hth下载地址 陳聰

0引言

隨著電力體(ti) 製改革的持續推進，電力市場將逐步建立和完善，未來的售電主體(ti) 也將隨著配售電業(ye) 務的逐步放開而日益多元化，新的政策不斷鼓勵分布式電源和微電網作為(wei) 獨立的配售電市場主體(ti) 推動運營模式的創新。與(yu) 微電網所采取的就地應用為(wei) 控製目標的方式不同，虛擬電廠作為(wei) 分布式電源市場化運營的一種方式，利用其組織方式的靈活性，能更好地適應

大規模分布式電源市場化運營的需要。不管是從(cong) 係統運行的角度還是從(cong) 分布式電源的角度，都有組織分布式電源參與(yu) 電力市場的需求，考慮目前分布式電源規模小、數量多，難以有效參與(yu) ，虛擬電廠恰能為(wei) 分布式電源參與(yu) 市場提供一種可行途徑。

分布式光伏發電應用示範區作為(wei) 較早開展分布式電源運營模式創新性探索的區域，開展虛擬電廠的運營模式創新和應用前景分析具有可行性和必要性。

1虛擬電廠的提出

虛擬電廠並不改變分布式電源本身，而是對其進行聚合優(you) 化。“虛擬電廠”這一術語源於(yu) 1997年提出的虛擬公共設施概念，即獨立且以市場為(wei) 驅動的實體(ti) 之間的一種靈活合作，這些實體(ti) 不必擁有相應的資產(chan) 而能夠為(wei) 消費者提供其所需要的電能服務。正如虛擬公共設施利用新興(xing) 技術提供以消費者為(wei) 導向的電能服務一樣，虛擬電廠並未改變每個(ge) 分布式電源並網的方式，而是通過控製、計量、通信等技術聚合分布式電源、儲(chu) 能係統、可控負荷、電動汽車等，並通過更高層麵的軟件構架實現多個(ge) 分布式電源的協調優(you) 化運行。

與(yu) 微電網等技術概念不同，虛擬電廠的概念更多強調的是對外呈現的功能和效果，更新運營理念並產(chan) 生社會(hui) 經濟效益，其基本的應用場景是電力市場。虛擬電廠能夠有效地降低分布式電源的市場準入門檻，提高分布式電源經濟效益，同時降低分布式電源的管理難度和對電網的影響，還可為(wei) 電網提供輔助服務。虛擬電廠無須對電網進行改造而能夠聚合分布式電源對公網穩定輸電，並提供快速響應的輔助服務，成為(wei) 分布式電源加入電力市場的有效方法，降低了分布式電源的市場準入門檻，可以獲得規模經濟的效益。同時，分布式電源的可視化以及虛擬電廠的協調控製優(you) 化大大降低了以往分布式電源並網對公網造成的衝(chong) 擊，降低了分布式電源增長帶來的調度難度，使配電管理更趨於(yu) 合理有序，提高了係統運行的穩定性。

2虛擬電廠的概念和特征

2.1虛擬電廠定義(yi)

目前，國際上對虛擬電廠的研究探索還處於(yu) 初步階段，尚未形成虛擬電廠的統一定義(yi) 。由於(yu) 國情網情的不同，各個(ge) 地區和組織對於(yu) 虛擬電廠的界定不盡相同。歐洲虛擬電廠的概念和項目強調分布式電源的聚合，目的是以合同管理的方式，使得原本不能參與(yu) 市場競價(jia) 的小容量分布式電源參與(yu) 市場競價(jia) 。美國則重在需求側(ce) 管理技術的應用，主要基於(yu) 需求響應計劃發展而來，兼顧考慮可再生能源的利用，因此可控負荷占據主要成分。我國對虛擬電廠的研究和應用起步較晚，研究內(nei) 容涉及聚合模式、調度優(you) 化、市場機製、示範工程等的初步探索。

需要注意的是，目前各方關(guan) 注的虛擬電廠和我國早期虛擬電廠的概念並不相同，我國早期所講的虛擬電廠項目均為(wei) “能效電廠”，即以節能措施降低用戶負荷，等同於(yu) “替代”同等規模的電廠，並沒有實際的電源，也不參與(yu) 調度運行和電力交易。而目前各方關(guan) 注的虛擬電廠主要是多種分布式電源的聚合，而非通過減少負荷形成的虛擬電源，將眾(zhong) 多的小型分布式電源虛擬成一個(ge) 大型電源，更方便參與(yu) 電力市場或者為(wei) 電網提供輔助服務。

從(cong) 目前國外關(guan) 於(yu) 虛擬電廠的概念來看，可分為(wei) 狹義(yi) 和廣義(yi) 2種。狹義(yi) 的虛擬電廠是指通過統一的通信和控製平台聚合在一起的一組電源(含儲(chu) 能)，其以整體(ti) 形式參與(yu) 電網調度運行或電力市場交易。廣義(yi) 的虛擬電廠不限於(yu) 發電單元的聚合，還包括可控負荷和需求側(ce) 響應技術，是跨越發電側(ce) 和需求側(ce) 界線的新型市場主體(ti) 。虛擬電廠通常比獨立電源具有更好的技術經濟性能，能實現類似於(yu) 傳(chuan) 統發電廠的功能和特性。

綜合各方對虛擬電廠的定義(yi) ，可以發現，虛擬電廠對係統中電源的組成類型、容量和接入位置沒有嚴(yan) 格限製，但均要求實現統一的控製和管理，具備整體(ti) 參與(yu) 電網調度運行或市場交易的權限和功能。因此，本文對虛擬電廠定義(yi) 如下:虛擬電廠是指由不同的小型電源、儲(chu) 能或負荷聚合而成，具有統一協調和控製能力，以單個(ge) 獨立電廠形式參與(yu) 市場競爭(zheng) 或電網調度運行的整體(ti) 。

2.2虛擬電廠主要特征

從(cong) 虛擬電廠的定義(yi) 可以看出，虛擬電廠具備以下2個(ge) 基本特征:一是可監控、易管理，即虛擬電廠對內(nei) 應具備監控和管理分布式電源和負荷的功能和權限，這就要求虛擬電廠具有統一的監控管理平台，同時聯結分布式電源和負荷的通信和控製接口；二是可調度、可交易，即虛擬電廠對外應具備參與(yu) 電網調度運行和市場交易的功能和權限，可以通過多能互補方式降低可再生能源波動，改善配電網運行水平，或者通過聯合參與(yu) 市場化競爭(zheng) 的方式獲取更高經濟效益。

虛擬電廠的特征與(yu) 微電網既有聯係也有區別。一方麵，虛擬電廠與(yu) 微電網類似，也依賴於(yu) 多能互補和協調控製，有時也借助於(yu) 儲(chu) 能和需求側(ce) 管理實現整體(ti) 的調節功能，並通過多方共同參與(yu) 的市場機製獲得更好的經濟收益，同時也為(wei) 電網提供更簡單有效的管理方式。另一方麵，虛擬電廠更傾(qing) 向於(yu) 市場定位，不要求其內(nei) 部組成單元具有緊密的物理連接關(guan) 係，隻需要統一的運行控製和市場結算即可實現其整體(ti) 功能，而微電網強調分布式電源的就地消納和電量平衡，因此微電網內(nei) 部源儲(chu) 荷和控製平台在物理上是一個(ge) 緊密聯係的整體(ti) ，對外僅(jin) 以的公共連接點與(yu) 電網發生功率交換。

3虛擬電廠結構和功能

3.1基本結構

虛擬電廠通過信息通信技術和協調控製技術，將相互分散的發電或者用電單元聯合成一個(ge) 整體(ti) 。虛擬電廠的內(nei) 部單元可能是不可控的，如分布式光伏，但通過統一的監控調度，使得其整體(ti) 外部特性類似於(yu) 傳(chuan) 統發電機組，可參加電網的調度和電力市場的競爭(zheng) 。

虛擬電廠作為(wei) 分布式電源(含儲(chu) 能)參與(yu) 調度運行和市場交易的主體(ti) ，兼備自我管理和監控的能力，同時具備調度和交易執行功能。虛擬電廠的構成大體(ti) 可分為(wei) 以下3個(ge) 部分。

（1）采集和通信單元。采集通信單元可以采集發電或用電單元信息，並且能夠將所采集的信息發送至控製單元。

（2）控製單元。控製單元需要能夠接受發電單元發送的信息，並進行信息匯總和決(jue) 策分析。能量管理係統是控製單元的核心，通常具備發電管理、發電與(yu) 負荷預測、電力數據采集和管理等功能。

（3）通信網絡。通信網絡確保控製單元和硬件聯絡單元信息交互的安全和通暢。

3.2主要功能

虛擬電廠通過提供一係列的功能，增強分布式電源、儲(chu) 能和負荷參與(yu) 係統運行和市場交易的能力。在係統運行方麵，虛擬電廠可通過預測大型光伏或混合新能源發電廠中參與(yu) 係統平衡的發電量，以提供調峰調頻、電壓控製等輔助服務的方式幫助實現係統平衡。

在市場交易方麵，虛擬電廠可在能源批發市場中進行交易，平衡交易的投資組合，以及向係統運營者提供服務。

4虛擬電廠應用

4.1虛擬電廠在光伏示範區的應用前景

虛擬電廠概念的引入既為(wei) 分布式光伏發電應用示範區提供了一種經營模式創新方案，分布式光伏發電示範區也為(wei) 虛擬電廠提供了探索應用的平台，兩(liang) 者相互融合發展。

虛擬電廠符合分布式光伏發電應用示範區經營模式創新需求。經營模式創新需求來自外部的政策推動力和內(nei) 部的經營管理要求。在政策推動力方麵，示範區光伏發展模式具有和示範意義(yi) ，未來會(hui) 對分布式光伏發展模式、投融資模式及專(zhuan) 業(ye) 化服務模式創新提出更高要求，對傳(chuan) 統分布式光伏運營模式產(chan) 生持續的影響甚至變革。在經營管理需求方麵，示範區內(nei) 分布式光伏的規劃建設規模較大，容易造成局部光伏滲透率過高的情況，對分布式光伏的監控和運行管理提出了更高的要求，未來需要建立與(yu) 高滲透率光伏接入配電網相適應的監控管理平台。

虛擬電廠與(yu) 分布式光伏發電應用示範區的經營模式創新需求契合。首先，虛擬電廠具備分布式電源的綜合監控和管理功能，滿足示範區對高滲透率分布式光伏的管理要求。虛擬電廠具備統一的控製單元和分布式電源監控平台，有助於(yu) 推進分布式光伏監控和管理的標準化，提升示範區的分布式電源管理水平。與(yu) 微電網相比，虛擬電廠更側(ce) 重經營的概念，適合於(yu) 對數量較多、容量較小又相對獨立的分布式電源進行管理。其次，虛擬電廠利用市場調節機製，充分挖掘分布式光伏發電的商品屬性，有利於(yu) 分布式光伏的健康發展。虛擬電廠通過價(jia) 格機製對分布式電源進行間接管理而非直接控製，更符合當前電網企業(ye) 與(yu) 分布式電源業(ye) 主相對獨立的角色定位，同時有效減輕了配網運行人員對分布式電源統一監控的負擔。隨著未來能源互聯網概念的推廣，虛擬電廠將具有更為(wei) 廣闊的應用前景，電力這一特殊的商品形式將借助虛擬電廠在更廣泛的空間內(nei) 參與(yu) 靈活的市場交易。，虛擬電廠能推動新技術的發展和應用，探索未來高滲透率分布式光伏的發展路徑。虛擬電廠有助於(yu) 建立和推進各項負荷側(ce) 技術的發展，包括儲(chu) 能技術和需求側(ce) 控製技術等，有助於(yu) 建立和健全大規模分布式光伏和電網的規劃和協調管理機製，探索未來可能的配電網適應大規模分布式光伏發展的新模式、新方法。

同時，分布式光伏發電示範區也為(wei) 虛擬電廠提供了理想的應用平台。目前虛擬電廠在我國的應用條件還不成熟，缺乏與(yu) 之配套的管理模式和電力市場，產(chan) 業(ye) 設備基礎也較為(wei) 薄弱。首先，我國電力市場機製尚不成熟，缺乏激勵分布式電源參與(yu) 電網運行的電價(jia) 機製，導致分布式電源業(ye) 主缺乏參與(yu) 虛擬電廠的意願。其次，目前對分布式電源通訊和監控的要求較低，造成建設虛擬電廠的硬件基礎薄弱。由於(yu) 目前分布式電源規模較小，接入標準較低，基本不具備通訊和控製能力，隨著分布式電源規模提升未來可能影響到配電網的安全運行，同時也將製約分布式電源的進一步發展。

分布式光伏發電示範區的各項條件和政策為(wei) 虛擬電廠的應用提供了可操作的空間，是虛擬電廠試點應用的理想平台。在政策層麵，示範區內(nei) 鼓勵探索分布式光伏發電區域電力交易試點，允許分布式光伏發電項目向同一變電台區的符合政策和條件的電力用戶直接售電，為(wei) 運營模式的創新提供了寬鬆的政策環境。在技術層麵，示範區所在地區通常經濟較為(wei) 發達，具有密集的工商業(ye) 負荷和堅強的電網支撐，建立市場交易機製的條件良好。這些政策和條件為(wei) 虛擬電廠進行區域性的電力交易鋪平了道路，因此，示範區無疑是虛擬電廠試點應用的理想平台。未來應在此平台上發揮虛擬電廠在分布式電源組織協調方麵的作用，調動分布式電源業(ye) 主參與(yu) 虛擬電廠的積極性。

4.2示範區開展虛擬電廠應用的先決(jue) 條件

虛擬電廠的基本特點是多源互補的協調控製和市場化的經營管理模式，前者是技術基礎，後者是市場基礎，這也是分布式光伏發電應用示範區參與(yu) 虛擬電廠需要滿足的2個(ge) 先決(jue) 條件。

在市場機製方麵，虛擬電廠的商業(ye) 價(jia) 值是吸引分布式光伏示範區參與(yu) 的前提，離不開電力市場的完善機製，隻有靈活的市場才能將虛擬電廠可調可控的技術優(you) 勢轉化為(wei) 經濟效益。

需要建立靈活電價(jia) 機製鼓勵分布式電源參與(yu) 電網調度運行，並由虛擬電廠的實施。在充分市場化的條件下，將分布式光伏發電應用示範區作為(wei) 虛擬電廠運營，使示範區內(nei) 的發電和用電效益實現化，從(cong) 而以市場化手段獲得電網企業(ye) 和示範區內(nei) 業(ye) 主及用戶的雙贏格局，有利於(yu) 探索分布式電源更為(wei) 科學合理的發展模式。

在技術方麵，需要具備與(yu) 分布式光伏互補協調的可控單元(儲(chu) 能、燃氣輪機等)，並通過統一的通訊和監控平台，才能實現虛擬電廠的基本功能。

分布式光伏的通訊和控製應滿足接入虛擬電廠控製單元的基本要求。虛擬電廠中的可控單元既可以是傳(chuan) 統的分布式電源，也可以是儲(chu) 能和需求側(ce) 管理。為(wei) 滿足虛擬電廠對分布式電源等的統一調控，需要各分布式電源自身具備一定的通訊和控製能力，通過標準化的接口接入虛擬電廠控製平台，實現虛擬電廠對分布式電源運行工況、運行狀態信息(包括電壓、電流、有功功率、無功功率)的采集和監控。為(wei) 此，需要在分布式電源的接入位置增加相應的監控端，將分布式電源監測量實時上傳(chuan) 至主站，以實現分布式電源的監測、控製和調度。

5虛擬電廠需要關(guan) 注的問題

考慮我國電力體(ti) 製現狀和未來改革推進路徑，虛擬電廠研究和應用需要關(guan) 注如下幾個(ge) 問題，並需要開展深入的研究。

（1）主體(ti) 準入條件問題。虛擬電廠的建設主體(ti) 還不明確，各方如何參與(yu) 也有待研究。由於(yu) 目前電網企業(ye) 不具有分布式電源建設和運營職能，成為(wei) 虛擬電廠的建設主體(ti) 存在困難，但仍可積極參與(yu) 虛擬電廠的目標設定和體(ti) 係管理，通過電價(jia) 激勵等措施調動虛擬電廠為(wei) 分布式電源管理和電網協調運行服務。

（2）準許範圍和責任問題。結合我國電力發展現狀，合理定位虛擬電廠的範圍及職能。盡管虛擬電廠能夠代表不同分布式電源業(ye) 主的需求並能夠為(wei) 係統提供多種服務，但在我國電力市場並不完善的情況下，為(wei) 避免管理和調度混亂(luan) ，應當合理規劃虛擬電廠的範圍和職能，如在城區等負荷密集地區以可控負荷構成虛擬電廠，作為(wei) 係統備用，或削減高峰用電；在鄉(xiang) 村或郊區，以大規模分布式電源、儲(chu) 能等構成虛擬電廠，實現對係統的穩定和持續供電。

（3）定位問題。應明確虛擬電廠和微電網的發展定位。與(yu) 微電網不同，虛擬電廠立足於(yu) 市場機製，對實際電網接入點的管理約束較弱，緩解分布式光伏接入對局部配電網影響的作用不明顯。因此，虛擬電廠不是解決(jue) 分布式光伏並網影響的技術路徑，但可作為(wei) 加強分布式光伏運營管理的一種措施。與(yu) 傳(chuan) 統的分布式光伏管理模式相比，虛擬電廠具有更完善的監控和調節能力，具有更加平穩的外部特性和更加通用的控製平台，適應未來配電網對高滲透率分布式光伏的統一管理要求。

（4）配套政策問題。應製定電價(jia) 激勵政策，加大宣傳(chuan) 力度，鼓勵用戶積極參與(yu) 虛擬電廠。虛擬電廠在中國還是一個(ge) 嶄新的概念，用戶及分布式電源所有者對其知之甚少。然而，虛擬電廠的實施需要用戶及大量分布式電源的支持，這就要求相關(guan) 部門積極宣傳(chuan) 參與(yu) 虛擬電廠的益處，並製定一係列的市場激勵機製，從(cong) 而在不同地區建立虛擬電廠試點項目。

（5）管理機製問題。國外虛擬電廠一般由獨立的三方對分布式電源進行統一協調和管理，並在電力交易平台上進行操作。我國現有政策不鼓勵電網企業(ye) 參與(yu) 電源投資和運營，需要與(yu) 溝通，由、係統調度機構和供電公司負責實施的虛擬電廠運營管理方案，積極培育參與(yu) 虛擬電廠運營管理的專(zhuan) 業(ye) 機構。因此，需要積極探索虛擬電廠在我國應用的可行方案，充分借鑒國外經驗，實施有效的管理模式和試點工程。

6 hth下载地址智慧能源管理平台助力虛擬電廠快速發展

6.1hth下载地址智慧能源管理平台

AcrelEMS 智慧能源管理平台是針對企業(ye) 微電網的能效管理平台，對企業(ye) 微電網分布式電源、市政電源、儲(chu) 能係統、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態實時監視、智能預測、動態調配，優(you) 化策略，診斷告警，可調度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(ye) 微電網能效管理數字化、安全分析智能化、調整控製動態化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chu) 充資源之間的靈活互動與(yu) 經濟運行，為(wei) 用戶降低能源成本，提高微電網運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受虛擬電廠的調度指令和需求響應，是虛擬電廠平台的企業(ye) 級子係統。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平台主界麵

6.2平台結構

係統覆蓋企業(ye) 微電網“源-網-荷-儲(chu) -充”各環節，通過智能網關(guan) 采集測控裝置、光伏、儲(chu) 能、充電樁、常規負荷數據，根據負荷變化和電網調度進行優(you) 化控製，促進新能源消納的同時降低對電網的至大需量，使之運行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平台結構

6.3平台功能

6.3.1.能源數字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁以及其它負荷數據，快速了解能源運行情況。

6.3.2.優(you) 化控製

直觀顯示能源生產(chan) 及流向，包括市電、光伏、儲(chu) 能充電及消耗過程，通過優(you) 化控製儲(chu) 能和可控負載提升新能源消納，削峰填穀，平滑係統出力，並顯示優(you) 化前和優(you) 化後能源曲線對比等。

6.3.3.智能預測

結合氣象數據，曆史數據對光伏、風力發電功率和負荷功率進行預測，並與(yu) 實際功率進行對比分析，通過儲(chu) 能係統和負荷控製實現優(you) 化調度，降低需量和用電成本。

6.3.4.能耗分析

采集企業(ye) 電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質消耗量，進行同環比比較，顯示能源流向，能耗對標，並折算標煤或碳排放等。

6.3.5.有序充電

係統支持接入交直流充電樁，並根據企業(ye) 負荷和變壓器容量，並和變壓器負荷率進行聯動控製，引導用戶有序充電，保障企業(ye) 微電網運行安全。

6.3.6.運維巡檢

係統支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，並通過北鬥定位跟蹤運維人員軌跡，實現運維流程閉環管理。

6.4設備選型

除了智慧能源管理平台外，還具備現場傳(chuan) 感器、智能網關(guan) 等設備，組成了完整的“雲(yun) -邊-端”能源數字化體(ti) 係，具體(ti) 包括高低壓配電綜合保護和監測產(chan) 品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控製、充電樁、電氣消防類解決(jue) 方案等，可以為(wei) 虛擬電廠企業(ye) 級的能源管理係統提供一站式服務能力。

hth下载地址係統解決(jue) 方案還包含電力運維雲(yun) 平台、能源綜合計費管理平台、環保用電監管雲(yun) 平台、充電樁運營管理雲(yun) 平台、智慧消防雲(yun) 平台、電力監控係統、微電網能量管理係統、智能照明控製係統、電能質量治理係統、電氣消防係統、隔離電源絕緣監測係統等係統解決(jue) 方案，覆蓋企業(ye) 微電網各個(ge) 環節，打造準確感知、邊緣智能、智慧運行的企業(ye) 微電網智慧能源管理係統。

7結論

虛擬電廠為(wei) 分布式光伏發電應用示範區提供了一種經營模式創新方案，示範區則為(wei) 虛擬電廠提供了探索應用的平台。未來應關(guan) 注虛擬電廠的主體(ti) 準入條件等問題。

一方麵，虛擬電廠符合分布式光伏發電應用示範區經營模式創新需求。經營模式創新需求來自外部的政策推動力和內(nei) 部的經營管理要求，虛擬電廠與(yu) 分布式光伏發電應用示範區的經營模式創新需求契合。另一方麵，分布式光伏發電示範區為(wei) 虛擬電廠提供了理想的應用平台，有必要對其未來發展前景展開研究。目前虛擬電廠在我國的應用條件還不成熟，缺乏與(yu) 之配套的管理模式和電力市場，產(chan) 業(ye) 設備基礎也較為(wei) 薄弱。示範區的各項條件和政策為(wei) 虛擬電廠的應用提供了可操作的空間，是虛擬電廠試點應用的理想平台。未來發展應從(cong) 虛擬電廠的市場條件和技術條件著手分析其應用前景，對主體(ti) 準入條件、準許範圍和責任等問題展開研究。

考慮示範區建設規模的不斷加大，以及示範區本身的示範作用，未來配電網中將出現更為(wei) 複雜多樣的商業(ye) 模式和運營情況。在電力體(ti) 製改革推進的外部環境下，以及項目業(ye) 主希望通過轉供電、參與(yu) 市場而獲得更高收益的內(nei) 部需求來看，未來將出現多種形式的商業(ye) 運營模式創新，對電網運營帶來較大影響，需要開展前瞻性研究。針對虛擬電廠，需要明確其主體(ti) 準入條件、準許範圍和責任、定位，研究其配套政策和管理機製。

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