虚拟电厂交流纪要

三思行研 · 公众号 · · 2024-05-28 23:12
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                         Q. 什么是虚拟电厂，它在电力系统中扮演什么角色？
                        
                        A: 虚拟电厂是一种先进的电力系统灵活性资源，它通过数字化技术平台，将分散在用户侧的多种能源资源（如分布式光伏、风能、可控负荷如商业楼宇的空调系统、电动汽车充电桩以及新型储能设施）聚合起来，形成一种类似于传统发电厂的协调控制能力。其本质是能源管理和调度的智能平台，利用信息通信技术和高级算法，使这些分散资源能够参与到电网的日常调度和电力市场交易中，实现对电网出力的灵活调节和负荷管理，从而增强系统的稳定性和效率。虚拟电厂既是发电的“正”电源，又是用电的“负”电源，这种双向调节特性使其成为电力系统灵活性资源的关键组成部分。
                       
                         Q. 为什么未来电力系统需要虚拟电厂？
                        
                        A: 随着双碳目标的推进，风能和太阳能等可再生能源比例的持续增长，导致电力系统面临更大的不稳定性。同时，随着经济发展，用电量的峰谷差也在扩大，这要求电力系统必须拥有更多的灵活性资源来维持供需平衡。虚拟电厂不仅能够整合分散的资源，增加系统对可再生能源的接纳能力，还能通过需求侧响应和储能技术，有效应对电力供需的即时变化，帮助系统平滑负荷曲线，减少对传统调峰机组的依赖，从而提高整个系统的运行效率和经济性。
                       
                         Q. 虚拟电厂如何实现对资源的聚合与调控？
                        
                        A: 实现虚拟电厂的核心在于高度数字化技术的应用，它要求对聚合的资源实现全面的可观测、可测量和可调控。这涉及到建设高效安全的网络通信系统（如虚拟专用网络、无线通信技术），确保控制中心与所有资源间的实时数据交换；构建严密的信息安全防护体系，确保跨用户和子系统的数据传输安全；以及对硬件基础设施的数字化升级，包括对传统电力设备的智能化改造，使之具备远程监测、控制、通讯等功能，从而实现对分散资源的高效聚合与精确调控。
                       
                         Q. 虚拟电厂在电力市场中的作用是什么？
                        
                        A: 在电力市场中，虚拟电厂扮演多重角色。它通过其聚合的资源参与电力交易，根据市场信号调整发电或负荷，既可以在高峰时段减少用电（作为“负”电源），也可以在低谷时段增加发电或存储电力（作为“正”电源），以此参与削峰填谷，优化电力供需平衡，平抑市场价格。同时，虚拟电厂运营商能通过参与市场竞价获取收益，激励更多资源加入，形成良性循环，推动电力市场的健康发展。
                       
                         Q. 数字化技术在虚拟电厂中的具体应用有哪些要求？
                        
                        A. 数字化技术在虚拟电厂中的应用主要集中在以下三个关键领域：
                       
                         网络通信与管理：需要构建稳定可靠的通信网络，如使用虚拟专用网络(VPN)和无线通信技术，确保控制中心与外部资源之间的无缝连接，实现数据的高效传输。
                        
                         信息安全：鉴于虚拟电厂涉及广泛的用户和系统，信息安全至关重要。需要实施多层次防护策略，包括加强接口和边界安全，确保数据交互过程中的信息安全无虞。
                        
                         硬件基础设施升级：电力设备的数字化改造是基础，这要求传统的电力设备（如变压器、开关设备等）集成智能化模块，以实现远程监控、控制和通信功能，从而满足虚拟电厂的实时调控需求。
                        
                         Q: 虚拟电厂的内部结构如何划分？
                        
                        A: 虚拟电厂的内部结构主要分为两大区域：数据中心专区和网络隔离区。数据中心专区负责资源聚合数据的处理、服务调度控制，是虚拟电厂智能决策的核心地带。网络隔离区则扮演着信息安全守门员的角色，通过设置防火墙，实现内外网络的隔离，确保信息传输过程中的安全性。此外，该区域还承担注册认证和权限管理职责，对下属聚合仓进行身份验证和权限分配，监督资源状态并协调电力交易事宜，确保整个系统的高效运作。
                       
                         Q: 虚拟电厂如何实现资源的整合与调度？
                        
                        A: 虚拟电厂通过集成数据中心收集的底层电力资源聚合商的运行数据，利用数字化平台对其进行深度分析与整合，随后生成精确的控制指令。这些指令通过专用通信线路传达至各个设备，实现远程精准控制。同时，平台与调度中心、交易中心保持数据交互，覆盖需求申报、结算等环节，形成闭环管理，充分体现了其作为数字化平台的高效协同能力。
                       
                         Q: 虚拟电厂的商业模式基于什么原理？
                        
                        A: 虚拟电厂的商业模式根植于其作为灵活性资源的本质，通过数字化聚合分布式电源、可控负荷、储能及多能互补设备等多种资源，与电力市场形成紧密互动。当电力市场需要调节时，虚拟电厂会响应需求，调度内部资源，参与市场决策，形成价格信号，最终经由数据与通信技术反馈至运营商，与电网协同完成调度任务，实现市场参与。
                       
                         Q: 虚拟电厂参与电力市场的产业链涉及哪些主体？
                        
                        A: 在虚拟电厂参与电力市场的产业链中，灵活性资源的供给方主要是虚拟电厂平台本身，而需求方主要是电网公司。平台内部又细分为搭建方和运营商，前者如国能日新、新东方电子、恒实科技等，提供平台建设和运维服务，收取相应费用；后者负责平台运营，通过市场参与获取收益，参与者包括发电集团的售电公司、聚合商，甚至某些平台搭建商自身也运营虚拟电厂资源。电网公司发布需求，调度中心与交易中心负责管理和落实交易，共同推动市场活动。
                       
                         Q: 虚拟电厂参与电力市场的具体方式有哪些？
                        
                        A: 虚拟电厂参与电力市场的主要方式包括需求响应、辅助服务和电力现货交易。其中，需求响应是最主要且当前应用最广泛的形式，当电力供需失衡导致系统可靠性受威胁时，电网公司通过邀约机制，请求部分用户降低负荷，给予相应补偿，以此平衡市场，确保电网稳定。随着电力市场机制的成熟，辅助服务和电力现货交易也将成为虚拟电厂参与市场的重要途径，进一步丰富其盈利模式。
                       
                         Q: 当前虚拟电厂的发展现状及前景如何？
                        
                        A: 当前，虚拟电厂正处于发展阶段，特别是在政策推动电力市场改革的背景下，其重要性日益凸显。虽然当前大多数虚拟电厂仍采用邀约型模式，主要收益来自需求响应，但随着电力市场体系的不断完善，其参与市场的方式将更加多样化，市场竞争力和盈利能力有望大幅提升。虚拟电厂作为新型电力系统中的重要组成部分，将在促进能源转型、提高系统灵活性和效率方面发挥关键作用，前景广阔。
                       
                         Q: 虚拟电厂如何参与电力需求侧响应过程？
                        
                        A: 虚拟电厂参与电力需求侧响应的过程涉及多个环节。首先，电力调度中心基于对未来用电需求的预测，判断何时可能出现需求侧响应的需求，随后向电力交易中心传达这一需求。接着，虚拟电厂平台根据自身的运行策略，向交易中心申报其能够提供的响应量和相应价格。交易中心运用出清机制，综合所有参与者的申报，确定最终的响应计划，并通知给电网调度部门。电网调度部门依据交易中心的信息，指挥包括虚拟电厂在内的各资源实体执行响应指令。响应任务完成后，交易中心计算补贴费用并支付给虚拟电厂运营商，后者再按约定比例与参与响应的资源方进行收益分配。
                       
                         Q: 目前虚拟电厂的主要收益来源是什么？有何实例说明？
                        
                        A: 当前，虚拟电厂的主要收益源自电力需求侧响应。以浙江省网为例，2022年7月16日至8月7日期间，共进行了16次需求侧响应，成功削减电网高峰负荷5200万千瓦，期间发放补贴总额达5.46亿元。随着未来电力供需矛盾加剧，对需求侧管理的需求将进一步增长，虚拟电厂的收益潜力也将随之扩大。
                       
                         Q: 虚拟电厂如何参与电力辅助服务？
                        
                        A: 自2021年底国家发布新版“两个细则”以来，虚拟电厂作为独立主体参与电力辅助服务的途径得到了明确。2022年南方电网出台的新细则中，同样强调了虚拟电厂的独立主体地位，为虚拟电厂参与调频、备用等辅助服务提供了明确的规则框架。目前，虚拟电厂参与辅助服务的具体操作模式和报价机制正处于试点探索阶段。
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