中國儲能網(wǎng)訊：如今，虛擬電廠（VPP）的應(yīng)用越來越廣泛，并有助于塑造未來電網(wǎng)。
在2016年菲律賓總統(tǒng)選舉之前，政府官員對于太陽能并網(wǎng)發(fā)電問題導(dǎo)致停電的可能性表示擔(dān)憂。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報道，可再生能源供應(yīng)過剩引發(fā)了停電，該系統(tǒng)需要輔助服務(wù)（尤其是頻率調(diào)節(jié)）以保持電力的流通。
菲律賓并不是唯一面臨可再生能源為電網(wǎng)過度供應(yīng)電力挑戰(zhàn)的國家。在美國，夏威夷、亞利桑那州、太平洋西北部、德克薩斯州、加利福尼亞州都遇到了這樣的挑戰(zhàn)，而澳大利亞、德國、智利、英國和其他國家也遇到了類似的挑戰(zhàn)。例如，亞利桑那州公共服務(wù)部門計劃實施“反向需求響應(yīng)”計劃，以避免削減多余的可再生能源，而風(fēng)力資源豐富的一些德克薩斯州公用事業(yè)公司在非高峰時段提供免費電力。
一家總部位于倫敦的碳信托公司努力計劃召集一些能源公司研究采用儲能系統(tǒng)降低將風(fēng)能并入英國電網(wǎng)的成本。
如今，風(fēng)力渦輪機、太陽能發(fā)電以及其他可再生能源正在全球生產(chǎn)更多的清潔干凈的電力，但公用事業(yè)和系統(tǒng)運營商正面臨著應(yīng)對清潔能源過度供應(yīng)的挑戰(zhàn)。
直到最近，公用事業(yè)和電網(wǎng)運營商通過切換傳統(tǒng)的基于化石燃料的快速增長儲備來處理這種可再生能源變化以及其他現(xiàn)代電網(wǎng)平衡挑戰(zhàn)。但隨著電網(wǎng)采用可再生能源和其他形式的分布式能源的增長，需要更有效和碳中和的供需平衡方式。而這是虛擬電廠發(fā)揮作用的地方。
美國能源信息署指出，建設(shè)燃煤電廠的成本約為300萬美元/MW。盡管天然氣發(fā)電廠建設(shè)成本較低，約為900美元/千瓦，但這兩種選擇都帶來相當(dāng)大的環(huán)境和投資風(fēng)險，以及造成發(fā)電輔助服務(wù)相關(guān)的大量浪費。另一方面，虛擬電廠提供了一個非常不同的未來，為分布式能源(DER)的業(yè)主提供財務(wù)和環(huán)境效益，同時保持電網(wǎng)的可靠供需平衡。其成本要低得多，大約為80美元/千瓦。
虛擬電廠可以替代傳統(tǒng)的發(fā)電廠，同時提供更高的效率、更大的靈活性和更高的電網(wǎng)可靠性。
無需發(fā)電廠提供電力
Navigant Research公司將虛擬電廠定義為“一個依靠軟件和智能電網(wǎng)通過連接零售和批發(fā)電力市場的聚合和優(yōu)化平臺遠程自動調(diào)度和優(yōu)化分布式能源的系統(tǒng)”。
虛擬電廠可以是基于云計算的中央或分布式平臺，它們聚集、優(yōu)化和控制各種不同的分布式能源發(fā)電，以表現(xiàn)就像傳統(tǒng)的可調(diào)度發(fā)電站。虛擬電廠在沒有物理設(shè)備的情況下提供電力。因此，可以取代傳統(tǒng)發(fā)電廠、同時提供更高的效率，更大的靈活性和更高的電網(wǎng)可靠性。
在協(xié)調(diào)分布式發(fā)電、光伏、微電網(wǎng)、儲能系統(tǒng)、可控和靈活負載以及其他分布式發(fā)電，虛擬電廠提供關(guān)鍵和快速增長的輔助服務(wù)。
旨在提供不依賴于分布式能源(DER)資產(chǎn)具體位置的靈活的電網(wǎng)服務(wù)，虛擬發(fā)電廠非常適合頻率監(jiān)管等應(yīng)用（例如菲律賓的示例），需求響應(yīng)、需求管理高峰和運營儲備（歐洲二級和三級儲備）。他們還代表分布式能源(DER)業(yè)主進行批發(fā)市場的能源交易，否則分布式能源(DER)業(yè)主將無法獨自參與。虛擬發(fā)電廠可以充當(dāng)分布式能源(DER)與不同能源交易大廳之間的套利交易。
這與分散式能源管理系統(tǒng)(DERMS)形成了鮮明對比， DERMS能夠?qū)崿F(xiàn)特定位置（例如與特定資產(chǎn)的位置綁定），主要是以分布為重點的電網(wǎng)服務(wù)。
頻率調(diào)節(jié)/二次儲備：解決可再生能源整合問題
由于風(fēng)能和太陽能等可再生能源變化多端，因此難以預(yù)測，需要新的調(diào)度、控制和管理系統(tǒng)，以確保供應(yīng)/需求的混合持續(xù)平衡。這消除了可再生能源引入能量平衡方程的不確定性。
“如果是一家輸電運營商，并且在電網(wǎng)上獲得大量的太陽能電能，比如在德國或加利福尼亞州，并且在光照不足時電力需求發(fā)生巨大變化，整個配電系統(tǒng)必須提高負載峰值，并不是為此而設(shè)計的。”Enbala行業(yè)解決方案副總裁Eric Young解釋說。
風(fēng)電也面臨同樣的挑戰(zhàn)?？勺円蛩貙?dǎo)致輔助服務(wù)價格大幅度上漲，例如傳統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定電網(wǎng)所需的電力儲備。
如今的虛擬電廠提供了一個理想的優(yōu)化平臺，以提供所需的電力供應(yīng)和需求靈活性，以適應(yīng)快速增長的可再生能源需求，平衡風(fēng)能和太陽能間歇性并解決相應(yīng)的供應(yīng)預(yù)測誤差 如果一個風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能比預(yù)測的多，而另一個風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的更少，則虛擬電廠將平衡這兩者，從而產(chǎn)生更準確的預(yù)測。此外，風(fēng)電成為市場上更可靠的電力容量來源。
在通常情況下，公用事業(yè)公司會啟動大型低效的發(fā)電廠來彌補電力需求中的較少缺口。當(dāng)需要5兆瓦的電力時，他們可能會建設(shè)一座容量為600兆瓦的天然氣發(fā)電廠。通過虛擬電廠，當(dāng)運營商要求5兆瓦的電力時，虛擬工廠將會做兩件事：一是尋找減少負載的地方，因此可能不需要提供全部5MW的電力，二是采用通過電池放電或調(diào)度水電、風(fēng)能或太陽能設(shè)施來自行發(fā)電的設(shè)施。
超越傳統(tǒng)的需求響應(yīng)計劃
當(dāng)風(fēng)力停止吹動或云層遮擋陽光時，電力系統(tǒng)運營商需要靈活可靠的資源，可立即投入使用。處理轉(zhuǎn)移負荷和過度發(fā)電的需要不僅僅是滿足電力需求高峰。傳統(tǒng)的需求響應(yīng)計劃（提前一天或幾小時發(fā)布警報）無法支持快速響應(yīng)時間，以保持當(dāng)今不斷發(fā)展的電網(wǎng)穩(wěn)定和均衡。但虛擬電廠可以執(zhí)行這個關(guān)鍵功能。
與典型的需求響應(yīng)計劃不同，虛擬電廠包含短期負載、分布式發(fā)電預(yù)測和匯總功能。他們執(zhí)行接近實時的商業(yè)和住宅凈負荷轉(zhuǎn)移以提供電網(wǎng)所需的服務(wù)。在虛擬電廠的控制下，系統(tǒng)的需求可以被自動優(yōu)化和調(diào)整，使得預(yù)先呼叫成為過去。
此外，虛擬電廠在沒有電力公司或電網(wǎng)運營商支持的情況下做到這一點。虛擬電廠可以根據(jù)電網(wǎng)信號或價格信號自動做出響應(yīng)。他們在不影響甚至被分布式能源聚集的客戶注意的情況下實現(xiàn)這一目標。
“我們在虛擬電廠方面所做的并不是為了關(guān)閉傳統(tǒng)發(fā)電廠，而是利用靈活的容量將需求轉(zhuǎn)移到另一個時間，從而減少基本和高峰負載之間的差異。”Young說。
虛擬電廠有能力超越簡單的負載削減，并利用持續(xù)的通信和雙向控制來提供可調(diào)度的電網(wǎng)支持。因此，由虛擬電廠以次秒級響應(yīng)速度策劃的聚合分布式能源正在成為新的需求響應(yīng)。
正如電網(wǎng)因雙向供電而變化一樣，電力需求管理也必須改變。正如人們?nèi)缃袼赖?，虛擬電廠的未來可能是需求響應(yīng)的結(jié)束。公用事業(yè)公司和電網(wǎng)運營商將通過查看虛擬電廠和分散式能源管理系統(tǒng)(DERMS)來獲得更多收益，以持續(xù)和雙向管理連接到其電網(wǎng)的所有分布式發(fā)電。
轉(zhuǎn)變高峰需求管理
當(dāng)需求處于最高峰時，高峰需求僅占很小一部分時間，但使用減載和建設(shè)傳統(tǒng)發(fā)電廠的成本很高，這些發(fā)電廠很少使用，但可以“以防萬一”。在澳大利亞，電力網(wǎng)絡(luò)的10％是為了這種并不頻繁的高峰需求事件而構(gòu)建的，而這種情況不僅影響公用事業(yè)部門和客戶的效益，而且對環(huán)境也有影響。
虛擬電廠可以協(xié)調(diào)和控制更高效和更清潔的分布式能源，因此不需要過度建造或化石燃料電廠來平衡電力需求和供應(yīng)。
虛擬電廠可以快速上升以保持平衡并避免更昂貴的傳統(tǒng)電力。這減少了所需的傳統(tǒng)電力資產(chǎn)的數(shù)量和持續(xù)時間。先進的虛擬電廠提供的快速、無影響的響應(yīng)為系統(tǒng)運營商提供了依賴非常規(guī)業(yè)務(wù)儲備所需的信心。虛擬電廠可以同時防止現(xiàn)有需求響應(yīng)計劃中常見的參與疲勞。這是虛擬電廠和需求響應(yīng)之間區(qū)分的關(guān)鍵點。根據(jù)系統(tǒng)運營商的決定，虛擬電廠使用分布式能源來直接支持電網(wǎng)。隨著呼叫變得更加頻繁，需求響應(yīng)參與者以一種相當(dāng)可預(yù)測的、可測量的速率退出。另一方面，虛擬電廠利用整個電網(wǎng)的靈活性以不影響過程或舒適度的方式調(diào)整參與度，從而使其“始終開啟”。
由虛擬電廠匯總和控制的分布式能源可以在需要時提供運營儲備，同時還可以使客戶更多地參與輔助電網(wǎng)服務(wù)市場。通過將分布式能源與市場聯(lián)系起來，虛擬電廠提供可投入輔助市場的實時運營儲備。這為參與者提供了經(jīng)濟回報，以及基于態(tài)勢感知的能力，以立即適應(yīng)不斷變化的電網(wǎng)情況。
能源套利市場的競價
如前所述，虛擬電廠具有運營收益和能源市場收益。作為分布式能源管理和市場之間的中介，虛擬電廠集合了各種各樣的分布式能源，其目的是代表分布式能源供應(yīng)商進行能源交易，因為分布式能源供應(yīng)商無法獨自參與能源市場。因此，虛擬電廠具有滿足最終客戶對服務(wù)需求的附加價值，這些服務(wù)有助于分散分布式能源的利用。
換句話說，虛擬電廠充當(dāng)不同能源交易大廳之間的套利者。虛擬電廠可以通過使整個能源系統(tǒng)更加高效，特別是在競爭性電力市場中，消除對額外的傳統(tǒng)發(fā)電廠的需求。這對使用虛擬電廠的系統(tǒng)服務(wù)的每個費率支付者都產(chǎn)生了積極的影響，因為虛擬電廠降低了基本負荷和峰值負荷之間的增量。電網(wǎng)規(guī)劃者和運營商在縮小這一差距方面的信心越高，系統(tǒng)的容量因子越高，可實現(xiàn)的資本效率就越高。虛擬發(fā)電廠軟件并沒有把資金投入在這個問題上，而是利用每種資產(chǎn)的獨特特性來提供以前難以理解的服務(wù)，并且?guī)缀鯇崟r地提供服務(wù)。
通過虛擬電廠，客戶可以保持控制。項目參與的靈活性和易用性使得大多數(shù)客戶對項目具有高度的忠誠度。虛擬電廠不僅僅是給予和接受的交流，它是電力供應(yīng)商和他們所服務(wù)的消費者之間的合作伙伴?！坝捎诒镜匦枨笳{(diào)整很少，如果有的話，可以感受到?！盰oung說，“參與者通常會聯(lián)系虛擬電廠運營商，詢問他們?nèi)绾翁峁└蟮撵`活性和對服務(wù)的貢獻?！?strong>（中國儲能網(wǎng)獨家編譯，轉(zhuǎn)載請注明來源，違者必究）
