登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
能源革命的实现高度依赖于未来高比例的可再生能源系统,特别是就地开发、就地消纳的分布式可再生能源。随着电源和负荷类别的多元化和分散化,为了保证功率的平衡,虚拟电厂这一可参与电网的调度运行、可为电力市场提供能量和灵活性服务的管理系统应运而生。在电力供需不平衡时,虚拟电厂将发挥削峰填谷的作用。在成熟的电力市场环境下,它可以带领小型电厂和生产型消费者进入大型市场, 使其能够参与电力交易。
(来源:微信公众号“能源评论•首席能源观” 作者:余贻鑫)
电网结构的集中与分层分群
随着我国“双碳”目标的提出,电源结构将从以化石能源为主逐渐过渡到以清洁、可再生的风电、水电、光伏发电以及光热等为主。分布式发电、用能电气化和灵活负荷的充分利用是电力的未来,也是能源的未来。
4月26日召开的中央财经委员会第十一次会议提出“发展分布式智能电网,建设一批新型绿色低碳能源基地,加快完善油气管网”。可以看出,分布式智能电网的发展也开始提 速。
虚拟电厂是分布式资源主体参与市场的一种形式,不论是研究虚拟电厂,还是分布式智能电网,首先要研究电网的体系结构,它是电网的最顶层描述(模型)。考虑电网问题必须优先考虑体系结构。
当前,我国的电网结构和体系已经与20世纪电网发展所依据的基本原理和假设有所不同。早期的电力系统采用了统一电力系统的发展模式。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配,减少总装机容量,节省动力设施投资,提高系统运行的安全性和稳定性,而且有利于地区能源资源的合理开发利用,更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需求。
传统的集中控制模式能够处理数百甚至数千个监测点和控制点的信息,当独立系统的规模进一步扩大时,集中控制模式就难以适应了,于是20世纪20年代至50年代互联系统模式应运而生。互联系统由若干电力系统组成,通过联络线或其他设备连接起来,并建立了互联的标准。互联系统发电和潮流控制理论提出了“控制区”的概念,后来更名为平衡区,意指区域内电功率能够保持近乎瞬时的净功率平衡。
平衡区的运行规范可概括为:每个平衡区有义务维持其对外的和事先约定的交易日的计划功率,同时其内部发电的调节需要随时吸收其自身负荷的变化(即净功率平衡),即使在该区域内有大的扰动时,也需达到此标准,平衡区如何运作以完成该目标是其自己的事。历史上,统一电力系统实际上是单平衡区系统。从电网的安全角度出发,各平衡区之间进行协调或者优化,产生平衡区间的功率交换计划,各群必须履行此计划中所规定的任务。以我国西北地区为例,从西部往东部传输可再生能源时,直流输电功率并非随着西北地区风光发电出力的波动而波动,实际上是相对平稳的。
由于我国的电网系统一直置于高压输电系统的能量管理系统下,覆盖了众多的发电机组和变电站,数十年来,在管理和控制电力系统以确保其经济可靠运行方面取得了巨大成功。但如果将这个系统和它的底层集中操作范式扩展到配电系统,并扩展到未来电力系统中成千上万个生产型消费者,就会导致效率和可靠性降低。
对于如何解决这一问题,有人提出设想:未来的配电网、微电网、建筑单元(大楼、工厂和住宅等)与输电系统的差异将逐步消失,具有本地发电和双向电力潮流的特点,且都将配有能量管理系统,并按照集群(cluster)的理念实现各自的净功率平衡。其实这里所谓的群就是前述的平衡区,其所对应的智能电网就是分布式智能电网。
互联输电系统是若干个平衡区(即区域性输电网)互联起来的群集(clusters),每个平衡区是一个集群;每个区域性输电网是若干个配电网互联起来的群集,每个配电网是若干个微网、建筑单元组成的群集,每个微网又可以是由若干个建筑单元互联起来的群集,由此形成多层的群集层次结构。如果这个图扁平化,则形成群集嵌套。
与平衡区相似,每个集群都有发电或负荷、智能控制(能量管理系统)和通信功能。集群的基本功能包括:进行发电或负荷调度;当地的反馈控制,以用于平滑波动;通过削减发电或负荷来缓解故障。
分层分群的概念看似与当今的电力系统并无太大不同,但一个关键区别是,潮流不再只是从大型电力系统到用户的单向流动。首先,配电系统或大电网上的大多数节点乃至终端用户的电表都可以注入和输出功率,并且可以在这两个模式之间平稳地切换。其次,这些特点再加上不同规模的经济高效的储能,变革势在必行,其中至少要对配电系统运行进行变革。从大系统和批发市场运营商的角度来看,他们希望每个输电和配电接口都可以在充当负荷节点和充当供应节点之间切换运行方式。
美国西北太平洋国家实验室通过分层优化解耦研究,也确认了这种分层分群的电网体系结构。本质上,所有群协作作为一个常见的优化问题,定会产生必要的协调信号。在局部,每个群都可以使用协调框架内的本地目标和约束条件来执行优化。需要强调的是,上述分层分群的电网体系结构不需舍弃成功的能量管理系统或运行良好的输电系统的网络运行的做法,仅是使其变得更简单(对外围设备不承担任何责任)。
对能源清洁低碳转型有积极作用
虚拟电厂的概念与实践对分布式电源发展、能源清洁低碳转型有着积极意义。
电网被认为是20世纪最伟大的发明,而互联网则是21世纪最伟大的创新。互联网是智能的,可以轻松地适应接连不断的具有颠覆性的信息革命快速变化的情景。在新的电力时代,电网也将像互联网一样智能化。
互联网之所以智能,因为它是从全球互联网到局域网这样一个网络结构。这样一种分群分层方式的构造,使得网络责任分摊成为可能。每一个互联网子域的协议栈都是分层结构,有应用层、传输层、网络层、通信层。这些子网络的协议非常明确。明确的分工特别适合技术创新,所以互联网的智能化分布在整个网络的层次结构当中。
图片
从互联网的发展经验来看,分层分群体系结构的电网具有与互联网一样的层次结构特点和运行范式,因而也会像互联网一样的智能。它特别适合未来电网发展,尤其体现在以下六个方面:
一是可以更好地利用多变的可再生能源,当可再生能源由当地利益相关者运营时,他们对资源的预测、计划和控制有更好的了解。二是可为生产型消费者赋权。生产型消费者将受到机制的激励,积极安装和运行高效设备,例如光伏发电系统、电池储能系统、电动汽车充电系统以及信息和通信系统等。三是与外围设备分担责任。在数字化时代,因为硬件变得越来越便宜,软件变得越来越智能,外围设备的智能化管理模式与电网运营商在管理其子电网方面相似。四是纳米电网、迷你电网和微电网的无缝集成。新范式的责任分担功能与当今的纳米电网、迷你电网和微电网的自治或半自治理念兼容,有助于它们的无缝集成。此外,允许群集的半自治运行能防止生产型消费者“逃离”电网。五是快速适应技术创新:分层分群的体系结构使整合创新技术变得容易。六是增强韧性和抵御不断增加的网络攻击。平衡区理念可把分布式电源的使用同来自电网的各种压力解耦,并提供一种可以更具体地应用于提升分布式电源容量系统韧性(且不降低配电的可靠性)的结构。在该结构下,大电网的运行部门不要求配电层次上任何详细的可观性,同时还可避免安全事故扩大化和网络安全漏洞。
从虚拟电厂的发展来看,如果一个配电区域发电量大于用电量,它就可以向输电系统运营商输出正功率;满足平衡区定义条件的虚拟电厂,如果同时遵守相同的运行规范,就可以助力保障未来超复杂电网的可靠性。如此,随着虚拟电厂的发展,就会逐步形成一个个相对独立的功率平衡区,从而加速分层分群电网体系结构的形成。因此,一定要把电网分层分群体系结构中的功率平衡区作为虚拟电厂的范式。
同时应明确以下三点:首先,平衡区的运行规范是平衡区内自行实现净功率平衡与优化,各平衡区间围绕总体目标进行协调。其次,虚拟电厂需满足平衡区定义中的条件,且最好遵守相同的运行规范,以确保未来超复杂电网的可靠责任。最后,监管结构、电网行业结构(包括市场结构)和控制、协调结构应保持一致。配电层次的虚拟电厂聚合的全部分布式电源,只能由一个当地的配电系统运营商(DSO)管理,且每个分布式电源都由当地配电网和大容量电力系统之间的单一接口进行电气定义。
(作者系中国工程院院士、天津大学教授;编辑整理:本刊记者赵卉寒)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,湖南能源监管办组织湖南电力交易中心、国网湖南经研院,赴长沙临空经济示范区就虚拟电厂项目建设运行情况开展调研。调研组来到临空港能效服务站了解临空经济示范区总体规划、产业规模、清洁能源项目建设运营等情况,听取关于虚拟电厂项目建设工作情况汇报。调研组就虚拟电厂参与湖南电力市场、促
为推动新型电力系统建设,加快促进新质生产力发展,根据南方电网公司新型电力系统建设工作领导小组的部署要求,公司于近日启动首批8个新型电力系统示范区评估验收工作。南方电网公司战略规划部相关负责人介绍,此次评估验收采用“现场考察+会议评估”的方式进行,邀请来自政府部门、科研院所、行业协会
近日,陕煤电力集团有限公司碳、电力交易平台、综合能源服务及虚拟电厂平台建设项目中标结果公示,中标人为西安图迹信息科技有限公司,中标价格588.26万元。详情如下:中标结果公示陕煤电力集团有限公司碳、电力交易平台、综合能源服务及虚拟电厂平台建设项目(招标编号:0866-24C3SXQY0233),招标评
编者按:国外在上世纪90年代就提出虚拟电厂的概念,2010年前后开启虚拟电厂大规模商业化浪潮。“十三五”期间,广东、江苏、上海等地开展了虚拟电厂项目试点,一些省市发布相关文件对虚拟电厂提出要求。2021年底开始,虚拟电厂进入一个爆发期。国家到地方密集发布相关文件支持虚拟电厂发展,虚拟电厂乘
4月22日,广西南宁市印发南宁市城乡建设领域碳达峰实施方案(南住建〔2024〕157号),其中提到,强化城市发展与广西电网规划建设的相互衔接和协调配合,推动智能微电网、“光储直柔”、蓄冷蓄热、负荷灵活调节、虚拟电厂等技术应用,优先消纳可再生能源电力,主动参与电力需求侧响应。此外,建立以电力
北极星售电网获悉,近日,湖北电力交易中心发布关于公示受理注册的虚拟电厂相关信息的公告,据显示,湖北电力交易中心受理了黄石电力集团有限公司1家虚拟电厂的注册申请,对其提交的市场注册相关申请材料进行了完整性核验,现将企业名单及基本情况予以公示,详情如下:
编者按随着能源结构的持续优化与电力市场的深化改革,虚拟电厂作为智慧能源管理的新模式,正在以前所未有的速度走进我们的视野。2023年开年之际,朗新研究院捕捉到了这一趋势,推出了【“虚拟电厂大家谈”】系列稿件,受到了广泛关注和热烈讨论。一年来,朗新研究院持续深耕该领域,紧密跟踪行业动态,
经常有朋友聊天,主题是:虚拟电厂该怎么投资,怎么建设,回报率是多少。把虚拟电厂看成了实体电厂,这是电力行业长期重资产投资的惯性思维所导致。也不排除一些企业以虚拟电厂的名义,去争取光伏、储能、充电桩和微电网项目投资机会。(来源:鱼眼看电改作者:俞庆)个人认为,虚拟电厂是一种资源运营
北极星储能网获悉,4月15日,淄博市发展和改革委员会公示淄博市虚拟电厂试点项目。文件显示,将山东科汇电力自动化股份有限公司“微网式”虚拟电厂建设与运营试点项目等5个项目作为试点项目。原文如下:关于淄博市虚拟电厂试点项目公示为落实国家发展改革委、国家能源局《关于推进电力源网荷储一体化和
近日,由弘正储能承建的杭州洁能塑料厂600kW/1290kWh工商业储能项目正式并网投运,并接入当地虚拟电厂平台。该项目不仅能通过削峰填谷为企业降低用电成本,后续还可以通过虚拟电厂参与需求侧响应、电力辅助服务、电力现货交易,为企业带来多重收益。虚拟电厂是能源与信息技术深度融合的重要方向,是将
配电网覆盖城乡区域,连接千家万户,承担着广泛的政治责任、经济责任和社会责任。在市场和政策驱动下,分布式发电、电动汽车、新型储能迎来爆发式增长,配电网在促进分布式电源就近消纳、承载新型负荷等方面面临的挑战日益显著,其物理形态、数智形态、商业形态正发生深刻变革。在推进中国式现代化、建
北极星输配电网获悉,2023年,四川省乐山市开工建设川渝特高压天府南1000千伏变电站,500千伏沐溪站主变扩建、500千伏辉山站建成投运,新增变电容量460万千伏安,全面优化电网结构。1—10月,完成基础设施投入84亿元,建成区面积达61.8平方公里。同时,1—11月,推动尚纬特种电缆产业园等55个项目开工
9月28日,国网天津经研院完成公司重点项目板滨500千伏线路工程结算审查工作,在“急难险重”任务面前充分展现了经研院踔厉奋发、笃行不怠的精神风貌,得到公司主管部门及建设单位充分认可。该项工作为建设部紧急专项工作部署,结合国网审计工作整体安排,需在“十一”前完成板滨500千伏线路工程结算审
9月26日12时42分,在位于湖北省恩施州崔家坝镇的500千伏建始变电站内,随着运维人员昼夜不间断操作,500千伏恩施东—朝阳输变电工程投产送电。该工程是渝鄂背靠背联网湖北电网配套加强工程之一,此前,单薄的湖北南部送电通道需要承接川渝跨区电能以及湖北西部多个水电站的电力输送任务,送电距离长,
北极星输配电网获悉,7月9日,位于青海省海西蒙古族藏族自治州格尔木市乌图美仁乡的乌图(昆仑山)750千伏变电站新建工程,全站钢构架吊装工作完成,正式交付电气安装。乌图变电站新建工程是青海省能源重点项目之一,计划2024年8月建成投运,将进一步加强和优化青海海西电网结构,满足乌图美仁地区新能
6月20日,河北邯郸500千伏冶陶变电站1号主变压器并网运行,500千伏冶陶变电站扩建工程正式投运。工程投运后,该站变电容量由200万千伏安增至400万千伏安,进一步满足了邯郸西部地区负荷增长需要,优化了当地电网结构,为迎峰度夏期间电力可靠供应提供有力支撑。冶陶变电站扩建工程是河北南部电网今年迎
据国网青海电力30日消息,29日,750千伏日月山至杜鹃双回线路完成投运工作,进入24小时试运行,划下青海750千伏东部“日”字形环网左上方的最后“一竖”。至此,青海全面建成750千伏东部“日”字形、西部“8”字形坚强骨干网架,为推动国家清洁能源产业高地建设提供坚强的电力支撑。青海东部地区“日”
近年来,河南省持续发力构建以新能源为主体的新型电力系统,新能源已成为省内第二大能源装机类型,为支撑中原高质量发展提供了新的能源“引擎”。在河南省襄城县库庄镇关帝庙村,蓝色的光伏板在农家屋顶上熠熠生辉。2021年8月,河南省出台《河南省加快推进屋顶光伏发电开发行动方案》,襄城县成为河南
12月5日,辽宁送变电公司承建的鞍山析木500千伏变电站220千伏系统在完成220千伏场区设备冲击、带负荷试验后,一次送电成功。析木500千伏变电站位于鞍山市海城市析木镇老达堡村,按全智能变电站建设,新建220千伏出线8回。工程建设中,析木变电站项目部创新性地提出了“安全九宫格”管理模式。此模式集
近年来,河南省持续发力构建以新能源为主体的新型电力系统,新能源已成为省内第二大能源装机类型,为支撑中原高质量发展提供了新的能源“引擎”。在河南省襄城县库庄镇关帝庙村,蓝色的光伏板在农家屋顶上熠熠生辉。2021年8月,河南省出台《河南省加快推进屋顶光伏发电开发行动方案》,襄城县成为河南
10月7日晚,四川大林500千伏输变电工程投入试运行。大林500千伏输变电工程包含新建500千伏大林变电站、新建500千伏出线4回。其中,500千伏大林变电站位于四川天府新区,于2021年8月开工建设,本期变电容量2*120万千瓦,线路途经四川乐山、眉山、成都等地。
“双碳”目标下,新能源迎来爆发式增长。截至今年3月底,太阳能发电装机容量约6.6亿千瓦,同比增长55.0%;风电装机容量约4.6亿千瓦,同比增长21.5%。然而,风光资源间歇性、不稳定性的特点也给电力系统的调度和平衡带来了不小的挑战。4月24日,“清华大学能源互联网创新研究院成立九周年院庆暨第二届能
为推动新型电力系统建设,加快促进新质生产力发展,根据南方电网公司新型电力系统建设工作领导小组的部署要求,公司于近日启动首批8个新型电力系统示范区评估验收工作。南方电网公司战略规划部相关负责人介绍,此次评估验收采用“现场考察+会议评估”的方式进行,邀请来自政府部门、科研院所、行业协会
北极星储能网获悉,4月25日,国家金融监督管理总局发布关于推动绿色保险高质量发展的指导意见。其中提出,推动能源绿色低碳转型。针对太阳能、风电、水电、核电等能源产业生产、建设和运营期间的风险特性,提供全生命周期保险保障。探索推进新型储能、氢能、生物质能、地热能、海洋能等新能源领域的保
习近平总书记强调,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。国家电网有限公司坚决扛起维护国家能源安全的职责使命,加强规划统筹引领,全力服务新能源高质量发展,加快特高压和主网架建设,强化配电网建设,提升电网防灾抗灾能
北极星售电网获悉,4月25日,国家金融监督管理总局发布关于推动绿色保险高质量发展的指导意见,其中提到,推动能源绿色低碳转型。针对太阳能、风电、水电、核电等能源产业生产、建设和运营期间的风险特性,提供全生命周期保险保障。探索推进新型储能、氢能、生物质能、地热能、海洋能等新能源领域的保
4月24日,广东省人民政府办公厅印发广东省开展国家标准化创新发展试点工作方案(粤办函〔2024〕53号),其中提到,加强新型电力系统标准建设,完善风电、光伏、输配电、先进核电和化石能源清洁高效利用标准,推动开展储能、氢能产业标准体系研究。还提到,推动建立碳达峰碳中和标准计量体系,制定更严
习近平总书记强调,高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。国家电网坚决扛起维护国家能源安全的职责使命,加强规划统筹引领,全力服务新能源高质量发展,加快特高压和主网架建设,强化配电网建设,提升电网防灾抗灾能力和电网
党的十八大以来,习近平总书记围绕高质量发展发表一系列重要讲话、作出一系列重要论述,为我们推动高质量发展提供了根本遵循。国家电网有限公司新一届党组提出当好干事创业的“五个表率”的要求。公司高质量发展工作会议暨2024年第二季度工作会议高标站位、求真务实,提出扛牢首要任务,推动公司高质量
国家电网有限公司高质量发展工作会议暨2024年第二季度工作会议坚持问题导向和系统观念,推动国家电网高质量发展,提出扛牢首要任务,推动公司高质量发展,加快电网高质量发展,推动构建新型电力系统,彰显了公司新一届党组当好贯彻党中央决策部署的行动派、执行者、实干家的强烈政治担当。国网黑龙江省
国家电网有限公司高质量发展工作会议暨2024年第二季度工作会议对于推动国家电网高质量发展,更好支撑和服务中国式现代化具有重要的指导意义。国家电网有限公司华北分部深入贯彻落实会议精神,认真学习贯彻公司新一届党组当好干事创业的“五个表率”的工作要求,进一步发挥分部作用、展现分部价值,为推
结合电网需求“多充多放”合理实现租赁容量规范化、规模化形成新型储能智慧调用体系——《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》政策解读南方电网公司电力调度控制中心“新型储能”2024年首次被写入《政府工作报告》。新型储能产业是构建新型电力系统和推动战略性新兴产业发展的重要支撑,
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!