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一个案例读懂虚拟电厂

2022-09-28 13:46:56   来源: 本站原创 

虚拟电厂是一种可以响应电网调度指令,将分布式发电、需求侧响应和储能资源进行统一协调控制的特殊电厂,在调节电网供需平衡、促进新能源消纳等方面作用显著。随着能源数字化转型浪潮来袭,我国出台多个规划文件将虚拟电厂作为电力系统重要的技术研究和项目建设方向。车网互动作为虚拟电厂的主要模式之一,对于健全虚拟电厂生态具有重要意义。

何为车网互动

电动汽车行业的快速发展,为智能电网带来机遇和挑战。专家通过对北京某小区进行调研,发现大部分车主选择在晚间下班后对电动汽车进行充电,充电高峰期集中在晚间20:00——22:00,这一时段正好为居民用电高峰期。

根据我国电力行业相关规定,一套120平米的房子,平均配电容量约为8kW,一台电动汽车的充电功率是7kW左右,对于一个普通社区而言,每增加1辆电动汽车充电,就等于社区又增加了一户新的居民,当众多电动汽车都在用电高峰期进行充电时,无疑会给电网带来巨大压力。

为解决以上问题,2022世界杯买球app入口可以通过技术手段来调整充电的时间和功率。比如说通过充电桩调节充电功率,在前半夜用电高峰期降低电动汽车充电功率,在后半夜用电低谷期增大充电功率。如此一来,既不影响用户出行,也减轻了电网的压力,对于车主而言在用电低谷期充电还可以享受到更低的电价。

这种结合用户需求和充电桩、电池的物理约束,考虑用户的充电价格,通过目标函数结合约束条件,实现用户有序充电的技术是车网互动最常见的模式之一,也通常被称之为车网互动。(另外两种常见模式为双向互动V2G、换电模式)

从车网互动看虚拟电厂

在无序充电状态下,用户下班回家,充电桩即插即充,充电负荷和居民用电负荷几乎重合。而通过车网互动技术,可以在用电高峰时段进行小功率的充电,当整体的用电负荷下降之后,再提升用户的充电功率,从而将用电高峰期时段的充电量平移至夜间用电低谷时段。

实施有序充电后居民区负荷曲线对比图 图源:建筑电气杂志


据国网电动汽车服务有限公司相关专家介绍,在无序充电状态下,同样的小区可能只能同时支撑33个无控制的充电桩,整体的负荷情况就已经逼近100%了,在有序充电状态下,可以同时支撑85个充电桩的充电,满足所有用户的充电需求,并且在这个时候峰谷差降低了30%,整体的负荷情况只是逼近80%。当1000个甚至更多有序充电的用户聚合在一起,可以在午夜前半段显著缓解电网压力,在午夜后半段消纳风力等清洁能源发电。

这种把每个设备作为一个底层原件,通过信息化通信网络,把千家万户底层原件连接起来,形成规模化的整体,通过整体参与到电源网的互动,比如向下调整负荷,也可以某一个时段向上调节负荷,整体来看就相当于是虚拟电厂,虽然它没有厂房也没有机组,不烧煤不烧气,但是它可以像常规电厂一样参与电力平衡的调节。

综上,虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统,实现DG(即distributed generator,分布式电源)、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER(即Distributed Energy Resource,分布式能源资源)的聚合和协调优化,作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。而电动汽车有序充放电则是虚拟电厂的重要组成部分,通过聚合具有可调性、充放电特性的电动汽车负荷资源,可以为虚拟电厂方案的进一步实施提供基础条件。

图源:国网上海经研院

虚拟电厂的重要作用

2022年1月29日,国家发展改革委和国家能源局发布《“十四五”现代能源体系规划》,提出大力推进电源侧储能发展,合理配置储能规模,改善新能源场站出力特性,支持分布式新能源合理配置储能系统,开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、 新能源汽车与电网(V2G)能量互动(车网互动)等各类资源聚合的虚拟电厂示范。虚拟电厂作为智能电网和能源互联网中重要的能源聚合形式,被称为能源调度的管家,可以大大缓解高峰用电的紧张,起到削峰填谷,平衡电网供需的作用。

比如,在电力供应紧张时段,虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、电动汽车等用电资源,降低用电功率。而在冬季夜间,整个电网正值负荷低谷期,却恰恰是风电大发期。如果这个时候,虚拟电厂平台能够聚合各类型分布式资源,实时跟踪电网调峰需求及调度指令,有效拉升电网低谷负荷,实现“荷随风动、荷随源动”,这将有效缓解由于调峰困难引起的弃风限电,实现风电的多发增发,也是对电网原有火电等调峰资源的有益补充和扩展。

随着电力体制改革不断深化,新型电力系统的构建强调以新能源为主体,提升光伏、风电等清洁能源的消纳,能源转型催生储能需求和更加数字化、智能化的电力系统。虚拟电厂作为协调分布式资源参与电力交易市场和需求响应的能源数字化平台,在产业政策和市场需求不断加码的现期,将发挥重要作用。


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