90亿元 vs 2亿元：“虚拟电厂”经济性显著

2017-10-24 14:57:51 分析师　点击量：评论 (0)

90亿元vs2亿元：虚拟电厂的经济性以高用电量与电力技术创新著称的江苏省，率先在全国试点居民虚拟电厂，以期缓解居民用电压力。CCTV《朝闻天下》（2017 7 19）做了报道。该报道提到：现在建设一座1GW（1百万千瓦

我们现在承担的国内虚拟发电厂的科研项目，考虑到了多种能源互补及电能替换，后期如果有成熟的研究成果，可以继续与大家分享。

虚拟发电厂理论上具有发电能力，以及负荷侧的需求响应能力和可调节能力，为什么能够具备这些能力？虚拟发电厂在组建时，首先要对自己规划的成员结构进行一个潜力评估。我们在科研过程中，列出了一些潜力评估方案，对分布式电源的能力和特性、需求响应能力，以及储能充放电能力进行评估。同时，我们团队也正在提一个新的概念，叫做虚拟发电厂的海绵特性。当电力系统中的负荷处于低谷时期，发电量高于负荷量，虚拟发电厂就发挥储能的作用，吸收储存电能；当负荷处于高峰时期，发电量小于负荷量，虚拟发电厂则类似于储能装置，开始释放电能。这样的海绵特性，或者说伸缩弹性，其实很有助于维持电力平衡，就是江苏电科院袁主任（编者注：国网江苏省电力公司电力科学研究院电网技术中心副主任袁晓冬）介绍的电力第一性原理——电力供需平衡。虚拟发电厂在组建过程中，还需要评估当地的电网网架结构、电力供应情况与电力市场机制，以及行业目录电价，等等。因为我国现在各省区的电力市场机制有一定差异，在规划中需要进行综合的经济性评估。

另外，对于相关的能源政策，也应有所关注，包括现在国家推广碳交易市场，以及其他的节能减排政策和电能替代政策，都可以考虑在虚拟发电厂规划目标函数之中。通过量化计算，衡量考虑源荷储发用电特性榫合度。有一些公式我就不再展开了，有兴趣的专家可以会后再讨论。我们现在虽然定义了一些公式，但是仍缺少第一手的设备运行数据资料，欢迎大家与我们一起讨论。

关于虚拟发电厂的运行控制模式，根据组建过程中当地的通讯条件及组建的方式，可以分为：集中式、分散式、分布式、组合控制。

先说说集中式，电力系统的主要控制模式就是集中式，把所有的组成成员信息都采集到集中控制中心，控制中心进行所有的决策和计算，下发控制指令给组成成员，这就是集中式的控制模式。但是在虚拟发电厂建设过程中，集中式的控制模式有一个现实的约束条件，就是控制中心对于所有的分布式单元都要有信息采集和控制的通路，这在建设时必须考虑到。

分散式控制，更像是我们团队前期做的需求侧响应了。公开发布一个信息，比如电价信息，但不做主动控制。对于这个信息，各个组成成员自主地响应，这种模式下各成员的自主度比较大。但是也有缺陷，对于响应总体的效果很难控制。有的负荷单元也许响应得多一点，有的少一点，整体的控制结果与预期可能偏差较大。

说起分布式控制，基于现有的通讯手段，只要分布式单元之间有通讯的连接，就可以通过分布式控制的算法，达到整体控制目标。分布式控制可以实现整体的控制目标，而分散控制则无法做到。

还有一种控制方式是组合方式，可以把这几种方式因地制宜组合起来。

下面向大家介绍一下我们团队研究过的几种虚拟发电厂的优化调度方法。随机优化算法，考虑到分布式电源负荷的随机波动性，随着储能的加入，对于随机性有很好的平抑效果，鲁棒性增强了。分布式优化算法，可以由各个分布式单元之间协调完成优化计算。多层优化，可以用于组合式的控制结构中。还有多目标的优化，可以根据不同的运行环境设置不同的目标。

通讯技术是虚拟发电厂组建的基本技术之一，也是需要考虑的。如在配电网中要求虚拟发电厂内所有的分布式电源、分布式储能，重新建设一个通信的链路，这个投资成本是非常高的。可以充分利用现有的通信资源，不管是有线通讯、无线通讯还是公用的互联网通讯，组建一个虚拟电厂。通过虚拟电厂的控制手段和技术，最终可以获得虚拟电厂的固定参数与动态参数，组成整体控制手段。这也是虚拟电厂与传统电厂相比的竞争优势。

下面讲一下我们团队对于虚拟电厂参与到电力市场机制中的研究。以前在需求侧管理的方向上面做过一些研究积累，对于风时电价、实时电价和尖峰电价，有一定基础，虚拟发电厂可以考虑到基于价格和激励两方面的需求侧响应机制，比较符合我国目前的现状。完善的电力市场机制应该包括中长期市场，月度、日前和实时市场，以及各种辅助服务市场。如果虚拟电厂实现了内部的有效控制，那么在参与电力市场的背景下也是很具有优势的。尤其我们认为，参与电力辅助服务市场的优势，可能比传统的机组更大一些。辅助服务市场包括几个方面：保持频率稳定的服务，保持电压稳定的服务，保持暂态稳定的服务，以及其他的黑启动服务。虚拟发电厂控制的灵活性和反应快速性方面是优于传统机组的，其自身有效的控制策略非常关键。

总结一下，虚拟电厂在电力市场中，可以承担的角色包括发电商、发电经纪商、辅助服务供应商、售电商，这当中都少不了储能装置的参与。

关于虚拟发电厂的角色，在电力体制一体化的模式下，可以通过配电公司参与到电力系统整个的运行调度之中；在电力批发市场的竞争模式下，可以扮演负荷聚合商；当负荷达到一定规模时，可以担任独立的辅助服务提供商；在电力市场零售竞争模式下，可以作为零售商和负荷聚合商参与到电力的零售市场之中。我们团队在这方面做过不少的数学模型策略研究分析，并正在规划一个仿真实验室，希望能够做成市场规则库，可以适应不同规则下的电力市场的模拟，并且模拟虚拟发电厂参与电力市场的报价，包括内部的成本分析、市场分析考核策略等。

我们提出一个比较新的概念，面向虚拟发电厂内部源荷储资源的自动“发用电激励策略”，这是基于以前关于需求侧管理的响应策略研究基础，针对分布式电源及负荷储能自身的运行特点，“量体裁衣”制定的激励性策略。希望我们团队前期做的工作能够对大家有所启发。目前使用的很多储能数据都是基于在网站上或者其他文章中找到的公开资料，非常希望在座的各位储能专家能为我们提供第一手的储能设备调节特性，包括成本分析特性的数据。

谢谢大家！