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90億元 vs 2億元：“虛擬電廠”經(jīng)濟(jì)性顯著

2017-10-24 14:57:51 分析師　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

90億元vs2億元：虛擬電廠的經(jīng)濟(jì)性以高用電量與電力技術(shù)創(chuàng)新著稱的江蘇省，率先在全國(guó)試點(diǎn)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(bào)道。該報(bào)道提到：現(xiàn)在建設(shè)一座1GW（1百萬千瓦

我們現(xiàn)在承擔(dān)的國(guó)內(nèi)虛擬發(fā)電廠的科研項(xiàng)目，考慮到了多種能源互補(bǔ)及電能替換，后期如果有成熟的研究成果，可以繼續(xù)與大家分享。

虛擬發(fā)電廠理論上具有發(fā)電能力，以及負(fù)荷側(cè)的需求響應(yīng)能力和可調(diào)節(jié)能力，為什么能夠具備這些能力？虛擬發(fā)電廠在組建時(shí)，首先要對(duì)自己規(guī)劃的成員結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)潛力評(píng)估。我們?cè)诳蒲羞^程中，列出了一些潛力評(píng)估方案，對(duì)分布式電源的能力和特性、需求響應(yīng)能力，以及儲(chǔ)能充放電能力進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)，我們團(tuán)隊(duì)也正在提一個(gè)新的概念，叫做虛擬發(fā)電廠的海綿特性。當(dāng)電力系統(tǒng)中的負(fù)荷處于低谷時(shí)期，發(fā)電量高于負(fù)荷量，虛擬發(fā)電廠就發(fā)揮儲(chǔ)能的作用，吸收儲(chǔ)存電能；當(dāng)負(fù)荷處于高峰時(shí)期，發(fā)電量小于負(fù)荷量，虛擬發(fā)電廠則類似于儲(chǔ)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(shí)很有助于維持電力平衡，就是江蘇電科院袁主任（編者注：國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)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(fā)電廠在組建過程中，還需要評(píng)估當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電力供應(yīng)情況與電力市場(chǎng)機(jī)制，以及行業(yè)目錄電價(jià)，等等。因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)在各省區(qū)的電力市場(chǎng)機(jī)制有一定差異，在規(guī)劃中需要進(jìn)行綜合的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。

另外，對(duì)于相關(guān)的能源政策，也應(yīng)有所關(guān)注，包括現(xiàn)在國(guó)家推廣碳交易市場(chǎng)，以及其他的節(jié)能減排政策和電能替代政策，都可以考慮在虛擬發(fā)電廠規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)之中。通過量化計(jì)算，衡量考慮源荷儲(chǔ)發(fā)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(huì)后再討論。我們現(xiàn)在雖然定義了一些公式，但是仍缺少第一手的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)資料，歡迎大家與我們一起討論。

關(guān)于虛擬發(fā)電廠的運(yùn)行控制模式，根據(jù)組建過程中當(dāng)?shù)氐耐ㄓ崡l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(tǒng)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(jìn)行所有的決策和計(jì)算，下發(fā)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(fā)電廠建設(shè)過程中，集中式的控制模式有一個(gè)現(xiàn)實(shí)的約束條件，就是控制中心對(duì)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(shè)時(shí)必須考慮到。

分散式控制，更像是我們團(tuán)隊(duì)前期做的需求側(cè)響應(yīng)了。公開發(fā)布一個(gè)信息，比如電價(jià)信息，但不做主動(dòng)控制。對(duì)于這個(gè)信息，各個(gè)組成成員自主地響應(yīng)，這種模式下各成員的自主度比較大。但是也有缺陷，對(duì)于響應(yīng)總體的效果很難控制。有的負(fù)荷單元也許響應(yīng)得多一點(diǎn)，有的少一點(diǎn)，整體的控制結(jié)果與預(yù)期可能偏差較大。

說起分布式控制，基于現(xiàn)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(dá)到整體控制目標(biāo)。分布式控制可以實(shí)現(xiàn)整體的控制目標(biāo)，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(tuán)隊(duì)研究過的幾種虛擬發(fā)電廠的優(yōu)化調(diào)度方法。隨機(jī)優(yōu)化算法，考慮到分布式電源負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)性，隨著儲(chǔ)能的加入，對(duì)于隨機(jī)性有很好的平抑效果，魯棒性增強(qiáng)了。分布式優(yōu)化算法，可以由各個(gè)分布式單元之間協(xié)調(diào)完成優(yōu)化計(jì)算。多層優(yōu)化，可以用于組合式的控制結(jié)構(gòu)中。還有多目標(biāo)的優(yōu)化，可以根據(jù)不同的運(yùn)行環(huán)境設(shè)置不同的目標(biāo)。

通訊技術(shù)是虛擬發(fā)電廠組建的基本技術(shù)之一，也是需要考慮的。如在配電網(wǎng)中要求虛擬發(fā)電廠內(nèi)所有的分布式電源、分布式儲(chǔ)能，重新建設(shè)一個(gè)通信的鏈路，這個(gè)投資成本是非常高的。可以充分利用現(xiàn)有的通信資源，不管是有線通訊、無線通訊還是公用的互聯(lián)網(wǎng)通訊，組建一個(gè)虛擬電廠。通過虛擬電廠的控制手段和技術(shù)，最終可以獲得虛擬電廠的固定參數(shù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)，組成整體控制手段。這也是虛擬電廠與傳統(tǒng)電廠相比的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

下面講一下我們團(tuán)隊(duì)對(duì)于虛擬電廠參與到電力市場(chǎng)機(jī)制中的研究。以前在需求側(cè)管理的方向上面做過一些研究積累，對(duì)于風(fēng)時(shí)電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)和尖峰電價(jià)，有一定基礎(chǔ)，虛擬發(fā)電廠可以考慮到基于價(jià)格和激勵(lì)兩方面的需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制，比較符合我國(guó)目前的現(xiàn)狀。完善的電力市場(chǎng)機(jī)制應(yīng)該包括中長(zhǎng)期市場(chǎng)，月度、日前和實(shí)時(shí)市場(chǎng)，以及各種輔助服務(wù)市場(chǎng)。如果虛擬電廠實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部的有效控制，那么在參與電力市場(chǎng)的背景下也是很具有優(yōu)勢(shì)的。尤其我們認(rèn)為，參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，可能比傳統(tǒng)的機(jī)組更大一些。輔助服務(wù)市場(chǎng)包括幾個(gè)方面：保持頻率穩(wěn)定的服務(wù)，保持電壓穩(wěn)定的服務(wù)，保持暫態(tài)穩(wěn)定的服務(wù)，以及其他的黑啟動(dòng)服務(wù)。虛擬發(fā)電廠控制的靈活性和反應(yīng)快速性方面是優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)組的，其自身有效的控制策略非常關(guān)鍵。

總結(jié)一下，虛擬電廠在電力市場(chǎng)中，可以承擔(dān)的角色包括發(fā)電商、發(fā)電經(jīng)紀(jì)商、輔助服務(wù)供應(yīng)商、售電商，這當(dāng)中都少不了儲(chǔ)能裝置的參與。

關(guān)于虛擬發(fā)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(tǒng)整個(gè)的運(yùn)行調(diào)度之中；在電力批發(fā)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)模式下，可以扮演負(fù)荷聚合商；當(dāng)負(fù)荷達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，可以擔(dān)任獨(dú)立的輔助服務(wù)提供商；在電力市場(chǎng)零售競(jìng)爭(zhēng)模式下，可以作為零售商和負(fù)荷聚合商參與到電力的零售市場(chǎng)之中。我們團(tuán)隊(duì)在這方面做過不少的數(shù)學(xué)模型策略研究分析，并正在規(guī)劃一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)室，希望能夠做成市場(chǎng)規(guī)則庫，可以適應(yīng)不同規(guī)則下的電力市場(chǎng)的模擬，并且模擬虛擬發(fā)電廠參與電力市場(chǎng)的報(bào)價(jià)，包括內(nèi)部的成本分析、市場(chǎng)分析考核策略等。

我們提出一個(gè)比較新的概念，面向虛擬發(fā)電廠內(nèi)部源荷儲(chǔ)資源的自動(dòng)“發(fā)用電激勵(lì)策略”，這是基于以前關(guān)于需求側(cè)管理的響應(yīng)策略研究基礎(chǔ)，針對(duì)分布式電源及負(fù)荷儲(chǔ)能自身的運(yùn)行特點(diǎn)，“量體裁衣”制定的激勵(lì)性策略。希望我們團(tuán)隊(duì)前期做的工作能夠?qū)Υ蠹矣兴鶈l(fā)。目前使用的很多儲(chǔ)能數(shù)據(jù)都是基于在網(wǎng)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(chǔ)能專家能為我們提供第一手的儲(chǔ)能設(shè)備調(diào)節(jié)特性，包括成本分析特性的數(shù)據(jù)。

謝謝大家！

責(zé)任編輯：lixin

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