)行聚合成為一個(gè)整體參與電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，既可以發(fā)揮傳統(tǒng)電廠出力穩(wěn)定和批量售電的特點(diǎn)，又由于聚合了多種發(fā)電單元而具有較好的互補(bǔ)性。虛擬電廠所參與的電力市場(chǎng)包括日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等，由此可建立日前市場(chǎng)、雙邊合同、平衡市場(chǎng)及混合市場(chǎng)等多種市場(chǎng)模型。考慮虛擬電廠中可再生能源出力、負(fù)荷和實(shí)時(shí)電價(jià)等不確定因素，在不同市場(chǎng)環(huán)境下建立調(diào)度和競(jìng)價(jià)模型，使虛擬電廠具有更廣泛的適用性。

5)基于博弈論建立科學(xué)的合作機(jī)制，確保虛擬電廠的穩(wěn)定性。

博弈論主要研究存在利益關(guān)系或沖突的多個(gè)決策主體，根據(jù)自身能力和了解的信息，如何各自進(jìn)行有利于自己或決策者群體的決策的理論?；诓┺恼摚J(rèn)為虛擬電廠內(nèi)的所有發(fā)電和用電單元和虛擬電廠與外部所有運(yùn)營(yíng)商均為合作博弈。根據(jù)合作博弈理論制訂科學(xué)的合作機(jī)制，包括虛擬電廠內(nèi)部聚合的多個(gè)發(fā)電或用電單元之間的合作機(jī)制和虛擬電廠與集成運(yùn)營(yíng)商、配電網(wǎng)或輸電網(wǎng)以及電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)者之間的合作機(jī)制，保證所有參與者的合理收益，使參與者保持長(zhǎng)期的參與積極性，確保虛擬電廠的穩(wěn)定性。