泛在电力物联网的典型应用——虚拟电厂
发布日期：2019/4/6
什么是虚拟电厂？
随着可再生能源成为未来全球能源发展的主要方向，虚拟电厂成为一种实现可再生能源发电大规模接入电网的区域性多能源聚合模式。
虚拟电厂的提出是为了整合各种分布式能源，包括分布式电源、可控负荷和储能装置等。其基本概念是通过分布式电力管理系统将电网中分布式电源、可控负荷和储能装置聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电网的运行和调度，协调智能电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。虚拟电厂主要由发电系统、储能设备、通信系统构成。
在新兴领域，泛在电力物联网将在统一感知、实物ID应用、精准主动抢修、虚拟电厂、智慧能源服务一站式办理、大数据应用等领域，为电网企业和新兴业务主体赋能。以综合能源服务平台为例，对于可以应用入口将能效服务共享平台、省级客户侧用能服务平台、新能源大数据平台、车联网、光伏云网、智慧能源控制等系统，发挥规模化集聚效应;对外则可为各类新兴业务主体统一提供并网、监控、计量、计费、交易、运维等平台化共享服务。
依据国网规划泛在电力物联网建设内容包括提升电网安全经济运行水平、促进清洁能源消纳、打造智慧能源综合服务平台、构建能源生态体系等11个重点方向。尤其在促进清洁能源消纳方面，国网提出将用市场办法引导用户参与调峰调频，重点通过虚拟电厂和多能互补提高分布式新能源的友好并网水平和电网可调控容量占比，基于电力市场实现集中式新能源省间交易和分布式新能源省内交易，缓解弃风弃光，促进清洁能源消纳。
2018年10月，由国家电网主导发起的两项“虚拟电厂”标准获得国际电工委员会(IEC)批准立项，成为全球这一领域首批国际标准，填补了行业空白。
中国工程院院士杜祥琬
“虚拟电厂”不是传统意义上的发电厂，而是相当于一个电力“智能管家”。能在光伏等分布式能源有间歇性时，通过储能装置把它们组织起来，形成稳定、可控的“大电厂”，便于处理与大电网之间的各种关系。
原国家电网董事长舒印彪
打造新一代电力系统是能源转型的基础保障。分布式能源使得并网主体既是发电方、又是用电方，电网运行的复杂性、不确定性显著增加。“虚拟电厂”将为破解清洁能源消纳和绿色能源转型提供解决方案。推动传统电网向新一代电力系统升级成为趋势。
国网冀北电力交易中心副总经理王宣元
所谓虚拟，体现在它并不具有实体存在的电厂形式，却真有一个电厂的功能，而且是远超传统实体电厂的功能，因为它打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。它是互联网+源网荷储售服一体化(即电源、电网、负荷、储能、销售、服务的聚合体)的清洁智慧能源管理系统，是对多种分布式能源进行聚合、优化控制和管理，为电网提供调频、调峰等辅助服务，并能够参与电力市场交易的技术和商业模式。
英国布鲁内尔大学电气工程博士、森德里克公司全球技术与产品部副总裁王兴
虚拟电厂是一个看不见的电厂，是一个分散的能源聚合体。在这个聚合体中，电力用户是消费者，也可能是生产者。比如一个拥有电动汽车的用户，晚上电力相对富余、电价也较低时给汽车充电，白天电力相对紧张、电价也较高时可以卖到电网。在这样一个聚合体内，发电和用电通过自我调节保持平衡。
虚拟电厂的典型应用
江苏建成世界最大“虚拟电厂”
2016年6月15日，江苏大规模源网荷友好互动系统初步建成，一期工程共接入810个大用户，该系统为2016年迎峰度夏期间西南水电通过复奉、锦苏及宾金等三回特高压直流2160万千瓦满功率输送时的电网安全稳定运行提供了有力支撑。其中苏州地区已实现1100 MW容量的快切负荷能力即“虚拟电厂”资源。
2017年5月24日，世界首套“大规模源网荷友好互动系统”在江苏投运，整个系统涉及华东区域的8个特高压直流子站，8个抽水蓄能子站，苏州南部地区1个江苏切负荷控制中心站、4个500 kV分区切负荷控制子站、252个电网侧变电站以及810个负荷用户控制终端。当天，按照华东电网实战演练安排，±800千伏锦苏特高压直流被人工闭锁，江苏电网瞬间缺少300万千瓦电力供应，通过“大规模源网荷友好互动系统”统一调度控制，实时填补了负荷缺口。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。
2017年12月，江苏大规模源网荷示范工程二期扩建投入运行。新增两个控制主站、8个500千伏控制子站、新增加518户终端。系统首次形成了由控制中心站—主站—子站—控制终端组成的分层分区完整架构，控制对象除了大用户外，还接入了燃煤电厂可中断辅机、南水北调翻水站抽水泵以及大型储能电站。电源类型多元化，控制对象更加丰富，毫秒级控制总容量达到200万千瓦。
2018年5月28日，由南瑞集团承担建设的国内首套“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’。该系统目前包含了二期大用户增补、三期新增500千伏秦淮、惠泉、茅山、访仙4个控制子站，23户燃煤电厂可中断辅机以及10户储能电站的毫秒级系统接入工作;还完成了所有签约用户的现场预置实验，系统改造后的现场整体联调工作及实切用户试验、实切时间测量实验等工作。“目前毫秒级控制总容量达到260万千瓦，控制对象共计2078户。
目前该工程可提升特高压直流送电能力154万千瓦，年增利润约8400万元。累计增供电量49.896亿千瓦时，累计新增销售额27.4428亿元，累计新增利润1.2474亿元，经济效益显著。在负荷控制能力方面，相当于4台百万千瓦火电机组，节省投资126.4亿元，环境效益显著。该系统在江苏电网成功应用，实现了快速负荷调控方式的根本性改变，起到了很好的示范作用。该成果已在山东、河南、上海、浙江、安徽、湖南6个省级电网推广应用。
此外，10月11日，国网江苏与苏宁签署了合作协议，双方将在居民家庭电气化推广、智能家电高端应用、综合能源服务示范点等领域加强合作。项目鼓励客户利用家电海量微负荷参与电网互动，建立“虚拟电厂”。
苏宁相关人士还就“虚拟电厂”的使用场景打了个比方。例如，晚上睡觉的时候，系统会自动根据室温调节空调温度;或者在用电高峰的时候，自动优化家中一些电器的用电量。有的功能可以通过苏宁的智能家居系统实现，有的可以通过国网电力的虚拟电厂系统实现，国网江苏与苏宁建立“虚拟电厂”系统后，就可以把两者的功能打通。
上海首个由大数据支撑的“虚拟电厂”
一不烧煤，二没设备，却能一年“发电”5万度。TA依靠能源互联网管理体系，精细化调解用户用电，从而省下了大量电力，相当于再造一个“电厂”。
2018年1月，位于黄浦区九江路上的宝龙大厦第八次参与了虚拟电厂试运行，“发电”能力达100千瓦。宝龙大厦仅仅是黄浦区虚拟电厂的一个项目。迄今，虚拟电厂最大规模的一次试运行，参与楼宇超过50栋，释放负荷约1万千瓦。
由上海市经信委牵头、上海经研院参与规划设计、上海腾天节能技术有限公司参与实施的《上海黄浦区商业建筑虚拟电厂示范项目》已于2016年获国家发改委批复，将在三年内全面完成。
黄浦区是上海商业建筑最密集的中心城区，大型商业建筑数量超过200幢，面积近1000万平方米，年耗电量约13亿千瓦时，峰值负荷近50万千瓦，楼宇能耗占全区总能耗的65%以上，方便对诸多分布式发电资源进行大范围集中控制。截至2月28日，黄浦区内像宝龙大厦这样对能耗实时在线监测的楼宇，总数已超过230栋，年监测用电量超过10亿千瓦时，占上海市社会领域用电总量的40%。
台风“温比亚”于8月17日在上海登陆，全市启动预警，国家级需求侧管理示范项目——黄浦区商业建筑“虚拟电厂”(一期)建设完成后的首次投运。8月17日12：00—13：00正值电力负荷高峰时段，黄浦区发改委承担建设的国家需求侧示范项目-“黄浦区虚拟电厂”正有条不紊地组织实施一次“虚拟发电”，通过虚拟电厂运营调度平台的一条条智能数据指令，区内104幢签约商业建筑，作为虚拟发电节点同一时间投入运转，合理调节各自空调、照明、动力使用负荷，削减高峰电力，保障安全的电力空间，1小时实际削减电力负荷20.12MW，其中科技京城削减负荷达到1095.8KW。
来源：电力圈
