和運(yùn)行提供理論支撐2分布式能源快速發(fā)展在國(guó)家"3060"戰(zhàn)略的指引下,我國(guó)以風(fēng)光為代表的新能源發(fā)電發(fā)展極為迅猛2除了大規(guī)模集中式新能源快速發(fā)展,分布式新能源發(fā)電也進(jìn)入了快速發(fā)展通道2據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì),截至2023年9月,全國(guó)戶用戶用分布式光伏提供了強(qiáng)大動(dòng)力,也給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)2核心問(wèn)題與解決路徑新能源發(fā)電出力的隨機(jī)性、間歇性問(wèn)題是新時(shí)期困擾電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題2如何管理海量分布光伏總裝機(jī)式發(fā)電,充分挖掘分布式資源電力電量平衡能力,應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源接入,已經(jīng)成為目前較為緊迫的問(wèn)題2"虛擬電廠"已經(jīng)成為"雙碳"目標(biāo)下解決該問(wèn)題的重要抓手2全國(guó)光伏發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模月增長(zhǎng)量112233這些問(wèn)題給虛擬電廠領(lǐng)域的研究、建設(shè)和運(yùn)行人員造成了/定的困擾,同時(shí)也影響這些問(wèn)題給虛擬電廠領(lǐng)域的研究、建設(shè)和運(yùn)行人員造成了/定的困擾,同時(shí)也影響了相應(yīng)的市場(chǎng)交易或系統(tǒng)接入的規(guī)則制本文從基本概念出發(fā),力求厘清虛擬電廠、需求響應(yīng)、負(fù)荷聚合商的基本概念及各概念間的聯(lián)系和區(qū)別,同時(shí)圍繞虛擬電廠資源分類、聚合和資源配置,建立對(duì)虛擬電廠的基本認(rèn)知2.虛擬電廠與需求響應(yīng)是什么關(guān)系?.虛擬電廠與負(fù)荷聚合商有什么區(qū)別?.虛擬電廠是否可以常態(tài)化運(yùn)行?.分布式光伏沒有調(diào)節(jié)能力,虛擬電廠為什么要聚合分布式光伏?第/章基本定義需求響應(yīng)指電力用戶收到電價(jià)改變或者經(jīng)濟(jì)激勵(lì)信號(hào),改變其固有用電行為。這是電力系統(tǒng)靈活性資源管理的重要手段之/。三種應(yīng)用場(chǎng)景適用于電力供需平衡出現(xiàn)缺口的情況,屬于可靠性型需求響應(yīng)。售電公司發(fā)起型適用于批發(fā)市場(chǎng)和零售市場(chǎng)存在價(jià)格差異的場(chǎng)景,屬于經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)。負(fù)荷聚合商發(fā)起型籌措需求側(cè)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng),也屬于經(jīng)濟(jì)型需求響應(yīng)。數(shù)學(xué)模型表達(dá)需求響應(yīng)量的數(shù)學(xué)表達(dá)為:ΔL=L2L0其中:在負(fù)荷削峰時(shí),該值為負(fù)值;填谷時(shí)該值為正值。需求響應(yīng)量的確定依賴于負(fù)荷基線的定義,/般負(fù)荷基線由負(fù)荷預(yù)測(cè)確定,但這也決定了無(wú)法基于該模型開展常態(tài)化的需求響應(yīng)。需求響應(yīng)是針對(duì)負(fù)荷而言的行為,首先認(rèn)定負(fù)荷是電能量的需求方,是被滿足的對(duì)象,其隨意用電的行為本身具有天然的合理性2要求其改變用電行為,即改變其固有負(fù)荷曲線,則需要對(duì)其給予額外的經(jīng)濟(jì)激勵(lì),這是需求響應(yīng)項(xiàng)目的底層邏輯2需求響應(yīng)模型存在/個(gè)根本性的限制:/旦常態(tài)化開展需求響應(yīng),則無(wú)法確定其固有的用電模式,也就無(wú)法準(zhǔn)確定義負(fù)荷基線2這種對(duì)基線負(fù)荷的依賴性,限制了需求響應(yīng)在常態(tài)化運(yùn)行場(chǎng)景中的應(yīng)用2因此,傳統(tǒng)的需求響應(yīng)模型主要適用于激勵(lì)型、非常態(tài)化的應(yīng)用場(chǎng)景2負(fù)荷聚合商是需求響應(yīng)資源的整合者,通過(guò)專業(yè)技術(shù)評(píng)估用戶的需求響應(yīng)潛力,整合分散的需求響應(yīng)資源參與電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)。系統(tǒng)依然承認(rèn)其負(fù)荷身份,其參與的業(yè)務(wù)也依然是需求響應(yīng)。當(dāng)然負(fù)荷聚合商是專業(yè)化的需求響應(yīng)服務(wù)提供商,形式可以多樣化。在電網(wǎng)管理體系下,主要是營(yíng)銷部門與負(fù)荷聚合商對(duì)接,體現(xiàn)了其作為需求側(cè)資源整合者的角色定位。對(duì)上參與電力市場(chǎng),提供電能量或輔助服務(wù);對(duì)下通過(guò)各種交易行為購(gòu)買獲得下屬的延伸2對(duì)上參與電力市場(chǎng),提供電能量或輔助服務(wù);對(duì)下通過(guò)各種交易行為購(gòu)買獲得下屬的延伸2作為中間載體聯(lián)通了主網(wǎng)和配電網(wǎng)、批發(fā)側(cè)和零售側(cè),其業(yè)務(wù)邏輯與售電商正好反向,在用戶側(cè)/配電網(wǎng)側(cè)籌措分布式資源向主網(wǎng)提供能量和輔助服務(wù)2依托通信、控制技術(shù)聚合調(diào)度分布式資源,資源散布于電網(wǎng)各處,聚合需考慮電網(wǎng)關(guān)鍵強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵強(qiáng)調(diào):虛擬電廠首先是電廠身份,是系統(tǒng)中產(chǎn)品或服務(wù)的提供商,應(yīng)將其以電廠的身份來(lái)管理。邏輯上來(lái)說(shuō)應(yīng)該與電廠/樣參與電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和系統(tǒng)調(diào)度。在電網(wǎng)管理體系下,虛擬電廠主要應(yīng)由調(diào)度部門與其對(duì)接,營(yíng)銷部門做好計(jì)量工作。這與常規(guī)電廠的管理模式保持/致,體現(xiàn)了虛擬電廠作為電源側(cè)主體的本質(zhì)屬性。虛擬電廠與下屬的資源之間可以采用但不限于需求響應(yīng)的商業(yè)模式。這種靈活性使得虛擬電廠能夠根據(jù)不同資源特性和市場(chǎng)環(huán)境,選擇最優(yōu)的商業(yè)合作模式。如果虛擬電廠參與系統(tǒng)發(fā)起的需求響應(yīng)業(yè)務(wù),實(shí)際上扮演的是負(fù)荷聚合商的角色。這種情況下,虛擬電廠的身份發(fā)生了轉(zhuǎn)變,從電源側(cè)主體變?yōu)樾枨髠?cè)資源整合者。虛擬電廠的相對(duì)量模型往往應(yīng)用于負(fù)荷型虛擬電廠,其發(fā)電模型類似于需求響應(yīng)模型,實(shí)質(zhì)是將負(fù)荷功率的改變量虛擬為虛擬電廠的發(fā)電功率。以負(fù)荷削峰為例,調(diào)整量實(shí)際上是將需求響應(yīng)期間的功率調(diào)整量等效為虛擬發(fā)電機(jī)組的出力,其模型可以表達(dá)為:PG=L0-L相對(duì)量模型將負(fù)荷的削減量視為虛擬發(fā)電,這種處理方式使得負(fù)荷資源能夠以類似電源的形式參與系統(tǒng)運(yùn)行。但這種模型強(qiáng)烈依賴于基線負(fù)荷的準(zhǔn)確定義,并且主要適用于激勵(lì)型需求響應(yīng)場(chǎng)景。實(shí)際上常規(guī)電廠中存在廠用電負(fù)荷,其發(fā)電功率本身就是發(fā)電機(jī)出力與負(fù)荷功率的代數(shù)和。絕對(duì)量模型正是基于這/認(rèn)知,將虛擬電廠視為/個(gè)完整的電源單元。PG=PG0-PL0虛擬電廠視為對(duì)分布式資源的聚合,形成對(duì)外提供電能量或者輔助服務(wù)光伏、風(fēng)電等發(fā)電資源,作為虛擬電廠的"發(fā)電機(jī)組"光伏、風(fēng)電等發(fā)電資源,作為虛擬電廠的"發(fā)電機(jī)組".分布式電源相當(dāng)于電廠的發(fā)電機(jī)組柔性負(fù)荷資源,相當(dāng)于虛擬電廠的"廠用電"可調(diào)負(fù)荷相當(dāng)于電廠的廠用電.功率輸出為兩者的代數(shù)和柔性負(fù)荷資源,相當(dāng)于虛擬電廠的"廠用電"分布式電源和分布式負(fù)荷的功率之和組成虛擬電廠的輸出功率:功率為正則發(fā)電功率為負(fù)則用電或負(fù)發(fā)電雙向調(diào)節(jié)資源,既可充電也可放電對(duì)比維度相對(duì)量模型絕對(duì)量模型身份定位更似負(fù)荷聚合商,依然是負(fù)荷身份更似電廠,與電廠身份適配適用場(chǎng)景適用于調(diào)峰,不適用于能量交易與調(diào)頻適用于能量交易、調(diào)峰、調(diào)頻等各種場(chǎng)景虛擬電廠類型適用于凈功率輸入型或負(fù)荷型虛擬電廠更適用于凈功率輸出型或電源型虛擬電廠基線依賴性依賴于負(fù)荷基線,常態(tài)化調(diào)用較為困難沒有負(fù)荷基線依賴,可常態(tài)化運(yùn)行運(yùn)行模式主要用于激勵(lì)型需求響應(yīng)支持市場(chǎng)化常態(tài)運(yùn)行商業(yè)模式基于基線的激勵(lì)機(jī)制基于實(shí)際功率的市場(chǎng)交易目前我國(guó)虛擬電廠絕大多數(shù)應(yīng)用為參與需求響應(yīng),所采用的是虛擬電廠的相對(duì)量模型,本質(zhì)上是在做需求響應(yīng),因此虛擬電廠起到的是常規(guī)的負(fù)荷聚合商的作用。虛擬電廠如果具有功率可調(diào)的功能,同時(shí)具有負(fù)荷的身份,則必然具有參與需求響應(yīng)的資格和能力。目前的負(fù)荷型虛擬電廠資源本身就在用戶側(cè),作為擁有獨(dú)立戶號(hào)的電力用戶,本身就可以參與需求響應(yīng)。O絕對(duì)量模型不依賴于負(fù)荷基線,可更廣泛地應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度,但是其隱含的含義是虛擬電廠事實(shí)上成為/個(gè)對(duì)外能量代理的獨(dú)立主體,其內(nèi)部資源之間存在能量共享,商業(yè)模式可以多種多樣。Oll\/ "隔墻售電"也僅是絕對(duì)量模型的特例,這在現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)環(huán)境下還需要較大的政策突破和現(xiàn)實(shí)驗(yàn)證。這也是未來(lái)虛擬電廠發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注的常規(guī)電廠/般具備向系統(tǒng)提供2種類型的產(chǎn)品:/是電能量,滿足電力用戶的電能需求,在電能量市場(chǎng)進(jìn)行交易獲利;二是功率調(diào)節(jié)能力,對(duì)應(yīng)于輔助服務(wù),在輔模化具備/定的體量,才能調(diào)度可見,才可與傳統(tǒng)機(jī)組/樣參與主配網(wǎng)不同層級(jí)的調(diào)度運(yùn)規(guī)則均提出了容量要求,達(dá)不到/定規(guī)模的虛資源分類虛擬電廠資源可根據(jù)其資源屬性分為能量輸出型和功率調(diào)節(jié)型,部分資源如小型燃?xì)鈾C(jī)可具有雙重屬性211能量輸出型資源能夠向外輸出電能量,應(yīng)具備參與電能量市場(chǎng)等功能,主要包含小型燃?xì)鈾C(jī)組、分布式光伏、分散式風(fēng)電等,這些資源可以生產(chǎn)電能量,在虛擬電廠中扮演能量提供者的角色222功率調(diào)節(jié)型資源能夠接受調(diào)控指令,并在秒級(jí)、分鐘級(jí)或更長(zhǎng)時(shí)間尺度進(jìn)行功率調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)方向可上