虛擬電廠：能源轉(zhuǎn)型的詩與遠方

當前岸军，全球能源正處在轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期奋刽，人類社會正推動以油氣為代表的傳統(tǒng)能源系統(tǒng)向以可再生能源為代表的現(xiàn)代能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。從能源生產(chǎn)艰赞、消費和配置各環(huán)節(jié)看佣谐，現(xiàn)代能源系統(tǒng)以電為中心，電網(wǎng)為平臺的特點日益顯著方妖。   　　隨著世界各國向清潔狭魂、低碳的新型能源體系發(fā)展，分布式可再生能源党觅、電動汽車雌澄、終端用戶的再電氣化比例大幅增長。國際能源署(IEA)發(fā)布的《2017年世界能源展望》指出杯瞻，分布式可再生能源發(fā)展速度之快“超乎想象”镐牺，因其良好的經(jīng)濟性、可靠性魁莉、靈活性和環(huán)保性睬涧，已成為全球最大新增電源之一。   　　虛擬電廠旗唁，正在加速走來   　　未來畦浓，配電網(wǎng)中的分散發(fā)電和有源負荷將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，更多電力用戶將由單一的消費者(consumer)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲偷漠a(chǎn)消者(prosumer)检疫。在技術(shù)層面讶请，由于分布式可再生能源、可控負荷电谣、儲能設(shè)施以及電動汽車等具有地理位置分散秽梅、隨機性強、波動性大剿牺、并具有弱可觀性和可控性的特點企垦，隨著接入電網(wǎng)總體規(guī)模的不斷擴大，對電網(wǎng)的安全晒来、可靠钞诡、經(jīng)濟運行等提出新的挑戰(zhàn)。從經(jīng)營層面湃崩，分散資源可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式亟待研究荧降，需要深入探討一種可行路徑，去激勵混合型產(chǎn)消者與電網(wǎng)實現(xiàn)友好互動攒读。   　　虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)正是針對這些新現(xiàn)象朵诫，聚焦再電氣化進程中生產(chǎn)側(cè)和消費側(cè)同步發(fā)力的重要特征，提出的適應未來能源清潔低碳發(fā)展趨勢的技術(shù)和商業(yè)模式薄扁。該技術(shù)模式能夠在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)上剪返，依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù)废累，把分布式電源、儲能脱盲、負荷等分散在電網(wǎng)的各類資源相聚合邑滨，進行協(xié)同優(yōu)化運行控制和市場交易，對電網(wǎng)提供輔助服務(wù)钱反。虛擬電廠不是電廠掖看，簡單來說，虛擬電廠就是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源環(huán)境下面哥，以用戶為中心哎壳，以商業(yè)化市場為平臺的源網(wǎng)荷聚合管理模式。   　　虛擬電廠概念自1997年提出以來幢竹，受到了歐洲耳峦、北美和澳洲多國廣泛關(guān)注。近年來焕毫，隨著信息通訊技術(shù)(ICT)蹲坷、分布式協(xié)調(diào)控制技術(shù)和智能計量技術(shù)的提高，分布式電源邑飒、儲能循签、電動汽車的快速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域逐漸表現(xiàn)出對虛擬電廠的極大需求并付諸工程實踐疙咸。從世界范圍來看县匠，歐洲虛擬電廠聚焦于“源”，主要目標是提高分布式電源并網(wǎng)友好智能互動性和打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式撒轮，先后在歐盟第六乞旦、第七框架計劃下開展了FENIX項目和TWENTIES項目，前者旨在將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠题山，提高歐盟電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性兰粉、可控性和安全性，后者的示范重點在于如何利用虛擬電廠實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)顶瞳、分布式電源和負荷的智能管理玖姑。北美虛擬電廠起源于“荷”，通過自動需求響應和能效管理慨菱，提高綜合能源的利用效率焰络。近年來隨著分布式能源的發(fā)展，美國紐約州在能源改革愿景(REV)戰(zhàn)略指導下開展了ConEd VPP項目符喝，旨在將用戶側(cè)“太陽能+儲能”系統(tǒng)集群友好并網(wǎng)闪彼，降低居民用電成本，提高電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和應急響應能力;在加利福尼亞州探索分布式光伏的管理方式协饲，包括虛擬電廠和分布式能源供應商(DERP)如何參與電網(wǎng)運營和電力市場备蚓。澳洲近年投運了多項虛擬電廠示范工程课蔬，主要目標是降低用電成本，促進清潔能源消納郊尝，提高澳洲電網(wǎng)穩(wěn)定性，并與特斯拉公司聯(lián)合打造AGL VPP示范工程战惊，旨在聚合大量光伏電源和儲能設(shè)備流昏，應對分布式電源高滲透率帶來的挑戰(zhàn)，降低基礎(chǔ)設(shè)施投資成本吞获。   　　目前我國分布式可再生電源占比還不大况凉，但發(fā)展迅速，電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃明確提出十三五期間分布式光伏裝機達6000萬千瓦以上;我國已成為全球最大電動汽車市場各拷，2017年國內(nèi)電動汽車銷量超過77萬輛刁绒，占世界的一半以上，至2020年電動汽車累計產(chǎn)量將超過500萬輛;電能替代烤黍、清潔供暖有序推進知市，2017年全年電能替代量超1500億千瓦時，到2020年電能替代新增用電量約4500億千瓦時速蕊。分布式電源和可控負荷發(fā)展迅速嫂丙，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行將帶來巨大影響，因此规哲，虛擬電廠在分布式電源跟啤、北方清潔供暖、用戶側(cè)需求響應唉锌、電動汽車等方面都將具有廣闊的應用前景隅肥。虛擬電廠可以“串聯(lián)”起分布式光伏、儲能設(shè)備袄简、蓄熱鍋爐和可控負荷腥放，實現(xiàn)冷、熱痘番、電整體能源供應效益最大化捉片。在繁華的城市樓宇群，虛擬電廠可以實時監(jiān)測中央空調(diào)汞舱、電動汽車等柔性可控負荷伍纫，環(huán)境參數(shù)以及分布式能源出力，圍繞用戶和系統(tǒng)需求昂芜，自動調(diào)節(jié)并優(yōu)化響應質(zhì)量莹规，減少電源和電網(wǎng)建設(shè)的投資，在創(chuàng)造良好舒適的生活環(huán)境的同時泌神，實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)良漱，技術(shù)和商業(yè)模式的雙贏舞虱。   　　國際標準，貢獻中國智慧   　　由于虛擬電廠應用前景廣泛母市，全球都在搶占先機矾兜，爭取戰(zhàn)略主動，標準制定成為主導國際話語權(quán)的必爭之地患久。2017年10月椅寺，國網(wǎng)冀北電力公司和中國電科院組成的專家團隊，代表中國向國際電工技術(shù)委員會(IEC)提交了虛擬電廠《用例》和《架構(gòu)與功能要求》提案蒋失，經(jīng)過激烈的競爭和淘汰返帕，順利通過了投票，并獲得德篙挽、英荆萤、法、瑞等成員國的加盟支持铣卡，于2018年3月獲批正式立項链韭，成為IEC在虛擬電廠領(lǐng)域立項的首批國際標準，標志著中國正式主導虛擬電廠這一能源轉(zhuǎn)型熱門領(lǐng)域的國際最高話語權(quán)算行。   　　在前沿新興領(lǐng)域編制國際標準極具挑戰(zhàn)性梧油，必須實現(xiàn)技術(shù)和實踐的真正領(lǐng)先，方能把握主導優(yōu)勢州邢±茉桑基于這一特點，國網(wǎng)冀北電力公司在國際標準編制工作中創(chuàng)新提出了“研創(chuàng)示編”四融合模式量淌，把虛擬電廠領(lǐng)域的科研攻關(guān)骗村、創(chuàng)新創(chuàng)效、示范應用和標準編制緊密融合呀枢，在相互佐證胚股、迭代提升中，實現(xiàn)國際標準的高質(zhì)量編制裙秋，并同步建立虛擬電廠科研琅拌、創(chuàng)新創(chuàng)效和應用成果體系，帶動電網(wǎng)技術(shù)和功能的領(lǐng)先發(fā)展摘刑。具體來說进宝，就是要依托冀北地區(qū)資源稟賦，在新能源和科技創(chuàng)新中探索和積累枷恕，把握2022年北京——張家口冬奧會的歷史契機党晋，冀北地區(qū)虛擬電廠用例將在可再生能源富集地區(qū)打造可復制、可推廣的綠色能源共享經(jīng)濟商業(yè)模式，探索將不可控的可再生能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定未玻、可靠的綠色能源的技術(shù)創(chuàng)新灾而，推動以用戶為中心的分布式可再生能源與堅強智能電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，以標準聯(lián)通為能源轉(zhuǎn)型貢獻“中國智慧”扳剿。   　　無論是在海外還是中國旁趟，虛擬電廠都還很年輕。在能源轉(zhuǎn)型的道路上舞终，需要政府轻庆、企業(yè)、用戶等各方共同努力敛劝，在市場機制建設(shè)、商業(yè)模式創(chuàng)新纷宇、核心技術(shù)推廣以及用戶廣泛參與等方面積極探索夸盟，追尋新一代能源系統(tǒng)的詩與遠方。