淺談虛擬電廠技術(shù)現(xiàn)狀及展望

摘要：在新時期環(huán)境下，人們對電力能源的需求不斷提升，為了滿足人們的電能需求，越來越多的供電系統(tǒng)和電力工程飛速發(fā)展。這一方面推動了電力事業(yè)的發(fā)展，另一方面也導(dǎo)致電力市場管理難度的增加。為了更好實現(xiàn)電力市場高質(zhì)高效管理與服務(wù)，虛擬電廠逐漸得到了開發(fā)與使用。本文就虛擬電廠技術(shù)現(xiàn)狀進行分析，并對此技術(shù)發(fā)展提出展望，來對此技術(shù)進行深入認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：虛擬電廠；技術(shù)現(xiàn)狀，技術(shù)展望

0引言

近年來，虛擬電廠得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注與研究，它借助的信息化通信技術(shù)以及軟件系統(tǒng)實現(xiàn)分布式的發(fā)電、可控的負(fù)荷和儲能系統(tǒng)等能源資源的有效聚合。在虛擬電廠中，關(guān)鍵性技術(shù)包括了協(xié)調(diào)控制的技術(shù)、信息通信的技術(shù)和智能計量的技術(shù)等，它為配電網(wǎng)以及輸電網(wǎng)實現(xiàn)了現(xiàn)代化管理與輔助服務(wù)的手段。此技術(shù)目前得到了迅速發(fā)展，也取得了一定的成果，而其具有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，仍然還需要不斷加強研究。

1.虛擬電廠技術(shù)概述

虛擬電廠的提出已經(jīng)有十余年了，在北美和北美等國家已經(jīng)開展了一系列的項目研究，如荷蘭功率的匹配器和FENIX等項目。而目前對虛擬電廠的定義還沒有統(tǒng)一的意見。按照虛擬電廠運行的特點，可以把虛擬電廠概述成通過的計量、控制和通信等，把風(fēng)電、電動類汽車、光伏的發(fā)電和儲能等各分布式的能源實現(xiàn)聚合，并統(tǒng)一參與到電力系統(tǒng)的調(diào)度以及電力市場的運營中，將電力市場的價格信號當(dāng)作驅(qū)動，通過的控制手段對分布式的能源以及大電網(wǎng)沖突實現(xiàn)協(xié)調(diào)，對分布式的能源電網(wǎng)性能提升，促進能源的利用效率以及清潔度提升。

通過虛擬電廠能夠?qū)邆潆姎饴?lián)系、區(qū)域中各種分布式的能源靈活整合，對各類分布式的能源運行的功能特性實施綜合，從而達到對這些分布式的能源配置至優(yōu)化效果。相關(guān)運營商借助虛擬電廠可以把用戶側(cè)的熱電、風(fēng)電、水電、光伏的發(fā)電和可控用能的用戶實現(xiàn)有效整合，把電能向用戶及時分配與傳輸。

2.中低壓開關(guān)柜電弧光短路故障原因分析

2.1國外發(fā)展的現(xiàn)狀

在21世紀(jì)的初期，歐美地區(qū)就開始對虛擬電廠的研究，它主要的目的是對逐漸增加分布式的發(fā)電實現(xiàn)有效整合，降低它對整體電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊。對此技術(shù)研究的參與國有很多，主要有美國、法國、德國、英國和丹麥等一些發(fā)達的國家在研究虛擬電廠中存在方向的不同，主要可以分作兩類，一類是以歐盟電力FENIX的項目作為代表的技術(shù)路線，研究的是分布式的發(fā)電廠如何實現(xiàn)并網(wǎng)與電力市場的運營，主要目的是為了讓分布式的發(fā)電廠能夠更加充分、更加安全和更加高效地在電力市場內(nèi)參與；另一類技術(shù)代表是美國，其對需求響應(yīng)的計劃以及可再生的能源利用更加關(guān)注，主要目的是為了實現(xiàn)動態(tài)和實時化供需的平衡效果。

2.2國內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀

在2015年，我國國務(wù)院就頒發(fā)出相關(guān)文件，文件中強調(diào)了“互聯(lián)網(wǎng)+"的重要性，明確它是互聯(lián)網(wǎng)成果和社會各個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度融合的形式，要求積極推動技術(shù)的進步、組織的變革和效率的提升，促進實體經(jīng)濟的創(chuàng)新力以及生產(chǎn)力提升，從而形成基于互聯(lián)網(wǎng)的社會經(jīng)濟發(fā)展的新形態(tài)。實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和智慧能源的有效結(jié)合，是促進能源生產(chǎn)以及消費模式的革命，對提升能源的利用效率和實現(xiàn)節(jié)能減排的效果，以及提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性具有重要的意義，而虛擬電廠的技術(shù)就是互聯(lián)網(wǎng)和能源管理的融合體現(xiàn)。

現(xiàn)階段，虛擬電廠在歐美等一些發(fā)達國家電網(wǎng)所投運啟動的，它也是我國基于市場化的方式而運營的工程，且正式投入到商業(yè)的運營中。此工程的運行借助泛電的平臺，有著秒級的感知、存儲與計算能力，能夠?qū)Πl(fā)電、供電、輸電等環(huán)節(jié)的投資有效控制。在工程一期，接入了實時控制的蓄熱型電采暖、智能化樓宇、可調(diào)節(jié)的工商業(yè)、儲能、智能化家居、分布式的光伏和電動汽車的充電站等泛在可調(diào)的資源，且約達到160MW的容量。借助華北電力的調(diào)峰輔助市場，在2020年時，冀北的電網(wǎng)夏天空調(diào)達到了6000MW的負(fù)荷，10%的空調(diào)負(fù)荷借助虛擬電廠實現(xiàn)實時地響應(yīng)；且蓄熱式的電采暖具有的負(fù)荷借助虛擬電廠實現(xiàn)實時地響應(yīng)，實現(xiàn)720 GW.h清潔能源的增發(fā)，和63.65萬t二氧化碳的減排。

在上海的黃浦區(qū)，建立了“商業(yè)建筑的虛擬電廠"試點項目，借助通信和控制等技術(shù)形式，把大量用電設(shè)備的削減負(fù)荷能力當(dāng)作虛擬的出力，把此能力當(dāng)作用電的負(fù)荷側(cè)在系統(tǒng)虛擬的發(fā)電機組接入，實現(xiàn)市場與電網(wǎng)運行的參與。此項目實現(xiàn)柔性負(fù)荷的響應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)建，處于冬夏兩季的用電高峰階段中，此系統(tǒng)能夠?qū)ι虡I(yè)的樓宇內(nèi)中央空調(diào)預(yù)設(shè)的溫度、送風(fēng)量和風(fēng)機的轉(zhuǎn)速等參數(shù)實施柔性的調(diào)節(jié)，對用電負(fù)荷削減為電網(wǎng)所釋放的電能。同時，柔性的負(fù)荷控制在用電的低谷還能夠借助空調(diào)房間所儲熱的能力，對大量特性參數(shù)的變量調(diào)整，對空調(diào)負(fù)荷增加，對一部分的冷量提前儲存，增加電力系統(tǒng)利用率。

3.虛擬電廠技術(shù)展望

在虛擬電廠的技術(shù)研究中，盡管國內(nèi)外對它研究存在不同的特色，且控制的手段也十分多樣，但行業(yè)核心的技術(shù)是基本類似的，主要包括計量技術(shù)、通信技術(shù)、智能調(diào)度的決策技術(shù)、信息安全的防護技術(shù)等，在后續(xù)研發(fā)中還需要重點關(guān)注，

在計量技術(shù)方面，需要對用戶側(cè)的電、氣、熱、水等耗量實現(xiàn)準(zhǔn)確性能源網(wǎng)絡(luò)，確保其供需的平衡，從而為此技術(shù)的調(diào)度和生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

在通信技術(shù)方面，首先控制中心要對各子系統(tǒng)內(nèi)狀態(tài)的信息、電力用戶側(cè)的信息和電力市場的信息等接收，后根據(jù)此類信息采取決策、優(yōu)化和調(diào)度?，F(xiàn)階段，主要使用互聯(lián)網(wǎng)、電力的線纜載波和虛擬的網(wǎng)等技術(shù)，后續(xù)要以此為基礎(chǔ)對虛擬電廠型通信協(xié)議以及通用平臺的研發(fā)。

在智能調(diào)度的決策技術(shù)方面，虛擬電廠需要實現(xiàn)對分布式的能源消納、確保電網(wǎng)的高效安全運行，而這就要求其對各個子系統(tǒng)進行調(diào)度的統(tǒng)籌優(yōu)化。因此，其控制中心還要對數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法不斷完善。

在信息安全的防護技術(shù)方面，虛擬電廠是一個對諸多子系統(tǒng)綜合的大型系統(tǒng)，它和各個子系統(tǒng)都有接口，這就需要做好對其系統(tǒng)的安全防護，對邊界防護和內(nèi)部安全的防護能力加強。根據(jù)目前發(fā)展的現(xiàn)狀與需求，需要加強對和虛擬電廠相適應(yīng)的信息安全技術(shù)研究，這也是后續(xù)虛擬電廠在發(fā)展中要重視的內(nèi)容

4.安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)能效管理系統(tǒng)硬件設(shè)備

安科瑞具備能源互聯(lián)網(wǎng)“云-邊-端"的產(chǎn)品生態(tài)系統(tǒng)，終端設(shè)備包括智能網(wǎng)關(guān)、高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、分項計量、照明控制、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)能效系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

5.結(jié)語

綜上所述，為了更好地促進電力市場的發(fā)展，虛擬電廠的技術(shù)研究逐漸受到了關(guān)注。國內(nèi)外針對虛擬電廠也是建立了相應(yīng)的試點研究項目，并取得了一定的成果，為了促進其技術(shù)的更好運用，還需要對其技術(shù)不斷深化研究，從而實現(xiàn)其功能的更好發(fā)揮與應(yīng)用。

參考文獻：

[1]虛擬電廠技術(shù)現(xiàn)狀及展望，張家煦

[2]虛擬發(fā)電廠研究綜述[J]. 劉吉臻,李明揚,房方,牛玉廣. 中國電機工程學(xué)報. 2014(29)

[3]綜合能源技術(shù)路線研究[J]. 楊曉巳,陶新磊. 華電技術(shù). 2019(11)

[4]虛擬發(fā)電廠在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 張小敏. 電力建設(shè). 2011(09)

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版．