虛擬電廠(VPP):推動電力系統(tǒng)去中心化的概念與組成隨著分布式能源資源(DER)在電力市場和電網(wǎng)中的持續(xù)滲透?新技術(shù)將繼續(xù)影響我們管理發(fā)電和配電渠道的方式?目標是簡化向消費者的電力傳輸和分配。為了處理分布式發(fā)電并增強其在電力市場中的可見性?虛擬電廠(VPP)的概念應(yīng)運核心概念虛擬電廠將能源資源與儲能和可控負載相結(jié)合?為電網(wǎng)運營提供容量和輔助服務(wù)。它由多個小型分布式發(fā)電單元組合而成?形成/個"單/虛擬發(fā)電單元"?可以像傳統(tǒng)發(fā)電廠/樣運作?并且能夠在個體基礎(chǔ)上可見或可管理。本研究旨在闡明與VPP概念相關(guān)的主要問題?包括定義、基本概念和類型?以得出為什么VPP的電力部門去中心化對于微電網(wǎng)和可再生能源的持續(xù)整合至關(guān)重要?從而實現(xiàn)可持續(xù)的電力交易經(jīng)濟。9-19%風(fēng)電預(yù)測誤差分布式發(fā)電是指在靠近使用點的地方發(fā)電?通常來自可再生能源?而不是從發(fā)電廠的集中式發(fā)電源發(fā)電。隨著電力公用事業(yè)行業(yè)進入日益競爭的環(huán)境?公用事業(yè)公司必須關(guān)注其提供服務(wù)的市場價值和提供這些服務(wù)的成本。市場競爭市場競爭從壟斷系統(tǒng)向競爭性市場結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變可持續(xù)性可持續(xù)性減少環(huán)境問題?實現(xiàn)更多樣化的能源能源效率能源效率提高整體系統(tǒng)效率和可靠性間歇性問題許多DER技術(shù)如太陽能電池和風(fēng)力渦輪機間歇性問題許多DER技術(shù)如太陽能電池和風(fēng)力渦輪機依賴天氣條件?其波動的輸出被認為是不可調(diào)度的?這不僅限制了它們對電網(wǎng)運營的貢獻?還會造成與意外不平衡相關(guān)的經(jīng)濟損失2缺乏協(xié)調(diào)由于所有權(quán)不同?許多DER單元孤立運通?因此DER的能力僅限于滿足本地需求而非整個電網(wǎng)2市場準入限制作為小型模塊化電源、儲能技術(shù)和可控負載?DER通常被禁止進入當前的電力市場2其小規(guī)模特性使其難以獨立參與市場解決方案解決方案VPP:整合DER的創(chuàng)新方法解決這些問題的/種方法是將多個DER單元聚合到所謂的虛擬電廠(VPP)中2在這種結(jié)構(gòu)中?DER單元組將具有與傳統(tǒng)輸電連接發(fā)電廠相同的可見性、可控性和市場功能2VPP通過聚合軟件進行管理?提供旨在模仿傳統(tǒng)發(fā)電廠控制室功能的服務(wù)2這種創(chuàng)新方法使小型發(fā)電單元能夠集體參與電力市場?同時保持各自的獨立性2VPP的多重定義虛擬電廠的概念在不同研究和項目中有多種定義?但核心理念保持/致:VPP聚合了許多不同DER的容量?從表征每個DER的參數(shù)組合中創(chuàng)建單/運營配置文件?并可以納入網(wǎng)絡(luò)對聚合DER輸出的影響。VPP是DER組合的靈活表示?可用于在批發(fā)市場簽訂合同并向系統(tǒng)運營商提供服務(wù)。它被定義為多技術(shù)、多站點的異構(gòu)實體?能夠整合不同類型的分布式資源?這些資源可能分散在中壓配電網(wǎng)絡(luò)的不同點。VPP與微電網(wǎng)的區(qū)別VPPVPP集成到電網(wǎng)中?而微電網(wǎng)通常是離網(wǎng)的或設(shè)計為可孤島運行VPP可以使用連接到電網(wǎng)任何部分的資產(chǎn)?微電網(wǎng)通常限于特定位置市場定位VPP市場定位VPP針對批發(fā)市場?微電網(wǎng)更專注于終端用戶電力供應(yīng)VPP通過聚合軟件管理?微電網(wǎng)依賴基于硬件的逆變器和開關(guān)能源管理系統(tǒng)(EMS):VPP的核心VPP的核心是能源管理系統(tǒng)(EMS)?它協(xié)調(diào)來自發(fā)電機、可控負載和儲能的功率流2通信是雙向的?因此VPP不僅可以接收有關(guān)每個單元當前狀態(tài)的信息?還可以發(fā)送信號來控制對象2優(yōu)化目標所需信息預(yù)測挑戰(zhàn)最小化發(fā)電成各單元狀態(tài)風(fēng)電場的日前預(yù)測本可再生能源預(yù)誤差在9-19%之最小化溫室氣測間?需要通過儲能體排放系統(tǒng)(ESS)或網(wǎng)絡(luò)最大化利潤安全管理(NSM)來組成部分VPP的三大核心組件理想的虛擬電廠由三個主要部分組成?它們共同協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)的需求和能力?使所有發(fā)電機、電網(wǎng)運營商、終端用戶和電力市場利益相關(guān)者能夠盡可能高效地運行系統(tǒng)的所有部分?最大限度地降低成本和環(huán)境影響?同時最大限度地提高系統(tǒng)可靠性2/:發(fā)電技術(shù)熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)同時產(chǎn)生電力和有用熱量的高效系統(tǒng)小型發(fā)電廠燃氣輪機、柴油發(fā)電機等分布式電源風(fēng)力發(fā)電將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的可再生技術(shù)生物質(zhì)和沼氣利用有機材料產(chǎn)生可再生能源小型水電站利用水流動能的清潔能源太陽能發(fā)電光伏系統(tǒng)將太陽光轉(zhuǎn)化為電力家庭分布式發(fā)電機(DDG)為住宅、商業(yè)或工業(yè)部分的個人消費者服務(wù)的小型DG單元2DDG所有者的剩余發(fā)電量可以注入電網(wǎng)?其短缺也可以由電網(wǎng)補償2通常連接到低壓配電網(wǎng)絡(luò)主要目標是經(jīng)濟地滿足電力和供暖需求所有者對電力業(yè)務(wù)規(guī)則了解有限容量較小?無法獨立參與市場公共分布式發(fā)電機(PDG)不屬于個人消費者的DG單元?其主要目的是將其發(fā)電量注入電網(wǎng)2可以連接到中壓配電網(wǎng)絡(luò)2主要目標是向網(wǎng)絡(luò)客戶銷售電力容量通常大于DDG可能獨立參與電力市場更了解市場運作機制兩類發(fā)電機都可以進/步細分為可調(diào)度型(DPDG/DDDG)和隨機型(SPDG/SDDG)?前者如燃料電池和微型渦輪機能夠快速改變運行狀態(tài)?后者如風(fēng)能和光伏單元具有隨機性特征2組件二:儲能技術(shù)儲能系統(tǒng)可被視為/種新手段?用于使電力需求的變化適應(yīng)給定的發(fā)電水平。在使用可再生能源發(fā)電的背景下?也可用作額外電源或能量緩沖器?特別是在弱電網(wǎng)中應(yīng)對不可調(diào)度或隨機發(fā)電。壓縮空氣儲能(CAES)通過壓縮空氣存儲能量水力抽蓄儲能(壓縮空氣儲能(CAES)通過壓縮空氣存儲能量水力抽蓄儲能(HPES)利用重力勢能的大規(guī)模儲能利用旋轉(zhuǎn)動能的快速響應(yīng)儲能超導(dǎo)磁儲能(SMES)利用超導(dǎo)線圈的高效儲能電池儲能系統(tǒng)(BESS超導(dǎo)磁儲能(SMES)利用超導(dǎo)線圈的高效儲能電池儲能系統(tǒng)(BESS)靈活可擴展的化學(xué)儲能氫能與燃料電池清潔的化學(xué)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng):信息通信技術(shù)(ICT)VPP的重要要求是通信技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。在許多不同的通信中?可以考慮用于能源管理系統(tǒng)(EMS)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)以及配電調(diào)度中心(DCC)通信的媒體技術(shù)。010203數(shù)據(jù)采集信息傳輸集中處理實時收集各DER單元的運行狀態(tài)和發(fā)電數(shù)據(jù)通過安全可靠的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)在EMS中進行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化決策0405控制指令反饋監(jiān)控持續(xù)監(jiān)控執(zhí)行情況并調(diào)整策略向各單元發(fā)送調(diào)度和控制命令持續(xù)監(jiān)控執(zhí)行情況并調(diào)整策略技術(shù)型技術(shù)型VPP技術(shù)型虛擬電廠(TVPP)TVPP由來自同/地理位置的DER組成。TVPP包括本地網(wǎng)絡(luò)對DER聚合配置文件的實時影響?以及代表組合的成本主要功能.為配電系統(tǒng)運營商(DSO)提供本地系統(tǒng)管理.為輸電系統(tǒng)運營商(TSO)提供系統(tǒng)平衡和輔助服務(wù)TVPP的運營商需要有關(guān)本地網(wǎng)絡(luò)的詳細信息?通常這將是DSO。使用TVPP概念的DSO也可以被視為主動配電網(wǎng)絡(luò)(ADN)運營商。12541254連續(xù)狀態(tài)監(jiān)控檢索設(shè)備歷史負載數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理故障定位統(tǒng)計分析商業(yè)型商業(yè)型VPP商業(yè)型虛擬電廠(CVPP)CVPP具有聚合配置文件和輸出?代表DER組合的成本和運營特征。聚合的CVPP配置文件中不考慮配電網(wǎng)絡(luò)的影響。CVPP的運營商可以是任何第三方聚合商或具有市場準入權(quán)的平衡責任方(BRP)?例如能源供應(yīng)商。市場參與使DER市場參與使DER單元能夠參與能源市場使DER單元在能源市場中可見價值最大化最大化DER單元參與市場的價值TVPP與CVPP的對比8004080技術(shù)型VPP商業(yè)型VPPCVPP執(zhí)行商業(yè)聚合?不考慮主動配電網(wǎng)絡(luò)為穩(wěn)定運行必須考慮的任何網(wǎng)絡(luò)運營方面。聚合的DER單元不/定受位置限制?可以分布在不同的配電和輸電網(wǎng)絡(luò)中。因此?單個配電網(wǎng)絡(luò)區(qū)域可能有多個CVPP的核心功能特征維護1維護和提交DER的特征參數(shù)2預(yù)測分析進行生產(chǎn)和消費預(yù)測需求管理3停電需求管理(ODM) 4投標構(gòu)建市場提交5向市場提交投標 6日常優(yōu)化每日優(yōu)化和發(fā)電調(diào)度能源銷售7將DER提供的能源銷售?市場基本的CVPP功能包括基于預(yù)測的消費者需求和發(fā)電潛力的生產(chǎn)優(yōu)化和調(diào)度。當實際需求與預(yù)測需求不同時?引入需求響應(yīng)資源(DRR)來填補生產(chǎn)和實際消費之間的差距。VPP為不同利益相關(guān)者帶來的好處政策制定者促進可再生能源部署目標和減少CO2排放環(huán)境大規(guī)模整合可再生能源?同時保持系統(tǒng)安全配電網(wǎng)絡(luò)增加DER單元的可見性?緩解復(fù)雜運營口口O口口O系統(tǒng)運營商口改善DSO和TSO之間的協(xié)調(diào)?優(yōu)化所有可用容量口DER所有者獲得市場準入和可見性?優(yōu)化收益機會提高運營效率?捕獲DER單元的靈活性VPP的技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用前景成本效益VPP可以利用用戶側(cè)和發(fā)電側(cè)資源實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間的互動?從而降低投資成本并整合協(xié)調(diào)控制技術(shù)。通過聚合多個小型單元?降低了不平衡風(fēng)險?并通過組合多樣性和容量增加了整體可靠市場智能VPP使個體DER能夠獲得所有能源市場的準入和可見性?并從VPP市場智能中受益?優(yōu)化其市場地位并最大化收益機系統(tǒng)效率系統(tǒng)運營可以從所有可用容量的最佳使用和運營效率的提高中受益。VPP概念為不同利益相關(guān)者帶來的好處已經(jīng)得到確認?從改善DSO和TSO之間的協(xié)調(diào)?到增加DER單元在網(wǎng)絡(luò)運營中的可見靈活性提升通過捕獲DER單元的靈活性?提高電力系統(tǒng)的全球效率。VPP能夠應(yīng)對不靈活分布式發(fā)電增長帶來的復(fù)雜運營挑戰(zhàn)?？偨Y(jié)結(jié)論:VPP推動能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵作用隨著能源行業(yè)的持續(xù)增長?全球分散的DER數(shù)量將繼續(xù)成比例增加。通過去中心化供應(yīng)鏈來改造電力系統(tǒng)?為靈活的電力市場交易騰出空間。VPP概念使個體DER能夠獲得所有能源市場的準入和可見性?并從VPP市場智能中受益?優(yōu)化其地位并最大化收益機會?；A(chǔ)整合聚合分散的DER單元市場可見性提供市場準入