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虚拟电厂:解决能源转型的实际难题

发布日期:2021-10-10 20:26

本文摘要:近日,国际电工委员会(IEC)在北京开会虚拟世界电厂工作组会议,对中国国家电网有限公司发动的《虚拟世界电厂用例》和《虚拟世界电厂架构与功能拒绝》两项标准编成展开研讨。什么是虚拟世界电厂?与此相关的标准又意味著什么?参予在京举行的能源转型高端论坛的专家,回应展开了一一答题。

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近日,国际电工委员会(IEC)在北京开会虚拟世界电厂工作组会议,对中国国家电网有限公司发动的《虚拟世界电厂用例》和《虚拟世界电厂架构与功能拒绝》两项标准编成展开研讨。什么是虚拟世界电厂?与此相关的标准又意味著什么?参予在京举行的能源转型高端论坛的专家,回应展开了一一答题。

可再生能源有枪伤IEC副主席、国网公司董事长舒印彪回应,能源转型对电网的功能起到、运营方式明确提出了前所未有的挑战――风能、太阳能等可再生能源,都具备随机性、间歇性、波动性特征,大规模、低比例终端电网,带给极大调峰调频压力,导致系统转动惯量弱化,给电力系统均衡调节和电网安全性平稳运营带给一系列新的挑战。而且,过去一个大中型电网,只必须终端几十个、几百个电厂,从生产侧到消费外侧单向验收;现在随着新型能源技术发展和与数字技术的融合,电网将终端数以千计、甚至万计的各类电源和大量的新型交互式用能设备,许多并网主体兼备生产者与消费者双重身份,电网运营的复杂性、不确定性明显减少。如何应付此种挑战?舒印彪得出的初衷是,适应环境能源转型必须,推展传统电网从功能上向能源互联网演变,从技术上向新一代电力系统升级。

而所谓新一代电力系统,他说明,将是具备普遍网络、智能对话、灵活性柔性、安全性高效率、对外开放分享特征的新型电力系统,其物理特性、结构形态、运营机理、掌控方式与传统电力系统不存在显著有所不同,是影响能源转型持续两翼前进的关键。一切问题的根源,来自电力系统的发、可供、用瞬时均衡特性。国网冀北电力外联部副主任高会杰回应。

由于电力大规模存储问题仍未解决,从电气发明者至今,电力系统仍然呈现出即发即用的基本特征。也就是说,因为遗没法,就必需放多少,用多少,放、可供、用三个环节维持瞬时均衡。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,这叫电网友好关系型发电,光滑出力。而以风电、光伏发电为代表的可再生能源就几乎不一样了――何时有风、何时有阳光,不以人的意志为移往,具备显著的随机性、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圆形逆向产于,也就是说,你不必须用电的时候(负荷谷底),它正好来劲;你最必须用电的时候(负荷高峰),它却没了。高会杰说道,在储能技术几乎突破之前,这是可再生能源的枪伤。

看不到的电厂有可能是更佳的电厂迄今为止,所有针对可再生能源的技术希望,核心就是企图医治这一枪伤;而虚拟世界电厂概念的明确提出及其实验,是这些希望中较新的一个,也是较有可能获得终极突破的一个,所以被视作能源转型的诗和远方。虚拟世界电厂是什么?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认为,虚拟世界电厂不是传统意义上的电厂,它相等于一个电力智能管家,车站在电网角度,把风电、光伏发电等分布式能源通过储能装置组织起来,构成平稳、高效率的大电厂,便于处置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说明,所谓虚拟世界,反映在它并不具备实体不存在的电厂形式,却真为有一个电厂的功能,而且是近超强传统实体电厂的功能,因为它超越了传统电力系统中发电厂之间、发电外侧和用电外侧之间的物理界限。

王宣元如此定义虚拟世界电厂: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)的洗手智慧能源管理系统,是对多种分布式能源展开单体、优化掌控和管理,为电网获取调频、调峰等辅助服务,并需要参予电力市场交易的技术和商业模式。说白了,在这样一个看不到的电厂里,电力用户是消费者,也有可能是生产者,也就是之前舒印彪所说兼备生产者与消费者双重身份的并网主体。比如一个享有电动汽车的用户,晚上电力比较富余、电价也较低时给汽车电池;白天电力比较紧绷、电价也较高时可以余电网际网路,再行卖给公共电网,其实质是鼓舞混合型产消者与电网构建友好关系对话。这就像电子商务平台,由于是在互联网+环境下,你看不到商场,却可以在上面专门从事各种交易。

当然,电力交易只是虚拟世界电厂诸多功能中的一个。王宣元特别强调,核心是源网荷储售服一体化,其中的电源,既可以是传统的火电,也可以是新兴的风电、光伏、生物质发电;既可以是大规模集中式发电,也可以是分布式零散发电,还可以是冻、热、储能等其他能源形式。

虚拟世界电厂把它们串联一起,基于互联网和大数据、云计算、人工智能等技术,构建发电和用电自我调节,维持瞬时均衡。比如,在繁盛的城市楼宇群,虚拟世界电厂可以动态监测中央空调、电动汽车等柔性高效率负荷,环境参数以及分布式能源出力,环绕用户和系统市场需求,自动调节并优化号召质量,增加电源和电网建设投资,在建构较好舒适度生活环境的同时,构建用户和系统、技术和商业模式的双赢。

首批国际标准将花落中国虚拟世界电厂概念自1997年明确提出以来,受到了欧洲、北美和澳洲等普遍注目;随着近年来信息通讯技术(ICT)、分布式协商控制技术和智能计量技术的提升,分布式电源、储能、电动汽车的较慢发展,工业领域渐渐展现出出对虚拟世界电厂的很大市场需求并付诸工程实践中。由于虚拟世界电厂应用于前景普遍,全球主要国家都在守住先机,谋求战略主动。其中,涉及标准制定沦为主导国际话语权的必争之地,正如舒印彪所言:没标准化,能源转型不有可能顺利。

此前的2017年10月,国网旗下冀北电力公司和中国电科院构成的专家团队,代表中国向IEC递交了《虚拟世界电厂用例》和《虚拟世界电厂架构与功能拒绝》两项标准议案;经过白热化竞争,成功通过了投票,并取得德、英、法、瑞等成员国的加盟反对,于2018年3月获批月立项,沦为IEC首批立项的虚拟世界电厂国际标准,意味著虚拟世界电厂首批标准将花落中国。IEC 1906年在伦敦正式成立,是最不具权威性的国际电工标准化机构。一个多世纪以来,IEC总计公布电工领域国际标准7713项,为增进电力及能源可持续发展做出了最重要贡献。近年来,IEC专门正式成立了一系列与能源转型涉及的技术委员会,环绕特高压、新能源、高压直流电缆、智能电网、电动汽车等,制订了一批最重要标准,为全球能源转型获取有力承托。

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国家市场监管总局标准创意管理司司长崔钢指出,国际标准作为世界的标准化语言,是各国间互联互通的基本规范、是技术合作的基础条件,在推展能源转型方面的起到更加最重要。世界必须标准协同发展,标准增进世界互联互通。

崔钢回应,虚拟世界电厂国际标准议案获批立项,标志着国家电网在新一代电力系统的虚拟世界电厂领域正处于国际排在地位,提高了我国制订能源转型国际标准的话语权,具备十分最重要的现实意义和将来的战略价值。涉及链接各显神通抢滩虚拟世界电厂从世界范围看,王宣元讲解,欧洲虚拟世界电厂探讨于源,主要目标是提升分布式电源并网友好智能互动性,打造出持续平稳发展的商业模式。

先后在欧盟第六、第七框架计划下积极开展了FENIX项目和TWENTIES项目,前者将大量的分布式电源单体成虚拟世界电厂,提升欧盟电力系统的经济性、可控性和安全性;后者的样板重点在于如何利用虚拟世界电厂构建热电联产、分布式电源和负荷的智能管理。北美虚拟世界电厂则源于荷,通过自动市场需求号召和能效管理,提升综合能源的利用效率。

比如,美国纽约州在能源改革愿景(REV)战略指导下积极开展了ConEd VPP项目,目的将用户外侧太阳能+储能系统集群友好关系并网,减少居民用电成本,提升电网调峰调频和应急号召能力;加利福尼亚州探寻分布式光伏的管理方式,还包括虚拟世界电厂和分布式能源供应商(DERP)如何参予电网运营和电力市场。澳洲近年投运了多项虚拟世界电厂样板工程,主要目标是减少用电成本,增进清洁能源消纳,提升澳洲电网稳定性,并与特斯拉公司牵头打造出AGL VPP样板工程,意图单体大量光伏电源和储能设备,应付分布式电源低渗透率带给的挑战,减少基础设施投资成本。


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