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虚拟电厂:解决能源转型的实际难题

http://www.chenhr.com 2018年10月10日 09:41 作者:瞿剑 发布:科技日报

  近日,国际电工委员会(IEC)在北京召开“虚拟电厂”工作组会议,对中国国家电网有限公司发起的《虚拟电厂用例》和《虚拟电厂架构与功能要求》两项标准编制进行研讨。什么是虚拟电厂?与此相关的标准又意味着什么?参与在京举行的“能源转型”高端论坛的专家,对此进行了一一作答。

  可再生能源有“致命伤”

  IEC副主席、国网公司董事长舒印彪表示,能源转型对电网的功能作用、运行方式提出了“前所未有的挑战”——风能、太阳能等可再生能源,都具有随机性、间歇性、波动性特征,大规模、高比例接入电网,带来巨大调峰调频压力,导致系统转动惯量弱化,给电力系统平衡调节和电网安全稳定运行带来一系列新的挑战。而且,过去一个大中型电网,只需要接入几十个、几百个电厂,从生产侧到消费侧单向送电;现在随着新型能源技术发展和与数字技术的融合,电网将接入数以千计、甚至万计的各类电源和大量的新型交互式用能设备,许多并网主体兼具生产者与消费者双重身份,电网运行的复杂性、不确定性显著增加。

  如何应对此种挑战?舒印彪给出的解决之道是,适应能源转型需要,推动传统电网从功能上向能源互联网演进,从技术上向新一代电力系统升级。而所谓“新一代电力系统”,他解释,将是具有广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控、开放共享特征的新型电力系统,其物理特性、结构形态、运行机理、控制方式与传统电力系统存在明显不同,“是影响能源转型持续纵深推进的关键”。

  “一切问题的根源,来自电力系统的发、供、用瞬时平衡特性。”国网冀北电力外联部副主任高会杰表示。由于电力大规模存储问题仍未解决,从电气发明至今,电力系统一直呈现“即发即用”的基本特征。也就是说,因为存不了,就必须发多少,用多少,发、供、用三个环节保持“瞬时平衡”。

  对火电等传统发电方式来说,这不是问题,因为火电出力多少、何时出力,可以人为调节自如。从电网角度,这叫电网友好型发电,“平滑出力”。

  而以风电、光伏发电为代表的可再生能源就完全不一样了——何时有风、何时有阳光,不以人的意志为转移,具有明显的随机性、间歇性特点;而且,可再生能源发电出力,往往跟用电负荷峰谷呈逆向分布,也就是说,“你不需要用电的时候(负荷谷底),它正好来劲;你最需要用电的时候(负荷高峰),它却没有了。”高会杰说,在储能技术完全突破之前,这是可再生能源的“致命伤”。

  看不见的电厂可能是更好的电厂

  迄今为止,所有针对可再生能源的技术努力,核心就是试图治愈这一“致命伤”;而“虚拟电厂”概念的提出及其实验,是这些努力中较新的一个,也是较有可能获终极突破的一个,所以被视为能源转型的“诗和远方”。

  虚拟电厂是什么?

  多年致力于能源转型战略研究的中国工程院原副院长杜祥琬院士指出,虚拟电厂不是传统意义上的电厂,它相当于一个电力“智能管家”,站在电网角度,把风电、光伏发电等分布式能源通过储能装置组织起来,形成稳定、可控的“大电厂”,便于处理与大电网之间的各种关系。

  国网冀北电力交易中心副总经理王宣元解释,所谓虚拟,体现在它并不具有实体存在的电厂形式,却真有一个电厂的功能,而且是远超传统实体电厂的功能,因为它打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。王宣元如此定义虚拟电厂:它是互联网+源网荷储售服一体化(即电源、电网、负荷、储能、销售、服务的聚合体)的清洁智慧能源管理系统,是对多种分布式能源进行聚合、优化控制和管理,为电网提供调频、调峰等辅助服务,并能够参与电力市场交易的技术和商业模式。

  说白了,在这样一个“看不见的电厂”里,电力用户是消费者,也可能是生产者,也就是之前舒印彪所说“兼具生产者与消费者双重身份的”并网主体。比如一个拥有电动汽车的用户,晚上电力相对富余、电价也较低时给汽车充电;白天电力相对紧张、电价也较高时可以余电上网,再卖给公共电网,其实质是“激励混合型产消者与电网实现友好互动”。这就像电子商务平台,由于是在“互联网+”环境下,你看不见商场,却可以在上面从事各种交易。

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