虚拟电厂的概念与发展-卫志农

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1、第３７卷第１３期Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１３２０１３年７月１０日Ｊｕｌｙ１０，２０１３ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２１０１５６虚拟电厂的概念与发展卫志农１，余爽１，孙国强１，孙永辉１，袁阳１，王丹２（１．河海大学可再生能源发电技术教育部工程研究中心，江苏省南京市２１００９８；２．智能电网教育部重点实验室，天津大学，天津市３０００７２）摘要：首先分析了虚拟电厂的产生背景，给出了虚拟电厂的不同文献定义，并提炼出虚拟电厂的核心思想。在此基础上，结合微网的研究，分析比较了虚拟电厂与微网的主要区别；详细阐述了虚拟电厂的关键技术，其中包括协调控制

2、技术、智能计量技术以及信息通信技术；同时按虚拟电厂功能的不同，将其划分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂两大模块，并基于此对虚拟电厂的运行框架进行了详细解释。结合中国电力工业的发展现状，对虚拟电厂在中国的发展前景和开展形式进行了探讨。最后，对虚拟电厂未来研究的重点方向进行了展望。关键词：分布式电源；分布式能源；虚拟电厂；微网（微电网）０引言径进行了一定的扩展，能够对配电网实施主动管理，但对ＤＧ能够呈现给大电网及电力市场的效益考虑随着世界能源紧缺、环境污染等问题的日益突不足。虚拟电厂（ｖｉｒｔｕａｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ，ＶＰＰ）的提出出，分布

3、式电源（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＤＧ）以其可则为解决这些问题提供了新的思路。靠、经济、灵活、环保的特点而被越来越多的国家所“虚拟电厂”这一术语源于１９９７年Ｓｈｉｍｏｎ采用。然而，尽管ＤＧ优点突出，但仍存在诸多问Ａｗｅｒｂｕｃｈ博士在其著作《虚拟公共设施：新兴产业［１－４］题。首先，ＤＧ容量小、数量大、分布不均，使得的描述、技术及竞争力》一书中对虚拟公共设施的定单机接入成本高，对系统操作员常不可见乃至管理义：虚拟公共设施是独立且以市场为驱动的实体之困难；其次，ＤＧ的接入给电网的稳定运行带来了许间的一种灵活合作，这些实体不

4、必拥有相应的资产多技术难题，如潮流改变、线路阻塞、电压闪变、谐波而能够为消费者提供其所需要的高效电能服务。正影响等；再次，目前“安装即忘记（ｆｉｔ－ａｎｄ－ｆｏｒｇｅｔ）”的如虚拟公共设施利用新兴技术提供以消费者为导向ＤＧ操作方式以及电力市场容量的限制亦更加阻碍的电能服务一样，虚拟电厂并未改变每个ＤＧ并网了ＤＧ的大规模并网。的方式，而是通过先进的控制、计量、通信等技术聚当今，全世界的电力行业正在迅速转型，电力系合ＤＧ、储能系统、可控负荷、电动汽车等不同类型统应该基于市场运营，但是，由于ＤＧ的特点，如容的分布式能源（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｅ

5、ｎｅｒｇｙｒｅｓｏｕｒｃｅ，ＤＥＲ），量小或其具有的间断性和随机性，仅靠它们本身加并通过更高层面的软件构架实现多个ＤＥＲ的协调入电力市场运营并不可行。然而，将ＤＧ聚合成一优化运行，更有利于资源的合理优化配置及利个集成的实体（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｔｉｔｙ）为这一问题提供［１１，１３－１５］用。虚拟电厂的概念更多强调的是对外呈现［５］［６－１０］了解决途径。目前，中国大多采用微网的概的功能和效果，更新运营理念并产生社会经济效益，念作为ＤＧ的并网形式，它能够很好地协调大电网其基本的应用场景是电力市场。这种方法无需对电与ＤＧ的技术矛盾，并具备

6、一定的能量管理功能，但网进行改造而能够聚合ＤＥＲ对公网稳定输电，并提微网以ＤＧ与用户就地应用为主要控制目标，且受供快速响应的辅助服务，成为ＤＥＲ加入电力市场的到地理区域的限制，对多区域、大规模ＤＧ的有效利有效方法，降低了其在市场中孤独运行的失衡风险，用及在电力市场中的规模化效益具有一定的局限可以获得规模经济的效益。同时，ＤＥＲ的可视化及［１１］［１２］性。主动配电网是实现大规模ＤＧ并网运行虚拟电厂的协调控制优化大大减小了以往ＤＥＲ并的另一种有效解决方案，它的概念将ＤＧ的接入半网对公网造成的冲击，降低了ＤＧ增长带来的调度难度，使配电管理更趋

7、于合理有序，提高了系统运行收稿日期：２０１２－１０－１８；修回日期：２０１３－０５－０３。的稳定性。国家自然科学基金资助项目（５１２７７０５２，５１１０７０３２，６１１０４０４５）。—１—２０１３，３７（１３）１虚拟电厂的定义殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。目前，从整个世界范围来看，虚拟电厂的研究和实施主要集中于欧洲和北美。根据派克研究公司（ＰｉｋｅＲｅｓｅａｒｃｈ）公布的数据，截至２００９年底，全球虚拟电厂总容量为１９．４ＧＷ，其中欧洲占５１％，美国占４４％；截至２０１１年底，全球虚拟电厂总容量增［１１］至５５．６ＧＷ。

8、然而，欧洲与美国虚拟电厂的应用形式有着显著的不同，欧洲各国的虚拟电厂亦各具［１３，１６－１９］特色。欧洲现已实施的虚拟电厂项目，如欧盟虚拟燃料电池电厂（ｖｉｒｔｕａｌｆｕｅｌｃｅｌｌｐｏｗｅｒ