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國網(wǎng)能源研究院蔣莉萍:“實化”虛擬電廠促進長足發(fā)展
日期:2022-10-26   [復制鏈接]
責任編輯:sy_sunmengqian 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
虛擬電廠可以把分散的系統(tǒng)資源聚沙成塔,是以高比例可再生能源為特征的新型電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理中所需的一種重要技術手段和市場主體。正因如此,被學術界多年探索和研討的虛擬電廠概念,也逐步受到政府及社會各界的高度關注。

在政策層,近年來國家主管部門及多個地方政府出臺政策,鼓勵發(fā)展虛擬電廠、探索相關商業(yè)模式。今年1月,國家發(fā)展改革委《關于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》表示,支持負荷聚合商、虛擬電廠運營商、綜合能源服務商等參與電力市場交易和系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)。6月,山西能源局出臺專項政策《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》,從可操作性上對虛擬電廠概念進行了明確和細化,提出按照不同聚合優(yōu)化的資源類別,將虛擬電廠分為“負荷類”虛擬電廠和“源網(wǎng)荷儲一體化”虛擬電廠,并對運行速率和響應時間等多項技術指標提出要求。

隨著上述政策的推出,虛擬電廠開始成為市場投資主體的關注對象,近期已然成為能源領域和資本市場上備受追捧的熱點,國內(nèi)外一些實踐項目也都有不同程度的進展。但總體來看,當前社會各界對虛擬電廠的關注和討論主要側(cè)重于商業(yè)模式、盈利潛力等,而對于虛擬電廠在電力系統(tǒng)運行管理中的重要性、角色作用等問題仍缺乏深入討論,對于虛擬電廠運營主體需具備什么條件、如何參與市場,以及在其運行管理中應該明確哪些技術要求,如何突顯其對于新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要作用與價值等方面尚需研究。虛擬電廠未來發(fā)展仍有諸多不確定性和亟待落實的內(nèi)容。

01

新型電力系統(tǒng)不可或缺的新成員


構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是能源電力低碳轉(zhuǎn)型的關鍵舉措。關于新型電力系統(tǒng)相對于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的形態(tài)變化和特征變化,以及未來的基本格局和發(fā)展趨勢等,業(yè)內(nèi)外有基于不同視角及維度的分析解讀。其中,多元化、分布化、點多面廣是得到廣泛認同的幾個關鍵詞。業(yè)內(nèi)權威專家預見,在未來較長一段時期內(nèi),新型電力系統(tǒng)仍主要以交流同步機制運行。

基于此,我們認為,虛擬電廠是新型電力系統(tǒng)不可或缺的新成員。虛擬電廠是智能化、數(shù)字化等新技術在電力行業(yè)應用的重要體現(xiàn)。虛擬電廠建設運行的核心是打造一套智慧能源管控系統(tǒng),重點在于“通信”“聚合”“優(yōu)化”三個方面,包括量測通信技術、協(xié)同控制技術以及優(yōu)化決策技術。

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運行通過調(diào)度大型的電廠來滿足系統(tǒng)、用戶的需求,未來分布式資源越來越多的時候,系統(tǒng)將難以調(diào)度點多面廣的分布式資源。更何況,分布式電源已經(jīng)不僅僅是風電、太陽能發(fā)電等,還包括各種類型的儲能電站。所以,時間尺度和空間尺度更廣闊的、全供需鏈參與的、非完全實時平衡的“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”模式,大電網(wǎng)和微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制與其他能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行,用戶側(cè)與電網(wǎng)互動的靈活性資源,都應該包括在這個多元雙向互動型的新型電力系統(tǒng)之中。未來,更多新技術、新應用都會在虛擬電廠的實踐中得到體現(xiàn)。

隨著風電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電比例的逐步提升,以及煤電等化石能源發(fā)電的逐漸退出,系統(tǒng)運行可調(diào)節(jié)資源緊缺的矛盾將越來越突出。在此背景下,虛擬電廠不僅要作為分布式資源主體參與市場的一種形式,更要成為聚合需求側(cè)分布式資源支撐系統(tǒng)保證安全穩(wěn)定供電、實現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型的重要技術手段。

從系統(tǒng)調(diào)度運行的角度看,要實現(xiàn)對點多面廣的分布式資源的直接調(diào)度管理,不僅十分困難且成本極高,而且,一旦分布式資源占比達到一定程度,電力系統(tǒng)運行的不確定性將極大增加。通過虛擬電廠這個中間層來進行資源的整合、優(yōu)化和調(diào)配,能使分布式資源更好地在系統(tǒng)運行和市場中發(fā)揮作用。

虛擬電廠在支撐產(chǎn)業(yè)和電力市場發(fā)展方面同樣具有價值。虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈包括上游基礎資源、中游系統(tǒng)平臺和下游電力需求方,是帶動性強、參與主體多元的產(chǎn)業(yè),通過虛擬電廠整合資源,能夠聯(lián)通產(chǎn)業(yè)鏈,培育多元市場主體,活躍電力市場交易。

02

應與常規(guī)電廠同責同權


虛擬電廠依托數(shù)字平臺和智能通信等技術,實現(xiàn)對空間及主體上相對分散的分布式資源的聚合,并通過優(yōu)化控制策略實現(xiàn)統(tǒng)一特性的虛擬實體,以其所具備的運行靈活性和可調(diào)度性參與電力系統(tǒng)調(diào)度運行,成為新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要支撐,并作為市場主體參與市場交易。

所以,虛擬電廠首先應是“電廠”,它是聚合分布式資源以滿足電力系統(tǒng)調(diào)度運行需要的一種高級方式,代表其內(nèi)部成員主體參與系統(tǒng)運行,通過優(yōu)化配置內(nèi)部資源以滿足電力系統(tǒng)的調(diào)度運行要求。因此,“可調(diào)度”是體現(xiàn)及衡量其系統(tǒng)價值的基本性能特征,也是其有別于通常意義的負荷聚合商的核心所在。

由于目前對虛擬電廠的技術意義、系統(tǒng)角色尚未達成普遍共識,個人認為現(xiàn)在談虛擬電廠提速發(fā)展為時尚早。除了技術性問題需要進一步研究探討,還需明確虛擬電廠應如何參與調(diào)度運行。統(tǒng)一調(diào)度是電力系統(tǒng)運行的第一大事,必須從調(diào)度運行管理角度來思考怎么用好資源、如何規(guī)劃虛擬電廠未來的發(fā)展。其中的關鍵點是:虛擬電廠在調(diào)度運行上必須落到“實”處,應具備常規(guī)電源的“可調(diào)度”特性。實現(xiàn)與常規(guī)電廠和電站同質(zhì)化管理,是虛擬電廠在調(diào)度運行工作中最基本的訴求。目前大多數(shù)虛擬電廠還只是負荷聚合商等概念的變體,并未明確“責、權、利”的邊界。從新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的強烈需求看,虛擬電廠需要“實化”,應該實現(xiàn)與常規(guī)電廠同責同權,承擔系統(tǒng)平衡等責任,接受電網(wǎng)調(diào)度。相應的,虛擬電廠資源聚合的地理范圍也有必要予以界定,否則,所期待的系統(tǒng)運行成效難以實現(xiàn)。

從聚合的資源構(gòu)成看,當前我國虛擬電廠試點項目主要以負荷側(cè)可調(diào)資源為主(工業(yè)負荷、商業(yè)樓宇的空調(diào)負荷、蓄熱式電采暖、充換電設施等),具備“電廠”性質(zhì)的項目很少。山西的《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》提出了一些明確的指標性要求。例如,在調(diào)節(jié)容量及響應時長方面,要求虛擬電廠初期調(diào)節(jié)容量不低于20兆瓦,且不低于其最大用電負荷的10%,具備持續(xù)參與響應不小于2小時的能力等,具有一定的實操性,但仍局限于普通意義上的資源聚合商定位。

虛擬電廠是對系統(tǒng)內(nèi)點多面廣的分布式資源進行聚合和優(yōu)化配置利用的高級方式。本質(zhì)上看,虛擬電廠不是一個“規(guī)劃”的概念,而是一個“運行”的概念。虛擬電廠代表其(分布式的)內(nèi)部成員主體參與系統(tǒng)運行,通過對內(nèi)部資源的優(yōu)化配置來滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度運行要求。在此價值實現(xiàn)的基礎上,衍生出適合其角色定位和價值作用的商業(yè)模式。

03

需要達成共識的幾個問題

虛擬電廠作為前沿技術以及新型電力系統(tǒng)中的新業(yè)態(tài),已得到國家政策上的認同,受到業(yè)內(nèi)外的廣泛關注。但從商業(yè)化推廣應用角度看,還存在著一些需要達成共識的問題,主要包括以下幾個方面:

一是關于虛擬電廠的系統(tǒng)角色定位問題。當前政府文件中,原則性鼓勵虛擬電廠作為獨立市場主體參與市場交易。但由于有關規(guī)定缺乏對虛擬電廠系統(tǒng)運行中角色定位的明確描述,“責、權、利”界定不清晰,其發(fā)展及運營還存在不確定性。我們認為,虛擬電廠首先必須是一個“電廠”,為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供支持是其價值所在,“可調(diào)度”應作為體現(xiàn)其系統(tǒng)價值的基本性能要求。所以從政策概念上,建議不要把虛擬電廠與微電網(wǎng)、負荷聚合商、綜合能源服務商等概念等同起來。

二是關于運行管理方面的技術要求問題?;谄?ldquo;電廠”定位,有必要對虛擬電廠的整體性技術指標提出具體要求,例如響應時間、調(diào)節(jié)速率、精度等“外特性”指標。同時,對虛擬電廠資源聚合的地理范圍,也有必要基于有利于系統(tǒng)調(diào)度運行管理的原則予以界定。

三是要對虛擬電廠參與電力市場的主體身份予以明確。當前“報量不報價”的“被動式”市場參與模式僅適用于負荷聚合商等用電負荷類主體。虛擬電廠應具備一定的發(fā)電出力功能,在市場中等同于發(fā)電主體,可自主參與現(xiàn)貨市場、輔助服務市場以及容量市場等,以獲得更多的市場參與及價值兌現(xiàn)機會。 

原標題:國網(wǎng)能源研究院蔣莉萍:“實化”虛擬電廠促進長足發(fā)展
 
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來源:能源評論?首席能源觀
 
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