摘要：随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也有了很大的改进。我国能源互联网及微电网项目落地过程中遇到了诸多问题，究其原因是缺乏合理的商业模式。泛在电力物联网建设背景下，高比例可再生能源、规模化电动汽车以及信息物理系统的建设都将增加电力系统运行成本，这与降低用户电价的目标相矛盾。
关键词：虚拟电厂；分布式光伏发电；运用研究
引言
随着电力体制改革的持续推进，电力市场将逐步建立和完善，未来的售电主体也将随着配售电业务的逐步放开而日益多元化，新的政策不断鼓励分布式电源和微电网作为独立的配售电市场主体，推动运营模式的创新。与微电网所采取的就地应用为控制目标的方式不同，虚拟电厂作为分布式电源市场化运营的一种方式，利用其组织方式的灵活性，能更好地适应大规模分布式电源市场化运营的需要。不管是从系统运行的角度还是从分布式电源的角度，都有组织分布式电源参与电力市场的需求，考虑目前分布式电源规模小、数量多，难以有效参与，虚拟电厂恰能为分布式电源参与市场提供一种可行途径。
1虚拟电厂的提出
虚拟电厂并不改变分布式电源本身，而是对其进行聚合优化。“虚拟电厂”这一术语源于1997年ShimonAwerbuch博士提出的虚拟公共设施概念，即独立且以市场为驱动的实体之间的一种灵活合作，这些实体不必拥有相应的资产而能够为消费者提供其所需要的高效电能服务。正如虚拟公共设施利用新兴技术提供以消费者为导向的电能服务一样，虚拟电厂并未改变每个分布式电源并网的方式，而是通过先进的控制、计量、通信等技术聚合分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等，并通过更高层面的软件构架实现多个分布式电源的协调优化运行。与微电网等技术概念不同，虚拟电厂的概念更多强调的是对外呈现的功能和效果，更新运营理念并产生社会经济效益，其基本的应用场景是电力市场。虚拟电厂能够有效地降低分布式电源的市场准入门槛，提高分布式电源经济效益，同时降低分布式电源的管理难度和对电网的影响，还可为电网提供辅助服务。虚拟电厂无须对电网进行改造而能够聚合分布式电源对公网稳定输电，并提供快速响应的辅助服务，成为分布式电源加入电力市场的有效方法，降低了分布式电源的市场准入门槛，可以获得规模经济的效益。同时，分布式电源的可视化以及虚拟电厂的协调控制优化大大降低了以往分布式电源并网对公网造成的冲击，降低了分布式电源增长带来的调度难度，使配电管理更趋于合理有序，提高了系统运行的稳定性。
2虚拟电厂应用技术分析
2.1协调控制与智能决策技术
分布式能源存在间歇性、不稳定性等特点，因此它的发电质量和经济效果难以把控，因此通过虚拟电厂对发电设备、储能设备、负荷进行综合控制管理是最为关键的一环。一般有三种控制方式：集中控制、分散控制和完全分散控制。虚拟电厂采用集中控制时，所有单元的信息都需要通过控制协调中心进行处理和双向通信，采用能源管理系统（EMS）协调机端潮流、可控负荷和储能系统等，通过负载与功率预测、多目标决策等技术找到最佳控制方案，优化电网运行。分散控制方式能使虚拟电厂模块化，改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的问题。完全分散控制方式使得虚拟电厂具有很好的扩展性和开放性。
2.2通信技术
虚拟电厂在对分布式能源进行控制是通过先进的通信技术实现的，虚拟电厂作为控制中心，不但可以收到发电单元的状态，而且还能发送控制指令。根据不同场合和要求，虚拟电厂要应用不同的通信技术。在欧洲进行的一些虚拟电厂项目中，主要应用有互联网虚拟专用网络技术、移动通信技术、GPRS技术和IEC104协议通信技术等。
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2.3智能检测技术
虚拟电厂采用智能检测技术进行测量，通过智能算法自动测量负荷值的能源消耗量以及电力生产量，也就是通常说的自动抄表，提前获得电力需求信息。
3泛在电力物联网下虚拟电厂发展展望
虚拟电厂作为一种不改变各类分布式能源并网方式，利用电力市场驱动可再生能源发展、提高电力系统灵活性的有效方式[37]。虚拟电厂的建设和发展是泛在电力物联网建设的重要内容，也是泛在电力物联网的最小单元和基本模式。在电力市场发展成熟之后，虚拟电厂可通过市场手段获得运营收益，这是虚拟电厂未来发展的重要驱动力。因此，为推进虚拟电厂发展，需在有效的市场运行规则的基础上建立起交易、调度支持系统，构建包括政府、企业、用户在内的市场推广应用商业模式，从市场规则、支持平台、参与各方协作发展三方面构建虚拟电厂发展促进链条，具体如下：1）在虚拟电厂参与的基础上制定有效的市场运行规则。考虑用户参与模式的申请、变更以及解除等操作，制定虚拟电厂内部多利益主体参与虚拟电厂交易的规则；需要从整体上考虑虚拟电厂的对外特性并从市场准入、竞价模式、信息发布、报价规则、结算方式等方面研究虚拟电厂参与电力市场的规则。考虑虚拟电厂内部资源的多样性，研究虚拟电厂内部资源的协调控制流程，提出虚拟电厂参与市场注册、竞价申报、出清优化、安全校核、电能电量计量、结算等电力市场的全环节全过程业务流程。2）建设一种有效的调度、交易支持系统以支持虚拟电厂运营。根据虚拟电厂交易类型、内部分配原则、电网调度运行要求，确定虚拟电厂接入的调度、交易平台功能的建设目标；虚拟电厂接入系统后提出功能建设方案来分析设计调度、交易平台需要采用的系统架构、应用架构和业务架构的3步设计方法，在此基础上构建功能总体架构。明确虚拟电厂接入的交易系统与调度技术支持系统、营销业务系统、财务系统及运营商其他业务系统之间的数据集成与交互模式；根据虚拟电厂交易功能的数据集成需求，设计并研发交易系统与调度技术支持系统、财务系统、营销业务系统及其他业务系统之间的数据集成接口与数据集成方案。3）构建政府、电网企业、用户多方协作的虚拟电厂推广商业模式。根据虚拟电厂参与电力市场的交易类型，以及参与虚拟电厂的资源的不同响应特性，制定促进虚拟电厂应用的政策支持建议和市场机制建议。并根据虚拟电厂交易类型及内部成员特点，构建虚拟电厂的典型产品模式以及典型用户推广模式，根据政府、电网企业以及参与虚拟电厂的资源在推广应用中的利益关系及相互作用，构建虚拟电厂利益相关方协作模式与典型商业模式，实现泛在电力物联网价值共享。
结语
无论是从社会效益角度还是从国家电网角度来分析，通过虚拟电厂在分布式能源中的应用，能够保障分布式电网的运行，缓解能源危机。分布式能源接入电力系统中所遇到的问题能够通过虚拟电厂来解决，虚拟发电厂将多类型分布式电源和用户负荷集成起来，对电网公司来说，担负了一个可控发电厂的角色，极大减轻了电网公司对分布式电源运行管理的压力，有利于电网安全稳定运行。虚拟电厂作为一种利用市场激励规则，通过优化、协调和控制等手段，聚合分布式能源参与电力市场与电力系统运行的运营模式，将是促进分布式能源与大电网友好协调优化，促进电力系统清洁化的有效途径之一。
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论文作者:司发成
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第34期
论文发表时间:2019/11/15
标签：电厂论文; 分布式论文; 电网论文; 电源论文; 电力论文; 市场论文; 能源论文; 《建筑模拟》2019年第34期论文;