中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：如今，虛擬電廠（VPP）的應(yīng)用越來越廣泛，并有助于塑造未來電網(wǎng)。
在2016年菲律賓總統(tǒng)選舉之前，政府官員對(duì)于太陽能并網(wǎng)發(fā)電問題導(dǎo)致停電的可能性表示擔(dān)憂。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道，可再生能源供應(yīng)過剩引發(fā)了停電，該系統(tǒng)需要輔助服務(wù)（尤其是頻率調(diào)節(jié)）以保持電力的流通。
菲律賓并不是唯一面臨可再生能源為電網(wǎng)過度供應(yīng)電力挑戰(zhàn)的國家。在美國，夏威夷、亞利桑那州、太平洋西北部、德克薩斯州、加利福尼亞州都遇到了這樣的挑戰(zhàn)，而澳大利亞、德國、智利、英國和其他國家也遇到了類似的挑戰(zhàn)。例如，亞利桑那州公共服務(wù)部門計(jì)劃實(shí)施“反向需求響應(yīng)”計(jì)劃，以避免削減多余的可再生能源，而風(fēng)力資源豐富的一些德克薩斯州公用事業(yè)公司在非高峰時(shí)段提供免費(fèi)電力。
一家總部位于倫敦的碳信托公司努力計(jì)劃召集一些能源公司研究采用儲(chǔ)能系統(tǒng)降低將風(fēng)能并入英國電網(wǎng)的成本。
如今，風(fēng)力渦輪機(jī)、太陽能發(fā)電以及其他可再生能源正在全球生產(chǎn)更多的清潔干凈的電力，但公用事業(yè)和系統(tǒng)運(yùn)營商正面臨著應(yīng)對(duì)清潔能源過度供應(yīng)的挑戰(zhàn)。
直到最近，公用事業(yè)和電網(wǎng)運(yùn)營商通過切換傳統(tǒng)的基于化石燃料的快速增長儲(chǔ)備來處理這種可再生能源變化以及其他現(xiàn)代電網(wǎng)平衡挑戰(zhàn)。但隨著電網(wǎng)采用可再生能源和其他形式的分布式能源的增長，需要更有效和碳中和的供需平衡方式。而這是虛擬電廠發(fā)揮作用的地方。
美國能源信息署指出，建設(shè)燃煤電廠的成本約為300萬美元/MW。盡管天然氣發(fā)電廠建設(shè)成本較低，約為900美元/千瓦，但這兩種選擇都帶來相當(dāng)大的環(huán)境和投資風(fēng)險(xiǎn)，以及造成發(fā)電輔助服務(wù)相關(guān)的大量浪費(fèi)。另一方面，虛擬電廠提供了一個(gè)非常不同的未來，為分布式能源(DER)的業(yè)主提供財(cái)務(wù)和環(huán)境效益，同時(shí)保持電網(wǎng)的可靠供需平衡。其成本要低得多，大約為80美元/千瓦。
虛擬電廠可以替代傳統(tǒng)的發(fā)電廠，同時(shí)提供更高的效率、更大的靈活性和更高的電網(wǎng)可靠性。
無需發(fā)電廠提供電力
Navigant Research公司將虛擬電廠定義為“一個(gè)依靠軟件和智能電網(wǎng)通過連接零售和批發(fā)電力市場的聚合和優(yōu)化平臺(tái)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)度和優(yōu)化分布式能源的系統(tǒng)”。
虛擬電廠可以是基于云計(jì)算的中央或分布式平臺(tái)，它們聚集、優(yōu)化和控制各種不同的分布式能源發(fā)電，以表現(xiàn)就像傳統(tǒng)的可調(diào)度發(fā)電站。虛擬電廠在沒有物理設(shè)備的情況下提供電力。因此，可以取代傳統(tǒng)發(fā)電廠、同時(shí)提供更高的效率，更大的靈活性和更高的電網(wǎng)可靠性。
在協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、光伏、微電網(wǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控和靈活負(fù)載以及其他分布式發(fā)電，虛擬電廠提供關(guān)鍵和快速增長的輔助服務(wù)。
旨在提供不依賴于分布式能源(DER)資產(chǎn)具體位置的靈活的電網(wǎng)服務(wù)，虛擬發(fā)電廠非常適合頻率監(jiān)管等應(yīng)用（例如菲律賓的示例），需求響應(yīng)、需求管理高峰和運(yùn)營儲(chǔ)備（歐洲二級(jí)和三級(jí)儲(chǔ)備）。他們還代表分布式能源(DER)業(yè)主進(jìn)行批發(fā)市場的能源交易，否則分布式能源(DER)業(yè)主將無法獨(dú)自參與。虛擬發(fā)電廠可以充當(dāng)分布式能源(DER)與不同能源交易大廳之間的套利交易。
這與分散式能源管理系統(tǒng)(DERMS)形成了鮮明對(duì)比， DERMS能夠?qū)崿F(xiàn)特定位置（例如與特定資產(chǎn)的位置綁定），主要是以分布為重點(diǎn)的電網(wǎng)服務(wù)。
頻率調(diào)節(jié)/二次儲(chǔ)備：解決可再生能源整合問題
由于風(fēng)能和太陽能等可再生能源變化多端，因此難以預(yù)測，需要新的調(diào)度、控制和管理系統(tǒng)，以確保供應(yīng)/需求的混合持續(xù)平衡。這消除了可再生能源引入能量平衡方程的不確定性。
“如果是一家輸電運(yùn)營商，并且在電網(wǎng)上獲得大量的太陽能電能，比如在德國或加利福尼亞州，并且在光照不足時(shí)電力需求發(fā)生巨大變化，整個(gè)配電系統(tǒng)必須提高負(fù)載峰值，并不是為此而設(shè)計(jì)的?！盓nbala行業(yè)解決方案副總裁Eric Young解釋說。
風(fēng)電也面臨同樣的挑戰(zhàn)?？勺円蛩貙?dǎo)致輔助服務(wù)價(jià)格大幅度上漲，例如傳統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定電網(wǎng)所需的電力儲(chǔ)備。
如今的虛擬電廠提供了一個(gè)理想的優(yōu)化平臺(tái)，以提供所需的電力供應(yīng)和需求靈活性，以適應(yīng)快速增長的可再生能源需求，平衡風(fēng)能和太陽能間歇性并解決相應(yīng)的供應(yīng)預(yù)測誤差 如果一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能比預(yù)測的多，而另一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的更少，則虛擬電廠將平衡這兩者，從而產(chǎn)生更準(zhǔn)確的預(yù)測。此外，風(fēng)電成為市場上更可靠的電力容量來源。
在通常情況下，公用事業(yè)公司會(huì)啟動(dòng)大型低效的發(fā)電廠來彌補(bǔ)電力需求中的較少缺口。當(dāng)需要5兆瓦的電力時(shí)，他們可能會(huì)建設(shè)一座容量為600兆瓦的天然氣發(fā)電廠。通過虛擬電廠，當(dāng)運(yùn)營商要求5兆瓦的電力時(shí)，虛擬工廠將會(huì)做兩件事：一是尋找減少負(fù)載的地方，因此可能不需要提供全部5MW的電力，二是采用通過電池放電或調(diào)度水電、風(fēng)能或太陽能設(shè)施來自行發(fā)電的設(shè)施。
超越傳統(tǒng)的需求響應(yīng)計(jì)劃
當(dāng)風(fēng)力停止吹動(dòng)或云層遮擋陽光時(shí)，電力系統(tǒng)運(yùn)營商需要靈活可靠的資源，可立即投入使用。處理轉(zhuǎn)移負(fù)荷和過度發(fā)電的需要不僅僅是滿足電力需求高峰。傳統(tǒng)的需求響應(yīng)計(jì)劃（提前一天或幾小時(shí)發(fā)布警報(bào)）無法支持快速響應(yīng)時(shí)間，以保持當(dāng)今不斷發(fā)展的電網(wǎng)穩(wěn)定和均衡。但虛擬電廠可以執(zhí)行這個(gè)關(guān)鍵功能。
與典型的需求響應(yīng)計(jì)劃不同，虛擬電廠包含短期負(fù)載、分布式發(fā)電預(yù)測和匯總功能。他們執(zhí)行接近實(shí)時(shí)的商業(yè)和住宅凈負(fù)荷轉(zhuǎn)移以提供電網(wǎng)所需的服務(wù)。在虛擬電廠的控制下，系統(tǒng)的需求可以被自動(dòng)優(yōu)化和調(diào)整，使得預(yù)先呼叫成為過去。
此外，虛擬電廠在沒有電力公司或電網(wǎng)運(yùn)營商支持的情況下做到這一點(diǎn)。虛擬電廠可以根據(jù)電網(wǎng)信號(hào)或價(jià)格信號(hào)自動(dòng)做出響應(yīng)。他們在不影響甚至被分布式能源聚集的客戶注意的情況下實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
“我們在虛擬電廠方面所做的并不是為了關(guān)閉傳統(tǒng)發(fā)電廠，而是利用靈活的容量將需求轉(zhuǎn)移到另一個(gè)時(shí)間，從而減少基本和高峰負(fù)載之間的差異?！盰oung說。
虛擬電廠有能力超越簡單的負(fù)載削減，并利用持續(xù)的通信和雙向控制來提供可調(diào)度的電網(wǎng)支持。因此，由虛擬電廠以次秒級(jí)響應(yīng)速度策劃的聚合分布式能源正在成為新的需求響應(yīng)。
正如電網(wǎng)因雙向供電而變化一樣，電力需求管理也必須改變。正如人們?nèi)缃袼赖?，虛擬電廠的未來可能是需求響應(yīng)的結(jié)束。公用事業(yè)公司和電網(wǎng)運(yùn)營商將通過查看虛擬電廠和分散式能源管理系統(tǒng)(DERMS)來獲得更多收益，以持續(xù)和雙向管理連接到其電網(wǎng)的所有分布式發(fā)電。
轉(zhuǎn)變高峰需求管理
當(dāng)需求處于最高峰時(shí)，高峰需求僅占很小一部分時(shí)間，但使用減載和建設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電廠的成本很高，這些發(fā)電廠很少使用，但可以“以防萬一”。在澳大利亞，電力網(wǎng)絡(luò)的10％是為了這種并不頻繁的高峰需求事件而構(gòu)建的，而這種情況不僅影響公用事業(yè)部門和客戶的效益，而且對(duì)環(huán)境也有影響。
虛擬電廠可以協(xié)調(diào)和控制更高效和更清潔的分布式能源，因此不需要過度建造或化石燃料電廠來平衡電力需求和供應(yīng)。
虛擬電廠可以快速上升以保持平衡并避免更昂貴的傳統(tǒng)電力。這減少了所需的傳統(tǒng)電力資產(chǎn)的數(shù)量和持續(xù)時(shí)間。先進(jìn)的虛擬電廠提供的快速、無影響的響應(yīng)為系統(tǒng)運(yùn)營商提供了依賴非常規(guī)業(yè)務(wù)儲(chǔ)備所需的信心。虛擬電廠可以同時(shí)防止現(xiàn)有需求響應(yīng)計(jì)劃中常見的參與疲勞。這是虛擬電廠和需求響應(yīng)之間區(qū)分的關(guān)鍵點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)營商的決定，虛擬電廠使用分布式能源來直接支持電網(wǎng)。隨著呼叫變得更加頻繁，需求響應(yīng)參與者以一種相當(dāng)可預(yù)測的、可測量的速率退出。另一方面，虛擬電廠利用整個(gè)電網(wǎng)的靈活性以不影響過程或舒適度的方式調(diào)整參與度，從而使其“始終開啟”。
由虛擬電廠匯總和控制的分布式能源可以在需要時(shí)提供運(yùn)營儲(chǔ)備，同時(shí)還可以使客戶更多地參與輔助電網(wǎng)服務(wù)市場。通過將分布式能源與市場聯(lián)系起來，虛擬電廠提供可投入輔助市場的實(shí)時(shí)運(yùn)營儲(chǔ)備。這為參與者提供了經(jīng)濟(jì)回報(bào)，以及基于態(tài)勢感知的能力，以立即適應(yīng)不斷變化的電網(wǎng)情況。
能源套利市場的競價(jià)
如前所述，虛擬電廠具有運(yùn)營收益和能源市場收益。作為分布式能源管理和市場之間的中介，虛擬電廠集合了各種各樣的分布式能源，其目的是代表分布式能源供應(yīng)商進(jìn)行能源交易，因?yàn)榉植际侥茉垂?yīng)商無法獨(dú)自參與能源市場。因此，虛擬電廠具有滿足最終客戶對(duì)服務(wù)需求的附加價(jià)值，這些服務(wù)有助于分散分布式能源的利用。
換句話說，虛擬電廠充當(dāng)不同能源交易大廳之間的套利者。虛擬電廠可以通過使整個(gè)能源系統(tǒng)更加高效，特別是在競爭性電力市場中，消除對(duì)額外的傳統(tǒng)發(fā)電廠的需求。這對(duì)使用虛擬電廠的系統(tǒng)服務(wù)的每個(gè)費(fèi)率支付者都產(chǎn)生了積極的影響，因?yàn)樘摂M電廠降低了基本負(fù)荷和峰值負(fù)荷之間的增量。電網(wǎng)規(guī)劃者和運(yùn)營商在縮小這一差距方面的信心越高，系統(tǒng)的容量因子越高，可實(shí)現(xiàn)的資本效率就越高。虛擬發(fā)電廠軟件并沒有把資金投入在這個(gè)問題上，而是利用每種資產(chǎn)的獨(dú)特特性來提供以前難以理解的服務(wù)，并且?guī)缀鯇?shí)時(shí)地提供服務(wù)。
通過虛擬電廠，客戶可以保持控制。項(xiàng)目參與的靈活性和易用性使得大多數(shù)客戶對(duì)項(xiàng)目具有高度的忠誠度。虛擬電廠不僅僅是給予和接受的交流，它是電力供應(yīng)商和他們所服務(wù)的消費(fèi)者之間的合作伙伴?！坝捎诒镜匦枨笳{(diào)整很少，如果有的話，可以感受到?！盰oung說，“參與者通常會(huì)聯(lián)系虛擬電廠運(yùn)營商，詢問他們?nèi)绾翁峁└蟮撵`活性和對(duì)服務(wù)的貢獻(xiàn)?！?strong>（中國儲(chǔ)能網(wǎng)獨(dú)家編譯，轉(zhuǎn)載請注明來源，違者必究）
