2023年11月2日,将在贵阳举办电力行业数字化转型大会,对于想要了解电力系统未来方向的同学可以了解一下。
虚拟电厂一直是电力行业这几年的热门话题,作为新型电力系统”、“能源互联网”的基础支撑,虚拟电厂的重要性不言而喻。今天,同学们就和电网哥一起了解下虚拟电厂!
如果用一个短句来概括,虚拟电厂是“能源调度的智能管家”,通过虚拟电厂,来实现“储能协调”以及“哪里不够补哪里”。
这个其实在其他行业很好类比,就是美团的最底层的骑手调度、滴滴的车辆调度,在电网是分布式微电网调度,叫虚拟电厂就高大上,美团以后的众包改叫“虚拟骑兵”
虚拟电厂由于聚集了分布式能源(发电)、诸能(充电/放电)、可控负荷(用电)等,因此可以根据实际的组成来划分分类:
根据各自的特点,我们可以得出以下结论:
电源型:具有能量出售能力,可以参与能量市场;并视实际情形参与辅助服务市场。
负荷型:具有功率调节能力,可以参与辅助服务市场;能量出售属性不足。
储能型:可参与辅助服务市场,也可以部分时段通过放电来出售电能。
混合型:全能型选手。
在国外案例中,各国各有特点,日本和德国以诸能和分布式电源,作为虚拟电厂的主体,美国则是以可控负荷为主,规模已占尖峰负荷的5%以上。
展开来看
1)可控负荷
可控负荷资源的重点领域主要包括工业、建筑和交通等。其中工业分连续性工业和非连续性工业;建筑包括公共、商业和居民等,建筑领域中空调负荷最为重要;交通有岸电、公共交通和私家电动车等。可控负荷资源在质和量两个方面都存在较大的差别,在质的方面,可以从调节意愿、调节能力和调节及聚合成本性价比几个维度来评判。总的来说,非连续工业是意愿、能力、可聚合性“三高”的首选优质资源,其次是电动交通和建筑空调。在量的方面,调节、聚合技术的发展和成本的下降都在不断提升可调负荷资源量。
2)分布式电源
分布式电源指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组,包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生物质、燃料电池等或者这些发电的组合。站在虚拟电厂的角度,对分布式发电资源的界定在于调度关系,凡是调度关系不在现有公用系统的,或者可以从公用系统脱离的发电资源,都可以纳入虚拟发电资源。从这个意义上说,所有自备电厂都是虚拟电厂潜在的资源。
3)储能
储能是电力能源行业中最具革命性的要素。储能技术经济性的快速提升,使电能突破了不可大规模经济储存的限制,也改变了行业控制优化机制。按照存储形式的区别,储能设备大致可分为四类:一是机械储能,如抽水蓄能、飞轮储能等;二是化学储能,如铅酸电池、钠硫电池等;三是电磁储能,如超级电容、超导储能等;四是相变储能。
1)可靠的发电能力
虚拟电厂由柴油发电机、太阳能设备、新能源分布式能源发电设备和诸能等组成,能源充分利用,发电稳定可靠。
2)高效的发电质量
虚拟电厂可利用多种发电设备,使得电能质量更高,对网络负荷有更好的抑制作用。
3)环境友好
虚拟电厂具有一定节能效果,可大大减少污染物的排放,降低空气污染。
4)高度集成
虚拟电厂的整体设计和遥测自动化技术能有效减少工作人员的数量,降低成本。
5)快速响应
虚拟电厂使用多种发电设备,发电系统的响应速度更快,可以有效应对突发的能源需求波动。
虚拟电厂的控制对象主要包括各种DG、储能系统、可控负荷以及电动汽车。由于虚拟电厂的概念强调对外呈现的功能和效果,因此,聚合多样化的DER实现对系统高要求的电能输出是虚拟电厂协调控制的重点和难点。实际上,一些可再生能源发电站(如风力发电站和光伏发电站)具有间歇性或随机性以及存在预测误差等特点,因此,将其大规模并网必须考虑不确定性的影响。这就要求储能系统、可分配发电机组、可控负荷与之合理配合,以保证电能质量并提高发电经济性。
智能计量技术是虚拟电厂的一个重要组成部分,是实现虚拟电厂对DG和可控负荷等监测和控制的重要基础。智能计量系统最基本的作用是自动测量和读取用户住宅内的电、气、热、水的消耗量或生产量,即自动抄表(automated meter reading,AMR),以此为虚拟电厂提供电源和需求侧的实时信息。作为AMR的发展,自动计量管理(automatic meter management,AMM)和高级计量体系(advanced metering infrastructure, AMI)能够远程测量实时用户信息,合理管理数据,并将其发送给相关各方。对于用户而言,所有的计量数据都可通过用户室内网(home area network, HAN)在电脑上显示。因此,用户能够直观地看到自己消费或生产的电能以及相应费用等信息,以此采取合理的调节措施。
虚拟电厂采用双向通信技术,它不仅能够接收各个单元的当前状态信息,而且能够向控制目标发送控制信号。应用于虚拟电厂中的通信技术主要有基于互联网的技术,如基于互联网协议的服务、虚拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术(如全球移动通信系统/通用分组无线服务技术(USM/UPRS)等)。在用户住宅内,WiFi、蓝牙、ZigBee等通信技术构成了室内通信网络。