泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的典型應用——虛擬電廠
發(fā)布時間:
2021-09-15
什么是虛擬電廠?
隨著可再生能源成為未來全球能源發(fā)展的主要方向,虛擬電廠成為一種實現(xiàn)可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)的區(qū)域性多能源聚合模式。
虛擬電廠的提出是為了整合各種分布式能源,包括分布式電源、可控負荷和儲能裝置等。其基本概念是通過分布式電力管理系統(tǒng)將電網(wǎng)中分布式電源、可控負荷和儲能裝置聚合成一個虛擬的可控集合體,參與電網(wǎng)的運行和調(diào)度,協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾,充分挖掘分布式能源為電網(wǎng)和用戶所帶來的價值和效益。虛擬電廠主要由發(fā)電系統(tǒng)、儲能設備、通信系統(tǒng)構成。
在新興領域,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將在統(tǒng)一感知、實物ID應用、精準主動搶修、虛擬電廠、智慧能源服務一站式辦理、大數(shù)據(jù)應用等領域,為電網(wǎng)企業(yè)和新興業(yè)務主體賦能。以綜合能源服務平臺為例,對于可以應用入口將能效服務共享平臺、省級客戶側用能服務平臺、新能源大數(shù)據(jù)平臺、車聯(lián)網(wǎng)、光伏云網(wǎng)、智慧能源控制等系統(tǒng),發(fā)揮規(guī)模化集聚效應;對外則可為各類新興業(yè)務主體統(tǒng)一提供并網(wǎng)、監(jiān)控、計量、計費、交易、運維等平臺化共享服務。
依據(jù)國網(wǎng)規(guī)劃泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設內(nèi)容包括提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行水平、促進清潔能源消納、打造智慧能源綜合服務平臺、構建能源生態(tài)體系等11個重點方向。尤其在促進清潔能源消納方面,國網(wǎng)提出將用市場辦法引導用戶參與調(diào)峰調(diào)頻,重點通過虛擬電廠和多能互補提高分布式新能源的友好并網(wǎng)水平和電網(wǎng)可調(diào)控容量占比,基于電力市場實現(xiàn)集中式新能源省間交易和分布式新能源省內(nèi)交易,緩解棄風棄光,促進清潔能源消納。
2018年10月,由國家電網(wǎng)主導發(fā)起的兩項“虛擬電廠”標準獲得國際電工委員會(IEC)批準立項,成為全球這一領域首批國際標準,填補了行業(yè)空白。
中國工程院院士杜祥琬
“虛擬電廠”不是傳統(tǒng)意義上的發(fā)電廠,而是相當于一個電力“智能管家”。能在光伏等分布式能源有間歇性時,通過儲能裝置把它們組織起來,形成穩(wěn)定、可控的“大電廠”,便于處理與大電網(wǎng)之間的各種關系。
原國家電網(wǎng)董事長舒印彪
打造新一代電力系統(tǒng)是能源轉型的基礎保障。分布式能源使得并網(wǎng)主體既是發(fā)電方、又是用電方,電網(wǎng)運行的復雜性、不確定性顯著增加。“虛擬電廠”將為破解清潔能源消納和綠色能源轉型提供解決方案。推動傳統(tǒng)電網(wǎng)向新一代電力系統(tǒng)升級成為趨勢。
國網(wǎng)冀北電力交易中心副總經(jīng)理王宣元
所謂虛擬,體現(xiàn)在它并不具有實體存在的電廠形式,卻真有一個電廠的功能,而且是遠超傳統(tǒng)實體電廠的功能,因為它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間、發(fā)電側和用電側之間的物理界限。它是互聯(lián)網(wǎng)+源網(wǎng)荷儲售服一體化(即電源、電網(wǎng)、負荷、儲能、銷售、服務的聚合體)的清潔智慧能源管理系統(tǒng),是對多種分布式能源進行聚合、優(yōu)化控制和管理,為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務,并能夠參與電力市場交易的技術和商業(yè)模式。
英國布魯內(nèi)爾大學電氣工程博士、森德里克公司全球技術與產(chǎn)品部副總裁王興
虛擬電廠是一個看不見的電廠,是一個分散的能源聚合體。在這個聚合體中,電力用戶是消費者,也可能是生產(chǎn)者。比如一個擁有電動汽車的用戶,晚上電力相對富余、電價也較低時給汽車充電,白天電力相對緊張、電價也較高時可以賣到電網(wǎng)。在這樣一個聚合體內(nèi),發(fā)電和用電通過自我調(diào)節(jié)保持平衡。
虛擬電廠的典型應用
江蘇建成世界最大“虛擬電廠”
2016年6月15日,江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)初步建成,一期工程共接入810個大用戶,該系統(tǒng)為2016年迎峰度夏期間西南水電通過復奉、錦蘇及賓金等三回特高壓直流2160萬千瓦滿功率輸送時的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供了有力支撐。其中蘇州地區(qū)已實現(xiàn)1100 MW容量的快切負荷能力即“虛擬電廠”資源。
2017年5月24日,世界首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”在江蘇投運,整個系統(tǒng)涉及華東區(qū)域的8個特高壓直流子站,8個抽水蓄能子站,蘇州南部地區(qū)1個江蘇切負荷控制中心站、4個500 kV分區(qū)切負荷控制子站、252個電網(wǎng)側變電站以及810個負荷用戶控制終端。當天,按照華東電網(wǎng)實戰(zhàn)演練安排,±800千伏錦蘇特高壓直流被人工閉鎖,江蘇電網(wǎng)瞬間缺少300萬千瓦電力供應,通過“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”統(tǒng)一調(diào)度控制,實時填補了負荷缺口。該系統(tǒng)借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術和智能電網(wǎng)技術的有機融合,在突發(fā)電源或電網(wǎng)緊急事故時,用電客戶可化身“虛擬電廠”,參與保護大電網(wǎng)安全。
2017年12月,江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷示范工程二期擴建投入運行。新增兩個控制主站、8個500千伏控制子站、新增加518戶終端。系統(tǒng)首次形成了由控制中心站—主站—子站—控制終端組成的分層分區(qū)完整架構,控制對象除了大用戶外,還接入了燃煤電廠可中斷輔機、南水北調(diào)翻水站抽水泵以及大型儲能電站。電源類型多元化,控制對象更加豐富,毫秒級控制總容量達到200萬千瓦。
2018年5月28日,由南瑞集團承擔建設的國內(nèi)首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”三期擴建工程投入試運行,標志著我國擁有了世界上最大規(guī)模的‘虛擬電廠’。該系統(tǒng)目前包含了二期大用戶增補、三期新增500千伏秦淮、惠泉、茅山、訪仙4個控制子站,23戶燃煤電廠可中斷輔機以及10戶儲能電站的毫秒級系統(tǒng)接入工作;還完成了所有簽約用戶的現(xiàn)場預置實驗,系統(tǒng)改造后的現(xiàn)場整體聯(lián)調(diào)工作及實切用戶試驗、實切時間測量實驗等工作。“目前毫秒級控制總容量達到260萬千瓦,控制對象共計2078戶。
目前該工程可提升特高壓直流送電能力154萬千瓦,年增利潤約8400萬元。累計增供電量49.896億千瓦時,累計新增銷售額27.4428億元,累計新增利潤1.2474億元,經(jīng)濟效益顯著。在負荷控制能力方面,相當于4臺百萬千瓦火電機組,節(jié)省投資126.4億元,環(huán)境效益顯著。該系統(tǒng)在江蘇電網(wǎng)成功應用,實現(xiàn)了快速負荷調(diào)控方式的根本性改變,起到了很好的示范作用。該成果已在山東、河南、上海、浙江、安徽、湖南6個省級電網(wǎng)推廣應用。
此外,
10月11日,國網(wǎng)江蘇與蘇寧簽署了合作協(xié)議,雙方將在居民家庭電氣化推廣、智能家電高端應用、綜合能源服務示范點等領域加強合作。項目鼓勵客戶利用家電海量微負荷參與電網(wǎng)互動,建立“虛擬電廠”。
蘇寧相關人士還就“虛擬電廠”的使用場景打了個比方。例如,晚上睡覺的時候,系統(tǒng)會自動根據(jù)室溫調(diào)節(jié)空調(diào)溫度;或者在用電高峰的時候,自動優(yōu)化家中一些電器的用電量。有的功能可以通過蘇寧的智能家居系統(tǒng)實現(xiàn),有的可以通過國網(wǎng)電力的虛擬電廠系統(tǒng)實現(xiàn),國網(wǎng)江蘇與蘇寧建立“虛擬電廠”系統(tǒng)后,就可以把兩者的功能打通。
上海首個由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠”
一不燒煤,二沒設備,卻能一年“發(fā)電”5萬度。TA依靠能源互聯(lián)網(wǎng)管理體系,精細化調(diào)解用戶用電,從而省下了大量電力,相當于再造一個“電廠”。
2018年1月,位于黃浦區(qū)九江路上的寶龍大廈第八次參與了虛擬電廠試運行,“發(fā)電”能力達100千瓦。寶龍大廈僅僅是黃浦區(qū)虛擬電廠的一個項目。迄今,虛擬電廠最大規(guī)模的一次試運行,參與樓宇超過50棟,釋放負荷約1萬千瓦。
由上海市經(jīng)信委牽頭、上海經(jīng)研院參與規(guī)劃設計、上海騰天節(jié)能技術有限公司參與實施的《上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范項目》已于2016年獲國家發(fā)改委批復,將在三年內(nèi)全面完成。
黃浦區(qū)是上海商業(yè)建筑最密集的中心城區(qū),大型商業(yè)建筑數(shù)量超過200幢,面積近1000萬平方米,年耗電量約13億千瓦時,峰值負荷近50萬千瓦,樓宇能耗占全區(qū)總能耗的65%以上,方便對諸多分布式發(fā)電資源進行大范圍集中控制。截至2月28日,黃浦區(qū)內(nèi)像寶龍大廈這樣對能耗實時在線監(jiān)測的樓宇,總數(shù)已超過230棟,年監(jiān)測用電量超過10億千瓦時,占上海市社會領域用電總量的40%。
臺風“溫比亞”于8月17日在上海登陸,全市啟動預警,國家級需求側管理示范項目——黃浦區(qū)商業(yè)建筑“虛擬電廠”(一期)建設完成后的首次投運。8月17日12:00—13:00正值電力負荷高峰時段,黃浦區(qū)發(fā)改委承擔建設的國家需求側示范項目-“黃浦區(qū)虛擬電廠”正有條不紊地組織實施一次“虛擬發(fā)電”,通過虛擬電廠運營調(diào)度平臺的一條條智能數(shù)據(jù)指令,區(qū)內(nèi)104幢簽約商業(yè)建筑,作為虛擬發(fā)電節(jié)點同一時間投入運轉,合理調(diào)節(jié)各自空調(diào)、照明、動力使用負荷,削減高峰電力,保障安全的電力空間,1小時實際削減電力負荷20.12MW,其中科技京城削減負荷達到1095.8KW。
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