虛擬電廠充分實(shí)現(xiàn)了“以使用者為中心”

虛擬電廠于本世紀(jì)初在歐洲國(guó)家興起，并已擁有多個(gè)成熟的示范項(xiàng)目，其主要關(guān)注分布式能源的可靠并網(wǎng)，同時(shí)構(gòu)筑電力市場(chǎng)中穩(wěn)定的商業(yè)模式。同期北美地區(qū)推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”，可調(diào)負(fù)荷占據(jù)主要地位。目前我國(guó)虛擬電廠發(fā)展處于起步階段，同時(shí)采用以上兩個(gè)概念，一般認(rèn)為虛擬電廠的范疇包括需求響應(yīng)，兩者本質(zhì)相同，是可同時(shí)存在的兩個(gè)概念，最主要區(qū)別在于前者是對(duì)后者的補(bǔ)充與拓展。虛擬電廠不僅聚合了可調(diào)負(fù)荷，還可納入近幾年正大規(guī)模興起的分布式電源及儲(chǔ)能。

結(jié)合已有研究和目前實(shí)踐情況，可將虛擬電廠定義為將不同空間的可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)、電動(dòng)汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷；既可快速響應(yīng)指令配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場(chǎng)獲得經(jīng)濟(jì)收益。

虛擬電廠并不需要改變現(xiàn)有資源與電網(wǎng)的連接方式，而是通過通信技術(shù)與智能計(jì)量技術(shù)，對(duì)可控資源進(jìn)行“串聯(lián)”，形成更加穩(wěn)定、可控的“大電廠”，實(shí)現(xiàn)發(fā)電和用電自我調(diào)節(jié)，從而為電網(wǎng)提供源網(wǎng)荷儲(chǔ)售一體化服務(wù)。這些可控資源不受電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度中心的直接調(diào)度，而是通過資源聚合商參與其中。

近年來，我國(guó)電力峰谷差矛盾日益突出，各地年負(fù)荷達(dá)到95%以上峰值負(fù)荷累計(jì)不足50小時(shí)。若通過建設(shè)煤電機(jī)組滿足其經(jīng)營(yíng)區(qū)5%的峰值負(fù)荷需求，需要電廠及配套電網(wǎng)投資約4000億元；若建設(shè)虛擬電廠，建設(shè)、運(yùn)維和激勵(lì)的資金規(guī)模僅為400-570億元。可見，相對(duì)于供應(yīng)側(cè)的電源建設(shè)成本，需求側(cè)資源要廉價(jià)得多。合理利用需求側(cè)資源，既可降低電力成本，還能提升供電可靠性。

我國(guó)可參與虛擬電廠運(yùn)營(yíng)的可控資源體量龐大，其中，可調(diào)負(fù)荷資源5000萬千瓦以上，用戶側(cè)儲(chǔ)能規(guī)模約100萬千瓦，電動(dòng)汽車接近600萬輛（每輛按5千瓦計(jì)算，相當(dāng)于3000萬千瓦儲(chǔ)能），分布式電源裝機(jī)規(guī)模超6000萬千瓦，這其中還未納入現(xiàn)存于各地區(qū)小型水電站的裝機(jī)容量，且這些資源規(guī)模都還處于快速上升期。若將這些分散資源有效聚合，相當(dāng)于建設(shè)約140臺(tái)百萬千瓦級(jí)煤電機(jī)組，可有效滿足電力負(fù)荷增長(zhǎng)和削峰填谷需求。

虛擬電廠的可控資源在快速發(fā)展期時(shí)，其自身的發(fā)展空間也快速拓寬。但并不是有了資源，虛擬電廠就自然發(fā)展出來了，而是要有一系列必要的體制機(jī)制條件作為前提。依據(jù)外圍條件的不同，我們把虛擬電廠的發(fā)展分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段為邀約型階段。是在沒有電力市場(chǎng)的情況下，由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，各個(gè)聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。第二個(gè)階段是市場(chǎng)型階段。這是在電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式，分別參與這些市場(chǎng)獲得收益。在第二階段，也會(huì)同時(shí)存在邀約型模式，其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。第三個(gè)階段是未來的虛擬電廠，可稱之為跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著虛擬電廠聚合的資源種類越來越多、數(shù)量越來越大、空間越來越廣，此時(shí)可稱之為“虛擬電力系統(tǒng)”，其中既包含可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式電源等基礎(chǔ)資源，也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。

從整個(gè)行業(yè)的發(fā)展來看，原來固有的大機(jī)組、超高壓的供應(yīng)側(cè)資源已經(jīng)發(fā)展到了頂峰，取而代之的將是大規(guī)模的需求側(cè)資源，這部分資源潛力巨大，是實(shí)實(shí)在在的，未來在電力系統(tǒng)中，需求側(cè)資源大概率將成為主角。同時(shí)，它們不會(huì)以零散的形式存在，聚合商的作用也因此會(huì)越來越強(qiáng)，它可將供給側(cè)和需求側(cè)分散式的資源全部聚合起來，最終成為整個(gè)行業(yè)和生態(tài)的主角。

從電力系統(tǒng)的控制和優(yōu)化方式來看，當(dāng)需求側(cè)資源不斷引入后，能源互聯(lián)網(wǎng)概念中提出的“以使用者為中心”的目標(biāo)將會(huì)實(shí)現(xiàn)得越來越充分，我國(guó)傳統(tǒng)的自上而下的五級(jí)調(diào)度體系很可能不復(fù)存在。所有聚合商、配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商，都將成為同種性質(zhì)的運(yùn)營(yíng)單位，他們聚合大量的需求側(cè)資源，相當(dāng)于一個(gè)共享服務(wù)平臺(tái)，從而代理這些資源在配電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)平衡后再與大電網(wǎng)發(fā)生關(guān)系。所以，聚合商最終將成為一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商，系統(tǒng)控制和優(yōu)化的方式可變?yōu)樽韵露系囊环N組織形態(tài)。

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