安科瑞王丹丹acrel2021

摘 要:隨著新能源城市、光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)等的發(fā)展，分布式電源高滲透率的情況逐漸凸顯，這給地區(qū)電網(wǎng)帶來(lái)了新的運(yùn)營(yíng)和管理問(wèn)題。虛擬電廠以其創(chuàng)新的運(yùn)營(yíng)模式為此類問(wèn)題提供了可行的解決方案，在分析虛擬電廠的概念、特征、結(jié)構(gòu)、功能等的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞虛擬電廠在分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)中的應(yīng)用開(kāi)展研究和討論，分析虛擬電廠的應(yīng)用前景和先決條件，最后提出虛擬電廠未來(lái)發(fā)展應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，

關(guān)鍵詞:虛擬電廠；分布式光伏；應(yīng)用前景；運(yùn)營(yíng)模式

0 引言

隨著電力體制改革的持續(xù)推進(jìn)，電力市場(chǎng)將逐步建立和*，未來(lái)的售電主體也將隨著配售電業(yè)務(wù)的逐步放開(kāi)而日益多元化，新的政策不斷鼓勵(lì)分布式電源和微電網(wǎng)作為獨(dú)立的配售電市場(chǎng)主體，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)模式的創(chuàng)新與微電網(wǎng)所采取的就地應(yīng)用為控制目標(biāo)的方式不同，虛擬電廠作為分布式電源市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的一種方式，利用其組織方式的靈活性，能更好地適應(yīng)大規(guī)模分布式電源市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的需要不管是從系統(tǒng)運(yùn)行的角度還是從分布式電源的角度，都有組織分布式電源參與電力市場(chǎng)的需求，考慮目前分布式電源規(guī)模小、數(shù)量多，難以有效參與，虛擬電廠恰能為分布式電源參與市場(chǎng)提供一種可行途徑。

分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)作為較早開(kāi)展分布式電源運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新性探索的區(qū)域，開(kāi)展虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新和應(yīng)用前景分析具有可行性和必要性。

1 虛擬電廠的概念和特征

1.1 虛擬電廠定義

目前，國(guó)際上對(duì)虛擬電廠的研究探索還處于初步階段，尚未形成虛擬電廠的統(tǒng)一定義。 由于國(guó)情網(wǎng)情的不同，各個(gè)國(guó)家、地區(qū)和組織對(duì)于虛擬電廠的界定不盡相同。歐洲虛擬電廠的概念和項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)分布式電源的聚合，目的是以合同管理的方式，使得原本不能參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的小容量分布式電源參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià)。美國(guó)則重在需求側(cè)管理技術(shù)的應(yīng)用，主要基于需求響應(yīng)計(jì)劃發(fā)展而來(lái)，兼顧考慮可再生能源的利用，因此可控負(fù)荷占據(jù)主要成分。 我國(guó)對(duì)虛擬電廠的研究和應(yīng)用起步較晚，研究?jī)?nèi)容涉及聚合模式、調(diào)度優(yōu)化、市場(chǎng)機(jī)制、示范工程等的初步探索。

需要注意的是，目前各方關(guān)注的虛擬電廠和我國(guó)早期虛擬電廠的概念并不相同，我國(guó)早期所講的虛擬電廠項(xiàng)目均為“能效電廠"，即以節(jié)能措施降低用戶負(fù)荷，等同于“替代"同等規(guī)模的電廠，并沒(méi)有實(shí)際的電源，也不參與調(diào)度運(yùn)行和電力交易。而目前各方關(guān)注的虛擬電廠主要是多種分布式電源的聚合，而非通過(guò)減少負(fù)荷形成的虛擬電源，將眾多的小型分布式電源虛擬成一個(gè)大型電源，更方便參與電力市場(chǎng)或者為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。

從目前國(guó)外關(guān)于虛擬電廠的概念來(lái)看，可分為狹義和廣義2種。 狹義的虛擬電廠是指通過(guò)統(tǒng)一的通信和控制平臺(tái)聚合在一起的一組電源( 含儲(chǔ)能) ，其以整體形式參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行或電力市場(chǎng)交易。廣義的虛擬電廠不限于發(fā)電單元的聚合，還包括可控負(fù)荷和需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)，是跨越發(fā)電側(cè)和需求側(cè)界線的新型市場(chǎng)主體。虛擬電廠通常比獨(dú)立電源具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，能實(shí)現(xiàn)類似于傳統(tǒng)發(fā)電廠的功能和特性。

綜合各方對(duì)虛擬電廠的定義，可以發(fā)現(xiàn)，虛擬電廠對(duì)系統(tǒng)中電源的組成類型、容量和接入位置沒(méi)有嚴(yán)格限制，但均要求實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制和管理，具備整體參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行或市場(chǎng)交易的權(quán)限和功能。 因此，本文對(duì)虛擬電廠定義如下:虛擬電廠是指由不同的小型電源、儲(chǔ)能或負(fù)荷聚合而成，具有統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制能力，以單個(gè)獨(dú)立電廠形式參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)或電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的整體。

1.2 虛擬電廠主要特征

從虛擬電廠的定義可以看出，虛擬電廠具備以下2個(gè)基本特征:一是可監(jiān)控、易管理，即虛擬電廠對(duì)內(nèi)應(yīng)具備監(jiān)控和管理分布式電源和負(fù)荷的功能和權(quán)限，這就要求虛擬電廠具有統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺(tái)，同時(shí)聯(lián)結(jié)分布式電源和負(fù)荷的通信和控制接口；二是可調(diào)度、可交易，即虛擬電廠對(duì)外應(yīng)具備參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和市場(chǎng)交易的功能和權(quán)限，可以通過(guò)多能互補(bǔ)方式降低可再生能源波動(dòng)，改善配電網(wǎng)運(yùn)行水平，或者通過(guò)聯(lián)合參與市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)的方式獲取更高經(jīng)濟(jì)效益。

虛擬電廠的特征與微電網(wǎng)既有聯(lián)系也有區(qū)別。一方面，虛擬電廠與微電網(wǎng)類似，也依賴于多能互補(bǔ)和協(xié)調(diào)控制，有時(shí)也借助于儲(chǔ)能和需求側(cè)管理實(shí)現(xiàn)整體的調(diào)節(jié)功能，并通過(guò)多方共同參與的市場(chǎng)機(jī)制獲得更好的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)也為電網(wǎng)提供更簡(jiǎn)單有效的管理方式。 另一方面，虛擬電廠更傾向于市場(chǎng)定位，不要求其內(nèi)部組成單元具有緊密的物理連接關(guān)系，只需要統(tǒng)一的運(yùn)行控制和市場(chǎng)結(jié)算即可實(shí)現(xiàn)其整體功能，而微電網(wǎng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)分布式電源的就地消納和電量平衡，因此微電網(wǎng)內(nèi)部源儲(chǔ)荷和控制平臺(tái)在物理上是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體，對(duì)外僅以公共連接點(diǎn)與電網(wǎng)發(fā)生功率交換。

2 虛擬電廠結(jié)構(gòu)和功能

2.1 基本結(jié)構(gòu)

虛擬電廠通過(guò)信息通信技術(shù)和中央?yún)f(xié)調(diào)控制技術(shù)，將相互分散的發(fā)電或者用電單元聯(lián)合成一個(gè)整體。虛擬電廠的內(nèi)部單元可能是不可控的，如分布式光伏，但通過(guò)統(tǒng)一的監(jiān)控調(diào)度，使得其整體外部特性類似于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，可參加電網(wǎng)的調(diào)度和電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。

虛擬電廠作為分布式電源(含儲(chǔ)能)參與調(diào)度運(yùn)行和市場(chǎng)交易的主體，必須兼?zhèn)渥晕夜芾砗捅O(jiān)控的能力，同時(shí)具備調(diào)度和交易執(zhí)行功能， 虛擬電廠的構(gòu)成大體可分為以下3個(gè)部分。

（1）采集和通信單元，采集通信單元可以采集發(fā)電或用電單元信息，并且能夠?qū)⑺杉男畔l(fā)送至控制單元。

（2）中央控制單元，中央控制單元需要能夠接受發(fā)電單元發(fā)送的信息，并進(jìn)行信息匯總和決策分析，能量管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)是中央控制單元的核心，通常具備發(fā)電管理、發(fā)電與負(fù)荷預(yù)測(cè)、電力數(shù)據(jù)采集和管理等功能。

（3）通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)確保中央控制單元和硬件聯(lián)絡(luò)單元信息交互的安全和通暢。

2.2 主要功能

虛擬電廠通過(guò)提供一系列的功能，增強(qiáng)分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷參與系統(tǒng)運(yùn)行和市場(chǎng)交易的能力。

在系統(tǒng)運(yùn)行方面，虛擬電廠可通過(guò)預(yù)測(cè)大型光伏或混合新能源發(fā)電廠中參與系統(tǒng)平衡的發(fā)電量，以提供調(diào)峰調(diào)頻、電壓控制等輔助服務(wù)的方式幫助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平衡。

在市場(chǎng)交易方面，虛擬電廠可在能源批發(fā)市場(chǎng)中進(jìn)行交易，平衡交易的投資組合，以及向系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者提供服務(wù)。

3 虛擬電廠應(yīng)用

3.1虛擬電廠在光伏示范區(qū)的應(yīng)用前景

虛擬電廠概念的引入既為分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)提供了一種經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新方案，分布式光伏發(fā)電示范區(qū)也為虛擬電廠提供了探索應(yīng)用的平臺(tái)，兩者相互融合發(fā)展。

虛擬電廠符合分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求。 經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求來(lái)自外部的政策推動(dòng)力和內(nèi)部的經(jīng)營(yíng)管理要求。 在政策推動(dòng)力方面，示范區(qū)光伏發(fā)展模式具有示范意義，未來(lái)會(huì)對(duì)分布式光伏發(fā)展模式、投融資模式及專業(yè)化服務(wù)模式創(chuàng)新提出更高要求，對(duì)傳統(tǒng)分布式光伏運(yùn)營(yíng)模式產(chǎn)生持續(xù)的影響甚至變革。 在經(jīng)營(yíng)管理需求方面，示范區(qū)內(nèi)分布式光伏的規(guī)劃建設(shè)規(guī)模較大，容易造成局部光伏滲透率過(guò)高的情況，對(duì)分布式光伏的監(jiān)控和運(yùn)行管理提出了更高的要求，未來(lái)需要建立與高滲透率光伏接入配電網(wǎng)相適應(yīng)的監(jiān)控管理平臺(tái)。

虛擬電廠與分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)的經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求契合。 首先，虛擬電廠具備分布式電源的綜合監(jiān)控和管理功能，滿足示范區(qū)對(duì)高滲透率分布式光伏的管理要求。 虛擬電廠具備統(tǒng)一的中央控制單元和分布式電源監(jiān)控平臺(tái)，有助于推進(jìn)分布式光伏監(jiān)控和管理的標(biāo)準(zhǔn)化，提升示范區(qū)的分布式電源管理水平。 與微電網(wǎng)相比，虛擬電廠更側(cè)重經(jīng)營(yíng)的概念，適合于對(duì)數(shù)量較多、容量較小又相對(duì)獨(dú)立的分布式電源進(jìn)行管理。 其次，虛擬電廠利用市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制，充分挖掘分布式光伏發(fā)電的商品屬性，有利于分布式光伏的健康發(fā)展。 虛擬電廠通過(guò)價(jià)格機(jī)制對(duì)分布式電源進(jìn)行間接管理而非直接控制，更符合當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)

與分布式電源業(yè)主相對(duì)獨(dú)立的角色定位，同時(shí)有效減輕了配網(wǎng)運(yùn)行人員對(duì)分布式電源統(tǒng)一監(jiān)控的負(fù)擔(dān)。隨著未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)概念的推廣，虛擬電廠將具有更為廣闊的應(yīng)用前景，電力這一特殊的商品形式將借助虛擬電廠在更廣泛的空間內(nèi)參與靈活的市場(chǎng)交易。最后，虛擬電廠能推動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，探索未來(lái)高滲透率分布式光伏的發(fā)展路徑。虛擬電廠有助于建立和推進(jìn)各項(xiàng)負(fù)荷側(cè)技術(shù)的發(fā)展，包括儲(chǔ)能技術(shù)和需求側(cè)控制技術(shù)等，有助于建立和健全大規(guī)模分布式光伏和電網(wǎng)的全網(wǎng)規(guī)劃和協(xié)調(diào)管理機(jī)制，探索未來(lái)可能的配電網(wǎng)適應(yīng)大規(guī)模分布式光伏發(fā)展的新模式、新方法。

同時(shí)，分布式光伏發(fā)電示范區(qū)也為虛擬電廠提供了理想的應(yīng)用平臺(tái)。 目前虛擬電廠在我國(guó)的應(yīng)用條件還不成熟，缺乏與之配套的管理模式和電力市場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)也較為薄弱。 首先，我國(guó)電力市場(chǎng)機(jī)制尚不成熟，缺乏激勵(lì)分布式電源參與電網(wǎng)運(yùn)行的電價(jià)機(jī)制，導(dǎo)致分布式電源業(yè)主缺乏參與虛擬電廠的意愿。 其次，目前對(duì)分布式電源通訊和監(jiān)控的要求較低，造成建設(shè)虛擬電廠的硬件基礎(chǔ)薄弱。 由于目前分布式電源規(guī)模較小，接入標(biāo)準(zhǔn)較低，基本不具備通訊和控制能力，隨著分布式電源規(guī)模提升未來(lái)可能影響到配電網(wǎng)的安全運(yùn)行，同時(shí)也將制約分布式電源的進(jìn)一步發(fā)展。

分布式光伏發(fā)電示范區(qū)的各項(xiàng)條件和政策為虛擬電廠的應(yīng)用提供了可操作的空間，是虛擬電廠試點(diǎn)應(yīng)用的理想平臺(tái)。 在政策層面，示范區(qū)內(nèi)鼓勵(lì)探索分布式光伏發(fā)電區(qū)域電力交易試點(diǎn)，允許分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目向同一變電臺(tái)區(qū)的符合政策和條件的電力用戶直接售電，為運(yùn)營(yíng)模式的創(chuàng)新提供了寬松的政策環(huán)境。在技術(shù)層面，示范區(qū)所在地區(qū)通常經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，具有密集的工商業(yè)負(fù)荷和堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)支撐，建立市場(chǎng)交易機(jī)制的條件良好。 這些政策和條件為虛擬電廠進(jìn)行區(qū)域性的電力交易鋪平了道路，因此，示范區(qū)無(wú)疑是虛擬電廠試點(diǎn)應(yīng)用的理想平臺(tái)。 未來(lái)應(yīng)在此平臺(tái)上發(fā)揮虛擬電廠在分布式電源組織協(xié)調(diào)方面的作用，調(diào)動(dòng)分布式電源業(yè)主參與虛擬電廠的積極性。

3.2 示范區(qū)開(kāi)展虛擬電廠應(yīng)用的先決條件

虛擬電廠的基本特點(diǎn)是多源互補(bǔ)的協(xié)調(diào)控制和市場(chǎng)化的經(jīng)營(yíng)管理模式，前者是技術(shù)基礎(chǔ)，后者是市場(chǎng)基礎(chǔ)，這也是分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)參與虛擬電廠需要滿足的2個(gè)先決條件。

在市場(chǎng)機(jī)制方面，虛擬電廠的商業(yè)價(jià)值是吸引分布式光伏示范區(qū)參與的前提，離不開(kāi)電力市場(chǎng)的*機(jī)制，只有靈活的市場(chǎng)才能將虛擬電廠可調(diào)可控的技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益。

需要建立靈活電價(jià)機(jī)制鼓勵(lì)分布式電源參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行，并由政府主導(dǎo)虛擬電廠的實(shí)施。 在充分市場(chǎng)化的條件下，將分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)作為虛擬電廠運(yùn)營(yíng)，使示范區(qū)內(nèi)的發(fā)電和用電效益實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，從而以市場(chǎng)化手段獲得電網(wǎng)企業(yè)和示范區(qū)內(nèi)業(yè)主及用戶的雙贏格局，有利于探索分布式電源更為科學(xué)合理的發(fā)展模式。

在技術(shù)方面，需要具備與分布式光伏互補(bǔ)協(xié)調(diào)的可控單元( 儲(chǔ)能、燃?xì)廨啓C(jī)等) ，并通過(guò)統(tǒng)一的通訊和監(jiān)控平臺(tái)，才能實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的基本功能。

分布式光伏的通訊和控制應(yīng)滿足接入虛擬電廠中央控制單元的基本要求。 虛擬電廠中的可控單元既可以是傳統(tǒng)的分布式電源，也可以是儲(chǔ)能和需求側(cè)管理。為滿足虛擬電廠對(duì)分布式電源等的統(tǒng)一調(diào)控，需要各分布式電源自身具備一定的通訊和控制能力，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口接入虛擬電廠中央控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠對(duì)分布式電源運(yùn)行工況、運(yùn)行狀態(tài)信息( 包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率) 的采集和監(jiān)控。為此，需要在分布式電源的接入位置增加相應(yīng)的監(jiān)控端，將分布式電源監(jiān)測(cè)量實(shí)時(shí)上傳至主站，以實(shí)現(xiàn)分布式電源的全面監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)度。

4 虛擬電廠需要關(guān)注的問(wèn)題

考慮我國(guó)電力體制現(xiàn)狀和未來(lái)改革推進(jìn)路徑，虛擬電廠研究和應(yīng)用需要關(guān)注如下幾個(gè)問(wèn)題，并需要開(kāi)展深入的研究。

（1）主體準(zhǔn)入條件問(wèn)題。虛擬電廠的建設(shè)主體還不明確，各方如何參與也有待研究。 由于目前電網(wǎng)企業(yè)不具有分布式電源建設(shè)和運(yùn)營(yíng)職能，成為虛擬電廠的建設(shè)主體存在困難，但仍可積極參與虛擬電廠的目標(biāo)設(shè)定和體系管理，通過(guò)電價(jià)激勵(lì)等措施調(diào)動(dòng)虛擬電廠為分布式電源管理和電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行服務(wù)。

（2）準(zhǔn)許范圍和責(zé)任問(wèn)題。 結(jié)合我國(guó)電力發(fā)展現(xiàn)狀，合理定位虛擬電廠的范圍及職能。 盡管虛擬電廠能夠代表不同分布式電源業(yè)主的需求并能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供多種服務(wù)，但在我國(guó)電力市場(chǎng)并不*的情況下，為避免管理和調(diào)度混亂，應(yīng)當(dāng)合理規(guī)劃虛擬電廠的范圍和職能，如在城區(qū)等負(fù)荷密集地區(qū)以可控負(fù)荷構(gòu)成虛擬電廠，作為系統(tǒng)備用，或削減高峰用電；在鄉(xiāng)村或郊區(qū)，以大規(guī)模分布式電源、儲(chǔ)能等構(gòu)成虛擬電廠，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和持續(xù)供電。

（3）定位問(wèn)題。應(yīng)明確虛擬電廠和微電網(wǎng)的發(fā)展定位。與微電網(wǎng)不同，虛擬電廠立足于市場(chǎng)機(jī)制，對(duì)實(shí)際電網(wǎng)接入點(diǎn)的管理約束較弱，緩解分布式光伏接入對(duì)局部配電網(wǎng)影響的作用不明顯。因此，虛擬電廠不是解決分布式光伏并網(wǎng)影響的技術(shù)路徑，但可作為加強(qiáng)分布式光伏運(yùn)營(yíng)管理的一種措施。與傳統(tǒng)的分布式光伏管理模式相比，虛擬電廠具有更*的監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力，具有更加平穩(wěn)的外部特性和更加通用的控制平臺(tái)，適應(yīng)未來(lái)配電網(wǎng)對(duì)高滲透率分布式光伏的統(tǒng)一管理要求。

（4）配套政策問(wèn)題。 應(yīng)制定電價(jià)激勵(lì)政策，加大宣傳力度，鼓勵(lì)用戶積極參與虛擬電廠。 虛擬電廠在中國(guó)還是一個(gè)嶄新的概念，用戶及分布式電源所有者對(duì)其知之甚少。 然而，虛擬電廠的實(shí)施需要用戶及大量分布式電源的支持，這就要求相關(guān)部門積極宣傳參

與虛擬電廠的益處，并制定一系列的市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制，從而在不同地區(qū)建立虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目。

（5）管理機(jī)制問(wèn)題。 國(guó)外虛擬電廠一般由獨(dú)立的第三方對(duì)分布式電源進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理，并在電力交易平臺(tái)上進(jìn)行操作。 我國(guó)現(xiàn)有政策不鼓勵(lì)電網(wǎng)企業(yè)參與電源投資和運(yùn)營(yíng)，需要與政府溝通，由政府主導(dǎo)、系統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)和供電公司負(fù)責(zé)實(shí)施的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理方案，積極培育參與虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理的專業(yè)機(jī)構(gòu)。因此，需要積極探索虛擬電廠在我國(guó)應(yīng)用的可行方案，充分借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施有效的管理模式和試點(diǎn)工程。

5 安科瑞智慧能源管理平臺(tái)助力虛擬電廠快速發(fā)展

5.1安科瑞智慧能源管理平臺(tái)

AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)是針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺(tái)的企業(yè)級(jí)子系統(tǒng)。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)主界面

5.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充"各環(huán)節(jié)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集測(cè)控裝置、光伏、儲(chǔ)能、充電樁、常規(guī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化控制，促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對(duì)電網(wǎng)的至大需量，使之運(yùn)行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)

5.3平臺(tái)功能

5.3.1.能源數(shù)字化展示

通過(guò)展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁以及其它負(fù)荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運(yùn)行情況。   

5.3.2.優(yōu)化控制

直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲(chǔ)能充電及消耗過(guò)程，通過(guò)優(yōu)化控制儲(chǔ)能和可控負(fù)載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對(duì)比等。

5.3.3.智能預(yù)測(cè)

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對(duì)光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負(fù)荷功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與實(shí)際功率進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

5.3.4.能耗分析

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進(jìn)行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對(duì)標(biāo)，并折算標(biāo)煤或碳排放等。

5.3.5.有序充電

系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷和變壓器容量，并和變壓器負(fù)荷率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，引導(dǎo)用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行安全。

5.3.6.運(yùn)維巡檢

系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過(guò)北斗定位跟蹤運(yùn)維人員軌跡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維流程閉環(huán)管理。

5.4設(shè)備選型

除了智慧能源管理平臺(tái)外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端"能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級(jí)的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

6結(jié)論

虛擬電廠為分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)提供了一種經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新方案，示范區(qū)則為虛擬電廠提供了探索應(yīng)用的平臺(tái)。 未來(lái)應(yīng)關(guān)注虛擬電廠的主體準(zhǔn)入條件等問(wèn)題。

一方面，虛擬電廠符合分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求。經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求來(lái)自外部的政策推動(dòng)力和內(nèi)部的經(jīng)營(yíng)管理要求，虛擬電廠與分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)的經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新需求契合。另一方面，分布式光伏發(fā)電示范區(qū)為虛擬電廠提供了理想的應(yīng)用平臺(tái)，有必要對(duì)其未來(lái)發(fā)展前景展開(kāi)研究。 目前虛擬電廠在我國(guó)的應(yīng)用條件還不成熟，缺乏與之配套的管理模式和電力市場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)設(shè)備基礎(chǔ)也較為薄弱。示范區(qū)的各項(xiàng)條件和政策為虛擬電廠的應(yīng)用提供了可操作的空間，是虛擬電廠試點(diǎn)應(yīng)用的理想平臺(tái)。未來(lái)發(fā)展應(yīng)從虛擬電廠的市場(chǎng)條件和技術(shù)條件著手分析其應(yīng)用前景，對(duì)主體準(zhǔn)入條件、準(zhǔn)許范圍和責(zé)任等問(wèn)題展開(kāi)研究。

考慮示范區(qū)建設(shè)規(guī)模的不斷加大，以及示范區(qū)本身的示范作用，未來(lái)配電網(wǎng)中將出現(xiàn)更為復(fù)雜多樣的商業(yè)模式和運(yùn)營(yíng)情況。在電力體制改革推進(jìn)的外部環(huán)境下，以及項(xiàng)目業(yè)主希望通過(guò)轉(zhuǎn)供電、參與市場(chǎng)而獲得更高收益的內(nèi)部需求來(lái)看，未來(lái)將出現(xiàn)多種形式的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式創(chuàng)新，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)較大影響，需要開(kāi)展前瞻性研究。針對(duì)虛擬電廠，需要明確其主體準(zhǔn)入條件、準(zhǔn)許范圍和責(zé)任、定位，研究其配套政策和管理機(jī)制。