虛擬發電廠原理和發展前景

摘 要：詳細介紹了虛擬發電廠技術的概念、特點；給出了虛擬電廠的分類：商業型虛擬電廠和技術型虛擬電廠，并詳細介紹了兩種類型虛擬電廠的概念、特點以及輸入輸出；對虛擬發電廠未來研究的重點方向進行了展望。

關鍵詞：虛擬發電廠；分布式電源；協調控制

中圖分類號：TM923.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

在智能電網中，為了實現分布式電源的整合與控制，近年來學者們提出了虛擬發電廠技術（VPP，Virtual Power Plants），其基本概念是通過分布式電力管理系統將配電網中分布式電源、可控負荷和儲能系統合并作為一個特別的電廠參與電網運行，從而很好地協調智能電網與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式能源為電網和用戶所帶來的價值和效益。

虛擬發電廠概念的提出，使得分布式電源大范圍投入電網運行成為可能，也可以為傳輸系統的管理提供服務。

一、虛擬發電廠的概念

虛擬發電廠技術（VPP，Virtual Power Plant），是將分布式電源（DER）、可控負荷和儲能系統有機結合，通過虛擬電廠的控制中心，合并作為一個特別的電廠參與電網運行。在虛擬電廠中，每一部分均與控制中心相連，通過智能電網的雙向信息傳送，進行統一調度協調機端潮流、受端負荷以及儲能系統，以達到降低發電損耗、減少溫室氣體排放、優化資源利用、降低電網峰值負荷和提高供電可靠性的目的。

二、虛擬發電廠的分類

根據功能不同，VPP主要被全球學者們分為兩種，分別稱為商業型虛擬電廠（Commercial VPP，CVPP）和技術型虛擬電廠（Technical VPP，TVPP）。

（一）商業型虛擬電廠

商業型虛擬電廠CVPP旨在提供一種通用途徑，將VPP中的分布式電源（DER）接入到電力市場中，可以理解為VPP連接至電力市場的功能劃分協調模塊。

對于在投資組合中的，這種方法降低了DER在市場上孤獨的運作失衡的風險，通過聚合所取得的效益還能提供了多樣性的資源和提高能力。在市場的DER可以獲得規模經濟的效益，而從電力市場的參與情報中又可以最大限度地提高收入的機會，而DER單獨運作所面臨的風險，又可以被自我調節型的智能電網所承擔。為了達到這些目標，CVPP的設計也應根據電力市場規則，確保將VPP內部的微型電力市場和外部電網進行無縫連接。圖1給出了CVPP的輸入與輸出。

（二）技術型虛擬電廠

技術型虛擬電廠TVPP是技術角度的VPP。TVPP是由負荷和分布式電源共同組成的系統，它可同時提供電能和熱量；其內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必需的控制。在其連接到傳輸系統的角度，可以被看成是一個帶有傳輸系統的發電廠，具有與相連電廠相同的參數。

圖2總結了所需的輸入和輸出來表征TVPP的活動，通過CVPP提供的輸入信息，TVPP改善DER對系統操作員的可觀性，同時提供實時或接近實時的網絡管理功能以及預定配套服務。為加強在傳輸電一級的DER活動管理，系統操作員通過虛擬電廠控制中心獲得DER的操作位置、運行參數、網絡拓撲結構和成本數據等限制信息，然后通過智能中心在線優化協調 DER，從而形成TVPP。

三、結束語

目前，虛擬發電廠技術仍有很多方面需進行深入研究，主要包括：（1）虛擬電廠的運行框架及對電力市場和系統操作員的影響；（2）更為合理的控制策略和運行策略的建立；（3）DER 組合的數學模型及優化算法；（4）新通信技術的應用和標準化通信協議的制定。

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