今年4月,为了对企业的复工复产提供科技支撑,在财政部门的大力支持下,国家重点研发计划现在已经启动实施“科技助力经济2020”重点专项。6月底,国家能源局综合司公示了能源领域“科技助力经济2020”重点专项拟立项项目,拟将多层级虚拟电厂平台、适应灵活运行需求的燃机核心部件保障技术研究等10个项目列入重点专项。

作为推进能源互联网建设的有效手段,虚拟电厂已从理论高地走进电网实地,在激活能源互动消费、促进清洁能源消纳等方面发挥了重要作用。

虚拟电厂诞生背景

随着能源转型的不断深入,对电网的功能作用、运行方式提出了前所未有的考验。风能、太阳能等清洁可再生能源,都具有随机性、间歇性、波动性特征,大规模、高比例接入电网,带来巨大调峰调频压力,导致系统转动惯量弱化,给电力系统平衡调节和电网安全稳定运行带来一系列新的挑战。

“虚拟电厂技术”能够适应能源转型需要,推动传统电网从功能上向能源互联网演进,从技术上向新一代电力系统升级,其物理特性、结构形态、运行机理、控制方式与传统电力系统存在明显不同,被认为是影响能源转型持续纵深推进的关键。

什么是虚拟电厂?

简单来说,虚拟电厂就是“互联网+”智慧能源环境下,以用户为中心,以商业化市场为平台的源网荷聚合管理模式。虚拟电厂通过智能调控系统,让电厂发电量和用户用电量保持平衡,而这里的电厂并不只是我们所看到的中心电厂,也包括电网中风力发电、太阳能发电这些不稳定的发电设备。当发电量富余时,会通过智能调控系统将多余电力调配给其他地方,而当电力不足时,可通过虚拟电厂补足到电量。

虚拟电厂将分布式发电机组、可控负荷和分布式储能设施有机结合,通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控的载体,以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行。从某种意义上讲,虚拟发电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式。

随着可再生能源成为未来全球能源发展的主要方向,虚拟电厂在我国的研究目的主要是为大规模新能源电力的接入提供框架和技术支撑,通过虚拟发电厂的运行机制实现传统能源与新能源之间的互补协同调度与电网的优化运行,以最大程度地平抑新能源电力的强随机波动性,提高新能源的利用率。

我国虚拟电厂案例

冀北虚拟电厂示范工程

2019年12月,冀北虚拟电厂示范工程投入商业运营。冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程的投运启动,打造了“三型两网”的雏形,让传统电网在技术体系、资源重组、市场运营上,向能源互联网转型实现了三级跨越:秒级感传算用、亿级用户能力、多级共享生态。

江苏大规模源网荷友好互动系统

2016年6月,江苏大规模源网荷友好互动系统初步建成,2017年5月起投运。该系统借助“互联网+”技术和智能电网技术的有机融合,在突发电源或电网紧急事故时,用电客户可化身“虚拟电厂”,参与保护大电网安全。2018年5月,国内首套“大规模源网荷友好互动系统”三期扩建工程投入试运行,标志着我国拥有了世界上最大规模的“虚拟电厂”。

上海黄浦区试点商业建筑虚拟电厂项目

上海市商业建筑虚拟电厂是国家首个正式批复的商业建筑需求侧管理示范项目。这座明确写入上海市电力发展“十三五”规划,由众多分布式储能设备集合而成的黄埔区商业建筑虚拟电厂,正成为上海市电力体制改革、智能电网建设的独特案例。

作为能源综合管理调控的先进技术,虚拟电厂结合了发电,储能与数字通信系统,充分挖掘了经济价值和社会效益。随着国家对清洁能源和新兴技术的发展的大力推动,虚拟电厂将成为智能电网和全球能源互联网建设中重要的能源聚合形式,拥有广阔的发展空间。