90億元 vs 2億元：“虛擬電廠”經濟性顯著

2017-10-24 14:57:51 分析師　點擊量：評論 (0)

90億元vs2億元：虛擬電廠的經濟性以高用電量與電力技術創新著稱的江蘇省，率先在全國試點居民虛擬電廠，以期緩解居民用電壓力。CCTV《朝聞天下》（2017 7 19）做了報道。該報道提到：現在建設一座1GW（1百萬千瓦

我們現在承擔的國內虛擬發電廠的科研項目，考慮到了多種能源互補及電能替換，后期如果有成熟的研究成果，可以繼續與大家分享。

虛擬發電廠理論上具有發電能力，以及負荷側的需求響應能力和可調節能力，為什么能夠具備這些能力？虛擬發電廠在組建時，首先要對自己規劃的成員結構進行一個潛力評估。我們在科研過程中，列出了一些潛力評估方案，對分布式電源的能力和特性、需求響應能力，以及儲能充放電能力進行評估。同時，我們團隊也正在提一個新的概念，叫做虛擬發電廠的海綿特性。當電力系統中的負荷處于低谷時期，發電量高于負荷量，虛擬發電廠就發揮儲能的作用，吸收儲存電能；當負荷處于高峰時期，發電量小于負荷量，虛擬發電廠則類似于儲能裝置，開始釋放電能。這樣的海綿特性，或者說伸縮彈性，其實很有助于維持電力平衡，就是江蘇電科院袁主任（編者注：國網江蘇省電力公司電力科學研究院電網技術中心副主任袁曉冬）介紹的電力第一性原理——電力供需平衡。虛擬發電廠在組建過程中，還需要評估當地的電網網架結構、電力供應情況與電力市場機制，以及行業目錄電價，等等。因為我國現在各省區的電力市場機制有一定差異，在規劃中需要進行綜合的經濟性評估。

另外，對于相關的能源政策，也應有所關注，包括現在國家推廣碳交易市場，以及其他的節能減排政策和電能替代政策，都可以考慮在虛擬發電廠規劃目標函數之中。通過量化計算，衡量考慮源荷儲發用電特性榫合度。有一些公式我就不再展開了，有興趣的專家可以會后再討論。我們現在雖然定義了一些公式，但是仍缺少第一手的設備運行數據資料，歡迎大家與我們一起討論。

關于虛擬發電廠的運行控制模式，根據組建過程中當地的通訊條件及組建的方式，可以分為：集中式、分散式、分布式、組合控制。

先說說集中式，電力系統的主要控制模式就是集中式，把所有的組成成員信息都采集到集中控制中心，控制中心進行所有的決策和計算，下發控制指令給組成成員，這就是集中式的控制模式。但是在虛擬發電廠建設過程中，集中式的控制模式有一個現實的約束條件，就是控制中心對于所有的分布式單元都要有信息采集和控制的通路，這在建設時必須考慮到。

分散式控制，更像是我們團隊前期做的需求側響應了。公開發布一個信息，比如電價信息，但不做主動控制。對于這個信息，各個組成成員自主地響應，這種模式下各成員的自主度比較大。但是也有缺陷，對于響應總體的效果很難控制。有的負荷單元也許響應得多一點，有的少一點，整體的控制結果與預期可能偏差較大。

說起分布式控制，基于現有的通訊手段，只要分布式單元之間有通訊的連接，就可以通過分布式控制的算法，達到整體控制目標。分布式控制可以實現整體的控制目標，而分散控制則無法做到。

還有一種控制方式是組合方式，可以把這幾種方式因地制宜組合起來。

下面向大家介紹一下我們團隊研究過的幾種虛擬發電廠的優化調度方法。隨機優化算法，考慮到分布式電源負荷的隨機波動性，隨著儲能的加入，對于隨機性有很好的平抑效果，魯棒性增強了。分布式優化算法，可以由各個分布式單元之間協調完成優化計算。多層優化，可以用于組合式的控制結構中。還有多目標的優化，可以根據不同的運行環境設置不同的目標。

通訊技術是虛擬發電廠組建的基本技術之一，也是需要考慮的。如在配電網中要求虛擬發電廠內所有的分布式電源、分布式儲能，重新建設一個通信的鏈路，這個投資成本是非常高的。可以充分利用現有的通信資源，不管是有線通訊、無線通訊還是公用的互聯網通訊，組建一個虛擬電廠。通過虛擬電廠的控制手段和技術，最終可以獲得虛擬電廠的固定參數與動態參數，組成整體控制手段。這也是虛擬電廠與傳統電廠相比的競爭優勢。

下面講一下我們團隊對于虛擬電廠參與到電力市場機制中的研究。以前在需求側管理的方向上面做過一些研究積累，對于風時電價、實時電價和尖峰電價，有一定基礎，虛擬發電廠可以考慮到基于價格和激勵兩方面的需求側響應機制，比較符合我國目前的現狀。完善的電力市場機制應該包括中長期市場，月度、日前和實時市場，以及各種輔助服務市場。如果虛擬電廠實現了內部的有效控制，那么在參與電力市場的背景下也是很具有優勢的。尤其我們認為，參與電力輔助服務市場的優勢，可能比傳統的機組更大一些。輔助服務市場包括幾個方面：保持頻率穩定的服務，保持電壓穩定的服務，保持暫態穩定的服務，以及其他的黑啟動服務。虛擬發電廠控制的靈活性和反應快速性方面是優于傳統機組的，其自身有效的控制策略非常關鍵。

總結一下，虛擬電廠在電力市場中，可以承擔的角色包括發電商、發電經紀商、輔助服務供應商、售電商，這當中都少不了儲能裝置的參與。

關于虛擬發電廠的角色，在電力體制一體化的模式下，可以通過配電公司參與到電力系統整個的運行調度之中；在電力批發市場的競爭模式下，可以扮演負荷聚合商；當負荷達到一定規模時，可以擔任獨立的輔助服務提供商；在電力市場零售競爭模式下，可以作為零售商和負荷聚合商參與到電力的零售市場之中。我們團隊在這方面做過不少的數學模型策略研究分析，并正在規劃一個仿真實驗室，希望能夠做成市場規則庫，可以適應不同規則下的電力市場的模擬，并且模擬虛擬發電廠參與電力市場的報價，包括內部的成本分析、市場分析考核策略等。

我們提出一個比較新的概念，面向虛擬發電廠內部源荷儲資源的自動“發用電激勵策略”，這是基于以前關于需求側管理的響應策略研究基礎，針對分布式電源及負荷儲能自身的運行特點，“量體裁衣”制定的激勵性策略。希望我們團隊前期做的工作能夠對大家有所啟發。目前使用的很多儲能數據都是基于在網站上或者其他文章中找到的公開資料，非常希望在座的各位儲能專家能為我們提供第一手的儲能設備調節特性，包括成本分析特性的數據。

謝謝大家！