中國儲能網(wǎng)訊：8月24日—26日，2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲能技術及工程應用大會與新型儲能技術青年科學家論壇在深圳正式舉辦。在8月24日下午進行的虛擬電廠專場論壇上，東南大學電氣工程學院電力經(jīng)濟技術研究所所長高賜威做了題為《虛擬電廠的理論框架和標準體系》的主題報告演講。
東南大學電氣工程學院電力經(jīng)濟技術研究所所長高賜威
以下內容根據(jù)大會發(fā)言整理，僅供參考。
我今天的報告是虛擬電廠的理論框架和標準體系。我本人是一直在做虛擬電廠，2017年開始做虛擬電廠，結合上海、廣州、深圳、國網(wǎng)中能等委托虛擬電廠的研究，獲得了一些獎項。另外一個是這幾年一直在做有關于虛擬電廠的標準化工作，今年有兩項國家標準剛剛獲得發(fā)布，應該在明年開始實施，這兩項標準，一項是虛擬電廠管理規(guī)范，一個是虛擬電廠資源配置和評估規(guī)范，另外還有兩項行標，第一項可能報批了，第二項目前在編制過程當中，我們這標準做了兩年下來，后來發(fā)現(xiàn)可能術語最重要，大家都說不清楚虛擬電廠是什么，最好有一個統(tǒng)一的認識，要不然同一個名詞大家不知道是什么意思。
虛擬電廠發(fā)展的背景與環(huán)境，還有國家層面的一些政策支持，這些都不講了。另外還有國內這幾年發(fā)展非常迅速，我們這邊坐的人這么多，我相信大家對此都有比較多的認知。
我就講一點干貨，有關于虛擬電廠理論框架，到底什么叫虛擬電廠。它分成幾個方面，一個是基本概念、理論基礎、技術模型、模式與功能和應用場景。為什么還要講基本概念，因為它不清楚，前面最開始的專家提到了虛擬電廠它到底是什么，好像概念不統(tǒng)一，但是我們既然做標準，我就希望它能統(tǒng)一，但這個統(tǒng)一并不是說我是做標準的，我做了國家標準，你們必須聽我的，我不是這個意思，我也沒有這個能力，我希望我說的東西你們聽了覺得有道理，你認同我的說法，這個才是有意義的，因為做標準應該說是打開門做標準，大家一起來討論什么是合理的。
很多概念，這些概念里面都說它是專門做聚合的，是基于先進的通信技術把這些分布式資源能夠形成它的效果。這些有各種的這種，我估計還可以再表述更多的定義出來，虛擬電廠到底是什么東西。其實聚合是一個很神奇的詞，所有人講虛擬電廠都會說聚合，但我就問你什么叫聚合？你干了什么叫聚合？似乎沒有人說得清楚什么叫聚合。
這是國標里面的，今年發(fā)布的兩項國標里面的標準，當時分開做的，做的標準定義也不一樣，最后國標委說你這個不行，統(tǒng)一批發(fā)布的標準定義不一樣怎么行呢，就統(tǒng)一成這樣了，虛擬電廠是通過先進的信息通信技術、智能計量以及優(yōu)化控制技術，將分布式電源、分布式儲能，可調節(jié)負荷等分布式資源進行集成，構成能響應電網(wǎng)需求、參與電力市場運行或接受電網(wǎng)調度的系統(tǒng)。聽下來是不是無比正確，但是依然不能解決我們對于虛擬電廠概念或者定義的需求，我們后面還會講到它。因為今天前面的第一個吳專家提到了，他說這個東西跟負荷聚合商什么關系，需求響應什么關系？源網(wǎng)荷儲一體化是什么關系，全都有交叉，到底是什么關系？還有是虛擬電廠的資源是什么？資源就是我們的定義，也是國標里面的定義，包括能向外提輸出電能量或提供電功率調節(jié)能力的分布式設備或者系統(tǒng)，所以你看到?jīng)]有，它講的是對外內輸出電能量或者是提供電功率調節(jié)能力的，這是關鍵的字眼。這是對于資源的定義。
我們說虛擬電廠到底是什么？我用這張圖來解釋一下，上面這些是不是虛擬電廠的資源，我記得曾經(jīng)有專家問我，我們的虛擬電廠為什么要聚合光伏，它不可調，我又不能去指望調光伏，氣光不能作為虛擬電廠的主要功能，這不合適，我為什么要聚合它。我說你可能對虛擬電廠的認知有點問題，什么叫虛擬電廠？虛擬電廠首先是個電廠，要不然你為什么叫它電廠？虛擬只是一個定語，形容它的，名詞來講它應該是電廠。
電廠怎么來定義？我們常規(guī)電廠怎么定義？常規(guī)電廠就是說你要么能夠發(fā)出電能量，要么能夠提供輔助服務，它的功能是這樣的。比如我們的企業(yè)是干什么的，你說你生產電視機的，我不管你采用什么樣的技術手段，你是電視機廠。生產汽車的，我不管你是什么技術手段，你是電視機廠或者是汽車廠，根據(jù)產品定義這家企業(yè)的。如果叫虛擬電廠，你應該能夠對外承擔的是輸出電廠能干的事，這些資源它能干什么，比如說像這些可調的儲能、電動汽車充電等等，這些都是提供靈活性，功率平衡能力的，所以它提供的是靈活性。那邊分布式光伏，分散式風電提供電能量，因為我不能指望它給你提供靈活性。中間小型的燃機也是分布式電源，它能提供靈活性，也能提供電能量，所以共同作用形成了虛擬電廠。
好，回到剛才那個專家問我的問題，我為什么要聚合分布式光伏，因為分布式光伏提供電能量，為什么我現(xiàn)在不愿意把分布式光伏聚合到虛擬電廠來呢？因為我們另外還有一句話，有什么樣的市場就有什么樣的市場主體。你聚合了分布式光伏，你能獲利嗎，目前只采用需求響應的方式獲利，你要分布式光伏干什么呢，都沒有把你當電廠看。需求響應本質上是把你當負荷看，我沒有把你當做電廠看，所以兩者共同我們形成了普遍意義上的虛擬電廠，有沒有說電源性的虛擬電廠，比如說不可調度、輸出電功率的，就是我們把分布式光伏、分布式風電放在一塊，那叫什么？我們不能否認集中式的光伏電站是個電廠，分布式光伏聚合到一起，我們認為它是個電廠也沒有問題吧，提供電能量，它不可調度，可以，這是一種極端情況。另外一個，可調節(jié)負荷，只把負荷進行聚合的，負荷型虛擬電廠，可調度、消耗電功率，這個叫電廠是打個問號，因為我們講可調度的負荷也能夠提供系統(tǒng)的平衡能力，提供輔助服務，也是可以的，要不要叫虛擬電廠，這個是值得商榷的。
我們再一下虛擬電廠的模型。我們一直在講虛擬電廠，有沒有人告訴我虛擬電廠的發(fā)電模型是什么？你的輸出到底是什么？還有問過我一個問題，說高老師我不知道虛擬電廠的容量怎么算？容量是它的最大的規(guī)律呢，還是規(guī)律的調節(jié)量呢？我知道了，為什么？他沒搞清楚這個發(fā)電模型到底是什么，因為這兩種發(fā)電模型現(xiàn)在都在用，所以你說的虛擬電廠和我說的不一樣，你就告訴我你的虛擬電廠的輸出是什么。我們看看目前的虛擬電廠的發(fā)電量的調整模型，就是當我的虛擬電廠當中具備調節(jié)能力的時候，我相當于假想在這個虛擬電廠里面，在這邊我好想裝了一臺發(fā)電機組在那兒，我假想，因為它可以調節(jié)，可以上下調節(jié)我的功率，如果我對外是個負荷的話，我上下調節(jié)功率相當于我在內部裝了個發(fā)動機。我不用電網(wǎng)給我提供電能量，我自己給我提供電能量，不就相當于把我的負荷降下來了，所以那個叫虛擬電廠，他認為我裝了一個分布式的發(fā)電機組。
這個是絕對量模型，絕對量模型就是把所有的發(fā)電機組儲能和負荷功率進行總加，輸出什么功率就是什么功率，一個是叫調整量模型，跟那個不一樣，調整量模型就是需求響應模型，需求響應能夠降低負荷量，我們認為是虛擬電廠的功率的輸出量。另外一種就是我們講的絕對量模型，就是把所有的功率進行總加，那個量叫做絕對量模型，進行總加以后，舉個例子，比如常規(guī)電廠里面有沒有儲能？現(xiàn)在很多常規(guī)電廠喜歡裝儲能，提高它的調頻性能。還有常規(guī)電廠里面有廠用電，廠用電加上本體的發(fā)電機儲能加在一起，就是它對外的輸出功率，所以你也可以說它是個虛擬電廠，它是聚合出來的。但是它是功率總加出來，它不是調整量的概念，所以我們有兩個模型，一個叫調整量模型，一個叫絕對量模型，這是我對它的定義。
理論基礎，有哪些理論跟它相關，比如分布式能源理論，智能電網(wǎng)理論，能源管理系統(tǒng)EMS理論，還有需求響應理論，跟虛擬電廠都有關系。我們再講講，經(jīng)常有人有這個問題，說需求響應和虛擬電廠是什么關系？我說虛擬電廠和調度之間就是調度直調的概念，就是你是我下屬電廠。需求響應是什么關系？需求響應是你的虛擬電廠系統(tǒng)跟你下屬資源之間的關系，不是調度跟下屬負荷之間的關系，是虛擬電廠平臺跟下屬資源的關系，應該是這樣吧，在調度的眼中你不是一個負荷。
還有是有關于市場機制的理論，涉及到虛擬電廠在電力市場，我有一個說法，我一直是這么認為的，我認為沒有電力市場就不可能有虛擬電廠生存的空間，因為目前的電力調度體制當中是沒有它的空間的，我不會排它進入調度序列的，我只有把它當成一個需求響應資源進行需求響應的，我不會把它當作一個電廠概念。所以當時有人在做一個虛擬電廠的市場準入的時候還問我，他說我們領導講了虛擬電廠現(xiàn)在能力不夠，所以你要讓它準入，說要給它一些優(yōu)惠的政策或者是調節(jié)能力，包括你的可靠性之類的，可以降低一點標準，可以讓它進入到虛擬電廠行列。我說你千萬別這樣，你這樣干的話，就有理由說我不會調度它的，只要能夠有別的辦法，我都不會調用它。你就是按照你常規(guī)的標準來要求虛擬電廠，沒有必要給它有特殊的政策，這是什么原因呢？因為我們電力系統(tǒng)在進行運行調度的時候，本身這是個技術問題，你不可能說我因為這個原因，某種原因我就對某些市場主體采用一些特殊的這種技術上放松要求的，你技術上出現(xiàn)問題誰來負責，最后的結果就是我不要用它了。
我后面還會有關于虛擬電廠本質上它是一個數(shù)據(jù)公司，它是對大量數(shù)據(jù)的一個分析或者說研究的一個內容，通過數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化算法提升這個系統(tǒng)的有效性或者運行效率和可靠性，還有系統(tǒng)集成理論，系統(tǒng)集成關注不同的技術和系統(tǒng)的協(xié)同工作，因為它下屬大量的工業(yè)控制系統(tǒng)。
這個是它的調整量模型，那個是虛擬電廠的等效的處理，調整量的等效處理。虛擬電廠是一個電廠，它向系統(tǒng)提供電能量或者服務的，所以你不要強調它的特殊性，你應該強調它的普適性，你應該強調它電廠那一面，而不應該強調它特殊的那一面。虛擬電廠應該是傳統(tǒng)電廠的競爭者，應該與常規(guī)電廠是同臺競價的，虛擬電廠能夠實施需求響應，但是以負荷聚合商的身份，需求響應是共側無法滿足需求系統(tǒng)不得已而為之，而虛擬電廠是直接參與發(fā)電廠的競爭，常態(tài)化的運營。這是虛擬電廠的管理模式它的功能，一種集中管理模式，對下述資源可以進行集中調控，它的功能就包括發(fā)電機負荷運行，參與市場招投標，市場風險感覺，制定發(fā)電計劃，滿足負荷功能需求，實施運行控制，這是聚合的功能，否則聚合這個名詞你不知道它在干什么。另外一個是分散式管理模式，下屬資源實時向虛擬電廠平臺提供我的能力，它只是做一個能力的專發(fā)者，聚合以后進行專發(fā)，完了以后它可能收取的是一個管理費。
還有一個是虛擬電廠的支撐技術，包括虛擬電廠優(yōu)化構建技術，用戶側的資源配置優(yōu)化技術，面向虛擬電廠運行的優(yōu)化決策和控制技術，前面這兩個對應的是資源配置、控制終端和系統(tǒng)平臺，最后我們得到虛擬電廠性能、成本和收益的最優(yōu)。
應用場景簡單說一下，一個是虛擬電廠把不可控的風電光伏和可控的燃氣機組、生物質發(fā)電等資源進行整合，形成一個統(tǒng)一整體，在市場當中形成更好的收益和市場準入、可靠性等等提高它的性能。第二是能量形成的套利，我具備這樣的能力，因為我具有靈活性，在這個時段和那個時段，我可以選擇價格高的時候發(fā)電，價格低的時候不發(fā)電或者少發(fā)電。還有我具備功率平衡能力，我就參與輔助服務，包括備用和調頻等等。
標準體系，我們從2021年的時候開始進行策劃，就是中電聯(lián)標標準化管理中心我們組建了標準工作組。2022年1月份第一次會議，我們通過了虛擬電廠標準體系建設工作方案，2022年8月份又第二次會議進行標準分工。2024年的4月份，今年的上半年，在我們學校，是我們來主辦，我們得到一個認知，標準制定得差不多了，我們最后說虛擬電廠缺乏基礎性的標準，要把剛才說的問題說清楚。
這是目前的虛擬電廠的標準體系，第三版應該有一定的更新，里面有部分的已經(jīng)有立項甚至是發(fā)布的。這里第一個第二個已經(jīng)發(fā)布了，其他的已經(jīng)立項了，能源的都屬于行業(yè)標準，T/CEC是團體標準，只是目前在制定過程當中。我們上次的會議講了，這些新的標準不用再立了，把根本標準立出來。
還有是虛擬電廠的思考和啟示。第一個是虛擬電廠發(fā)展很快，但是目前來看應用場景還是很單一的，我們特別希望現(xiàn)在正式運行的現(xiàn)貨市場，常態(tài)化運行的省份能夠有更多更好的應用或者是示范。第三個是虛擬電廠亟待市場化的加持，沒有市場，虛擬電廠不能常態(tài)化運行，而且目前缺乏明確的市場準入，市場監(jiān)測和接入標準。
從商業(yè)模式來看，我覺得虛擬電廠的本質上它就是一個聚沙成塔的過程，虛擬電廠對內進行能源管理，對外輸出產品或者服務，兩者都具有顯著的經(jīng)濟價值，所以有人講說源網(wǎng)荷儲一體化，或者智能微電網(wǎng)是在干什么，你可能更多的是在做內部的能源管理，你有沒有向外部提供能源服務，有沒有向外部提供電能量或者輔助服務，如果你向外部提供電能量或者輔助服務，我就承認你是電廠，你如果只是在做對內部進行管理，我當然不承認你是電廠了。
另外還有一句話是虛擬電廠是什么？有什么樣的市場機制就有什么樣的虛擬電廠的商業(yè)模式與它相對應，目前主要體現(xiàn)在需求響應上。展望，虛擬電廠是能源領域的滴滴平臺，它都是匹配配需的關鍵載體，微小的資源接觸步道批發(fā)市場。對于虛擬電廠來講，它自身不必擁有資源，但是提供資源變現(xiàn)的能力。就跟滴滴平臺是一樣的，滴滴平臺可以自己沒有汽車，虛擬電廠是售電公司的天然延展，為什么呢？因為兩頭是一樣的，常規(guī)的售電公司是在批發(fā)市場中把電買來，賣給用電用戶。虛擬電廠跟它剛好相反，零售用戶那邊把資源聚合氣量賣到批發(fā)市場去。第三個虛擬電廠的關鍵在于數(shù)據(jù)，核心競爭力在于資源的數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)的分析和處理，核心業(yè)務在于市場中的供需匹配和風險把控，這是虛擬電廠干的，所以虛擬電廠有時候給我們的感覺更像軟件公司，專門做數(shù)據(jù)分析。
這是個很大的產業(yè)，坐到這里的人都一直從事這個領域的工作，希望大家都有非常好的一個發(fā)展的空間和未來。我的報告就到這里。
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