虛擬電廠的典型應(yīng)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(dòng)系統(tǒng)初步建成，一期工程共接入810個(gè)大用戶，該系統(tǒng)為2016年迎峰度夏期間西南水電通過復(fù)奉、錦蘇及賓金等三回特高壓直流2160萬千瓦滿功率輸送時(shí)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。其中蘇州地區(qū)已實(shí)現(xiàn)1100 MW容量的快切負(fù)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(dòng)系統(tǒng)”在江蘇投運(yùn)，整個(gè)系統(tǒng)涉及華東區(qū)域的8個(gè)特高壓直流子站，8個(gè)抽水蓄能子站，蘇州南部地區(qū)1個(gè)江蘇切負(fù)荷控制中心站、4個(gè)500 kV分區(qū)切負(fù)荷控制子站、252個(gè)電網(wǎng)側(cè)變電站以及810個(gè)負(fù)荷用戶控制終端。當(dāng)天，按照華東電網(wǎng)實(shí)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(yīng)，通過“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”統(tǒng)一調(diào)度控制，實(shí)時(shí)填補(bǔ)了負(fù)荷缺口。該系統(tǒng)借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合，在突發(fā)電源或電網(wǎng)緊急事故時(shí)，用電客戶可化身“虛擬電廠”，參與保護(hù)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(kuò)建投入運(yùn)行。新增兩個(gè)控制主站、8個(gè)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(gòu)，控制對(duì)象除了大用戶外，還接入了燃煤電廠可中斷輔機(jī)、南水北調(diào)翻水站抽水泵以及大型儲(chǔ)能電站。電源類型多元化，控制對(duì)象更加豐富，毫秒級(jí)控制總?cè)萘窟_(dá)到200萬千瓦。

 

2018年5月28日，由南瑞集團(tuán)承擔(dān)建設(shè)的國(guó)內(nèi)首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”三期擴(kuò)建工程投入試運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)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(bǔ)、三期新增500千伏秦淮、惠泉、茅山、訪仙4個(gè)控制子站，23戶燃煤電廠可中斷輔機(jī)以及10戶儲(chǔ)能電站的毫秒級(jí)系統(tǒng)接入工作;還完成了所有簽約用戶的現(xiàn)場(chǎng)預(yù)置實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)改造后的現(xiàn)場(chǎng)整體聯(lián)調(diào)工作及實(shí)切用戶試驗(yàn)、實(shí)切時(shí)間測(cè)量實(shí)驗(yàn)等工作。“目前毫秒級(jí)控制總?cè)萘窟_(dá)到260萬千瓦，控制對(duì)象共計(jì)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(rùn)約8400萬元。累計(jì)增供電量49.896億千瓦時(shí)，累計(jì)新增銷售額27.4428億元，累計(jì)新增利潤(rùn)1.2474億元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。在負(fù)荷控制能力方面，相當(dāng)于4臺(tái)百萬千瓦火電機(jī)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(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速負(fù)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(gè)省級(jí)電網(wǎng)推廣應(yīng)用。

 

此外，10月11日，國(guó)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(yīng)用、綜合能源服務(wù)示范點(diǎn)等領(lǐng)域加強(qiáng)合作。項(xiàng)目鼓勵(lì)客戶利用家電海量微負(fù)荷參與電網(wǎng)互動(dòng)，建立“虛擬電廠”。

 

蘇寧相關(guān)人士還就“虛擬電廠”的使用場(chǎng)景打了個(gè)比方。例如，晚上睡覺的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)室溫調(diào)節(jié)空調(diào)溫度;或者在用電高峰的時(shí)候，自動(dòng)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(shí)現(xiàn)，有的可以通過國(guó)網(wǎng)電力的虛擬電廠系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，國(guó)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(gè)由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠”

 

一不燒煤，二沒設(shè)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(xì)化調(diào)解用戶用電，從而省下了大量電力，相當(dāng)于再造一個(gè)“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(yùn)行，“發(fā)電”能力達(dá)100千瓦。寶龍大廈僅僅是黃浦區(qū)虛擬電廠的一個(gè)項(xiàng)目。迄今，虛擬電廠最大規(guī)模的一次試運(yùn)行，參與樓宇超過50棟，釋放負(fù)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(shè)計(jì)、上海騰天節(jié)能技術(shù)有限公司參與實(shí)施的《上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范項(xiàng)目》已于2016年獲國(guó)家發(fā)改委批復(fù)，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(shí)，峰值負(fù)荷近50萬千瓦，樓宇能耗占全區(qū)總能耗的65%以上，方便對(duì)諸多分布式發(fā)電資源進(jìn)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(duì)能耗實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的樓宇，總數(shù)已超過230棟，年監(jiān)測(cè)用電量超過10億千瓦時(shí)，占上海市社會(huì)領(lǐng)域用電總量的40%。

 

臺(tái)風(fēng)“溫比亞”于8月17日在上海登陸，全市啟動(dòng)預(yù)警，國(guó)家級(jí)需求側(cè)管理示范項(xiàng)目——黃浦區(qū)商業(yè)建筑“虛擬電廠”(一期)建設(shè)完成后的首次投運(yùn)。8月17日12：00—13：00正值電力負(fù)荷高峰時(shí)段，黃浦區(qū)發(fā)改委承擔(dān)建設(shè)的國(guó)家需求側(cè)示范項(xiàng)目-“黃浦區(qū)虛擬電廠”正有條不紊地組織實(shí)施一次“虛擬發(fā)電”，通過虛擬電廠運(yùn)營(yíng)調(diào)度平臺(tái)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(diǎn)同一時(shí)間投入運(yùn)轉(zhuǎn)，合理調(diào)節(jié)各自空調(diào)、照明、動(dòng)力使用負(fù)荷，削減高峰電力，保障安全的電力空間，1小時(shí)實(shí)際削減電力負(fù)荷20.12MW，其中科技京城削減負(fù)荷達(dá)到1095.8KW。

 

德國(guó)較早開始虛擬電廠實(shí)驗(yàn)

 

位于德國(guó)中北部的哈茨山脈的可再生能源示范項(xiàng)目——RegModHarz項(xiàng)目，就是將新能源最大化利用的典型案例，而其中最引人注目的就是虛擬電廠部分。該項(xiàng)目所選定的哈茨地區(qū)，在分布式電力供應(yīng)方面擁有風(fēng)能、抽水蓄能、太陽(yáng)能、沼氣、生物質(zhì)能以及電動(dòng)車等多種方式，在輸配電方面主要有6家配電運(yùn)營(yíng)商、4家電力零售商以及1家輸電商運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目中，虛擬電廠與分散式電源進(jìn)行通訊連接，而與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場(chǎng)不同的是，新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)非常必要。所以在此項(xiàng)目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠對(duì)于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應(yīng)。在考慮發(fā)電端的同時(shí)，虛擬電廠同樣關(guān)注的是用電側(cè)的反應(yīng)，在哈茨地區(qū)的試樣中，家庭用戶安裝了能源管理系統(tǒng)，被稱為“雙向能源管理系統(tǒng)”(簡(jiǎn)稱BEMI)。資料顯示，用戶安裝的能源管理系統(tǒng)每15分鐘儲(chǔ)存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶每天的用電習(xí)慣，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M電廠的數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，BEMI系統(tǒng)還可以通過無線控制開關(guān)的插座，當(dāng)電價(jià)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，可以通過無線控制來調(diào)控用電時(shí)間和用電量。

 

萊茵集團(tuán)開始運(yùn)營(yíng)第一家商用規(guī)模的“虛擬電廠”，利用電力設(shè)備的無線鏈接和工程巨頭西門子公司設(shè)計(jì)的一套能源管理系統(tǒng)，萊茵集團(tuán)可以將數(shù)十個(gè)小型綠色能源設(shè)備的輸出組合在一起，將可再生能源發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力打包成較大的供應(yīng)量，再通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行交易，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電，并獲得補(bǔ)貼。。在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，其虛擬電廠的發(fā)電量可達(dá)80兆瓦。這些電力由該公司在歐洲最大的能源交易市場(chǎng)，位于萊比錫的歐洲能源交易所進(jìn)行銷售。萊茵-魯爾地區(qū)是人口密度最高的區(qū)域。這里著風(fēng)力渦輪機(jī)、屋頂太陽(yáng)能電池板以及其他一些可再生能源設(shè)備。而在多特蒙德發(fā)電廠操作員就可以一個(gè)辦公大樓里的電腦屏幕前，統(tǒng)籌安排這些設(shè)備的能量輸出。

 

殼牌擁有的英國(guó)首個(gè)虛擬電廠

 

近日，英國(guó)Limejump公司已獲得英國(guó)能源管理局(Ofgem)的準(zhǔn)許，在國(guó)家電網(wǎng)的平衡機(jī)制中運(yùn)行虛擬電廠(VPP)。一套由Anesco公司在Derbyshire開發(fā)的10兆瓦Breach Farm電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)首次為平衡機(jī)制系統(tǒng)供電，為國(guó)家電網(wǎng)在電力供應(yīng)緊張期間提供額外的電源。而后殼牌新能源大舉支出，收購(gòu)了該公司Limejump。收購(gòu)?fù)瓿珊?，Limejump將成為殼牌的全資子公司。

 

特斯拉在澳大利亞開展的虛擬電廠

 

南澳大利亞州政府表示提供209萬美元資金支持和3000萬貸款，將通過3個(gè)階段為5萬家庭免費(fèi)提供太陽(yáng)能板和特斯拉電池，將民居變成相互連接的巨大虛擬發(fā)電廠。如果這座發(fā)電廠建成，這將是世界上最大的電池、太陽(yáng)能熱電廠，也是世界上最大的儲(chǔ)電廠。

 

第一階段是在1100戶家庭進(jìn)行試驗(yàn)，免費(fèi)安裝5千瓦太陽(yáng)能電池板和13.5千瓦特斯拉Powerwall2電池，并通過售電進(jìn)行融資。之后，該系統(tǒng)將在2.4萬個(gè)家庭中展開。最后，整個(gè)南澳大利亞州的家庭都將納入這一虛擬發(fā)電廠。州政府將為該項(xiàng)目。根據(jù)該計(jì)劃，全州5萬戶低收入家庭最終將獲得250兆瓦的太陽(yáng)能電力和6.5千瓦時(shí)的電池存儲(chǔ)能力。項(xiàng)目第一階段參與的家庭報(bào)告稱，他們的電網(wǎng)消耗減少了70%，電費(fèi)也降低了。第二階段將為另外1000個(gè)低收入家庭提供服務(wù)。

 

日本推廣電動(dòng)汽車參與的虛擬電廠

 

除了既有的蓄電設(shè)備之外，數(shù)量越來越多的電動(dòng)車，也能以V2G方式，成為虛擬電廠之儲(chǔ)能系統(tǒng)的一環(huán)。當(dāng)電力來源的某一方突然停止供電，與虛擬電廠系統(tǒng)連接的蓄電池與電動(dòng)車等，可瞬間填補(bǔ)電力需求。日本正在推廣這種虛擬電廠的應(yīng)用。

 

九州電力總合研究所的團(tuán)隊(duì)，于2018年12月下旬~2019年1月，與日產(chǎn)汽車、三菱電機(jī)合作進(jìn)行V2G實(shí)驗(yàn)，將5輛電動(dòng)車的蓄電池，透過充電樁連上輸配電網(wǎng)，每輛電動(dòng)車能以最高6kW的電力進(jìn)行充放電。日產(chǎn)的電動(dòng)車Leaf也將與辦公大樓或住商混合大樓的電力設(shè)備相連，測(cè)試辦公室或住家如何透過電動(dòng)車的蓄電池調(diào)動(dòng)電力，以降低尖峰時(shí)段的電費(fèi)。

 

東北電力也在2018年12月~2019年2月，與日產(chǎn)、三井物產(chǎn)、三菱地所合作，在仙臺(tái)市的仙臺(tái)皇家公園酒店，以2輛日產(chǎn)電動(dòng)車Leaf與專用充電樁，透過遠(yuǎn)距遙控系統(tǒng)控制充放電，并監(jiān)控蓄電池的電力剩余存量。東北電力將本次實(shí)驗(yàn)的資料，與既有的再生能源發(fā)電的資料，以及氣候條件等相結(jié)合，分析如何用電動(dòng)車的蓄電池來調(diào)節(jié)易受天候影響的再生能源發(fā)電。

 

中部電力則于2018年11、12月，與豐田汽車旗下子公司豐田通商在愛知縣豐田市合作，以2輛電動(dòng)車蓄電池連接上輸配電網(wǎng)，透過控制系統(tǒng)進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，檢視電動(dòng)車蓄電池充放電對(duì)于電力系統(tǒng)的影響，以及系統(tǒng)發(fā)出指令到實(shí)際運(yùn)行的間隔時(shí)間等課題。

 

東京電力公司將向項(xiàng)目參與人員透露電網(wǎng)需求量較低的時(shí)間段，便于在該時(shí)間段內(nèi)為其愛車充電，并基于其充電的電量獲得相關(guān)的激勵(lì)。該項(xiàng)目將統(tǒng)計(jì)用戶改變其充電時(shí)間段的人數(shù)及變化幅度，幫助平穩(wěn)用電需求波動(dòng)，所采集到的信息將有助于確定電動(dòng)車充電最高效的時(shí)間段，有助于維持電網(wǎng)穩(wěn)定的用電需求。

 

未來，可再生能源的應(yīng)用將進(jìn)一步拓展，這是向低碳社會(huì)轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容。為了能夠以平穩(wěn)、高效的方式使用可再生能源，該項(xiàng)目將研發(fā)“虛擬電廠(virtual power plants)”，整合并控制用戶端分散的能源資源。電動(dòng)車潛力巨大，是重要的虛擬電量資源，但需要協(xié)調(diào)車主與電網(wǎng)的充放電時(shí)間段。

 

該合作項(xiàng)目將利用當(dāng)前的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。該項(xiàng)目將用到日產(chǎn)的車載資通訊系統(tǒng)，該服務(wù)可便于電動(dòng)車車主遠(yuǎn)程監(jiān)控其車輛情況，并利用智能手機(jī)應(yīng)用掌控車輛的充電操作。該項(xiàng)目還將用到EVsmart應(yīng)用，為車輛搜索充電網(wǎng)點(diǎn)，收集并管控相關(guān)的信息。

 

本文來源：北極星儲(chǔ)能網(wǎng)整理自CEChina、經(jīng)濟(jì)參考報(bào)等