中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：虛擬電廠是一種可以響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令，將分布式發(fā)電、需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能資源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制的特殊電廠，在調(diào)節(jié)電網(wǎng)供需平衡、促進(jìn)新能源消納等方面作用顯著。隨著能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮來(lái)襲，我國(guó)出臺(tái)多個(gè)規(guī)劃文件將虛擬電廠作為電力系統(tǒng)重要的技術(shù)研究和項(xiàng)目建設(shè)方向。車(chē)網(wǎng)互動(dòng)作為虛擬電廠的主要模式之一，對(duì)于健全虛擬電廠生態(tài)具有重要意義。
何為車(chē)網(wǎng)互動(dòng)
電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，為智能電網(wǎng)帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。專(zhuān)家通過(guò)對(duì)北京某小區(qū)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)大部分車(chē)主選擇在晚間下班后對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，充電高峰期集中在晚間20：00——22：00，這一時(shí)段正好為居民用電高峰期。
根據(jù)我國(guó)電力行業(yè)相關(guān)規(guī)定，一套120平米的房子，平均配電容量約為8kW，一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)的充電功率是7kW左右，對(duì)于一個(gè)普通社區(qū)而言，每增加1輛電動(dòng)汽車(chē)充電，就等于社區(qū)又增加了一戶(hù)新的居民，當(dāng)眾多電動(dòng)汽車(chē)都在用電高峰期進(jìn)行充電時(shí)，無(wú)疑會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)巨大壓力。
為解決以上問(wèn)題，我們可以通過(guò)技術(shù)手段來(lái)調(diào)整充電的時(shí)間和功率。比如說(shuō)通過(guò)充電樁調(diào)節(jié)充電功率，在前半夜用電高峰期降低電動(dòng)汽車(chē)充電功率，在后半夜用電低谷期增大充電功率。如此一來(lái)，既不影響用戶(hù)出行，也減輕了電網(wǎng)的壓力，對(duì)于車(chē)主而言在用電低谷期充電還可以享受到更低的電價(jià)。
這種結(jié)合用戶(hù)需求和充電樁、電池的物理約束，考慮用戶(hù)的充電價(jià)格，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)結(jié)合約束條件，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)有序充電的技術(shù)是車(chē)網(wǎng)互動(dòng)最常見(jiàn)的模式之一，也通常被稱(chēng)之為車(chē)網(wǎng)互動(dòng)。（另外兩種常見(jiàn)模式為雙向互動(dòng)V2G、換電模式）
從車(chē)網(wǎng)互動(dòng)看虛擬電廠
在無(wú)序充電狀態(tài)下，用戶(hù)下班回家，充電樁即插即充，充電負(fù)荷和居民用電負(fù)荷幾乎重合。而通過(guò)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)，可以在用電高峰時(shí)段進(jìn)行小功率的充電，當(dāng)整體的用電負(fù)荷下降之后，再提升用戶(hù)的充電功率，從而將用電高峰期時(shí)段的充電量平移至夜間用電低谷時(shí)段。
據(jù)國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)有限公司相關(guān)專(zhuān)家介紹，在無(wú)序充電狀態(tài)下，同樣的小區(qū)可能只能同時(shí)支撐33個(gè)無(wú)控制的充電樁，整體的負(fù)荷情況就已經(jīng)逼近100%了，在有序充電狀態(tài)下，可以同時(shí)支撐85個(gè)充電樁的充電，滿足所有用戶(hù)的充電需求，并且在這個(gè)時(shí)候峰谷差降低了30%，整體的負(fù)荷情況只是逼近80%。當(dāng)1000個(gè)甚至更多有序充電的用戶(hù)聚合在一起，可以在午夜前半段顯著緩解電網(wǎng)壓力，在午夜后半段消納風(fēng)力等清潔能源發(fā)電。
這種把每個(gè)設(shè)備作為一個(gè)底層原件，通過(guò)信息化通信網(wǎng)絡(luò)，把千家萬(wàn)戶(hù)底層原件連接起來(lái)，形成規(guī)?；恼w，通過(guò)整體參與到電源網(wǎng)的互動(dòng)，比如向下調(diào)整負(fù)荷，也可以某一個(gè)時(shí)段向上調(diào)節(jié)負(fù)荷，整體來(lái)看就相當(dāng)于是虛擬電廠，雖然它沒(méi)有廠房也沒(méi)有機(jī)組，不燒煤不燒氣，但是它可以像常規(guī)電廠一樣參與電力平衡的調(diào)節(jié)。
綜上，虛擬電廠是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DG（即distributed generator，分布式電源）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等DER（即Distributed Energy Resource，分布式能源資源）的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。而電動(dòng)汽車(chē)有序充放電則是虛擬電廠的重要組成部分，通過(guò)聚合具有可調(diào)性、充放電特性的電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷資源，可以為虛擬電廠方案的進(jìn)一步實(shí)施提供基礎(chǔ)條件。
（ 圖源：國(guó)網(wǎng)上海經(jīng)研院）
虛擬電廠的重要作用
2022年1月29日，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，提出大力推進(jìn)電源側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展，合理配置儲(chǔ)能規(guī)模，改善新能源場(chǎng)站出力特性，支持分布式新能源合理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，開(kāi)展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能、 新能源汽車(chē)與電網(wǎng)（V2G）能量互動(dòng)（車(chē)網(wǎng)互動(dòng)）等各類(lèi)資源聚合的虛擬電廠示范。虛擬電廠作為智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)中重要的能源聚合形式，被稱(chēng)為能源調(diào)度的管家，可以大大緩解高峰用電的緊張，起到削峰填谷，平衡電網(wǎng)供需的作用。
比如，在電力供應(yīng)緊張時(shí)段，虛擬電廠平臺(tái)可直接調(diào)度海量分散的充電樁、空調(diào)、電動(dòng)汽車(chē)等用電資源，降低用電功率。而在冬季夜間，整個(gè)電網(wǎng)正值負(fù)荷低谷期，卻恰恰是風(fēng)電大發(fā)期。如果這個(gè)時(shí)候，虛擬電廠平臺(tái)能夠聚合各類(lèi)型分布式資源，實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)調(diào)峰需求及調(diào)度指令，有效拉升電網(wǎng)低谷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)“荷隨風(fēng)動(dòng)、荷隨源動(dòng)”，這將有效緩解由于調(diào)峰困難引起的棄風(fēng)限電，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的多發(fā)增發(fā)，也是對(duì)電網(wǎng)原有火電等調(diào)峰資源的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展。
隨著電力體制改革不斷深化，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建強(qiáng)調(diào)以新能源為主體，提升光伏、風(fēng)電等清潔能源的消納，能源轉(zhuǎn)型催生儲(chǔ)能需求和更加數(shù)字化、智能化的電力系統(tǒng)。虛擬電廠作為協(xié)調(diào)分布式資源參與電力交易市場(chǎng)和需求響應(yīng)的能源數(shù)字化平臺(tái)，在產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)需求不斷加碼的現(xiàn)期，將發(fā)揮重要作用。
