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【新能实践】虚拟电厂如何推动“碳达峰碳中和”目标落地?

文章附图

什么?电厂还有虚拟的?

它能发电吗?建在哪里?

为什么称它是:未来能源市场

具有“颠覆性”的技术?


也许我们对虚拟电厂还不熟悉

但它已悄悄来到我们身边

并发挥着至关重要的作用


图片来自:热点行业


今年5月,国家电网在上海开展了国内首次基于虚拟电厂技术的电力需求响应行动,通过对用电侧的精准管控,实现了智慧减碳。


同一时间,包括工业企业、商业写字楼、储能电站、电动汽车充电站等在内的11536家电力用户参与行动。聚沙成塔,腾出来的负荷达到15万千瓦,成为一个虚拟的发电厂。


虚拟电厂控制界面


虚拟电厂顾名思义就是一座虚拟化的电厂,它并不像传统意义的电厂能够自身发电,但它起到了电厂的作用,将相对分散的源、网、荷、储等元素进行集成调控,形成一个黑匣子,对外既可以作为“正电厂”向系统供电,也可以作为“负电厂”消纳系统的电力,起到灵活的削峰填谷等作用。


以往的电力系统削峰填谷,基本是通过火电厂实现的,根据测算,满足5%的峰值负荷需要投资4000亿的电厂和配套电网;而通过虚拟电厂实现,建设、运营、激励等环节的投资只需要500-800亿元。


既然这么节约,为什么以前没有这么做?


因为虚拟电厂这个黑匣子,要实现上述功能,需要多方面的技术与政策支持,它需要有内部可控的资源,比如储能、充电桩等;需要有完善的机制,比如电力市场交易;需要有尖端的技术,实现黑匣子内部资源的控制和调度。


基于CPS的能效管理系统


渤海新能一直致力于相关技术的探索,自主研发的CPS能效管理系统,利用CPS系统可靠感知、实时传输、精准控制、可信服务的特点,搭建能源监控互动网络,将建筑物的空调、水温、防火报警等进行集中管理和优化控制,包括冷、热源的能量控制,空调系统的焓值控制、新风量控制、设备启、停时间和运行方式控制、温湿度设定控制、送风温度控制等内容。


通过预测室内外空气状态(温度、湿度、焓、CO2浓度等),把最小能耗量作为评价函数,来判断和确定所需提供的冷热量,冷热源和空调机、风机、水泵的运行台数,工作顺序和运行时间及空调系统运行方式,以达到最佳节能效果。该系统可实现楼宇用能设备的有效调节,助力需求侧快速响应。


虚拟电厂在中国还是一个崭新的概念,但虚拟电厂的特点符合中国电力发展的需求与方向,在中国有着广阔的发展前景。

空调需求响应系统,图片来源见水印


一是可以提高电网安全保障水平。当前我国中东部地区受电比例上升、大规模新能源接入、电力电子装备增加,对电力系统平衡、调节和支撑能力形成巨大压力。将需求侧分散资源聚沙成塔,发展虚拟电厂,与电网进行灵活、精准、智能化互动响应,有助于平抑电网峰谷差,提升电网安全保障水平。


二是可以降低用户用能成本。从江苏等地试点看,参与虚拟电厂后用户用能效率大幅提升,在降低电费的同时,还可以获取需求响应收益。如江苏南京试点项目平均提升用户能效20%;无锡试点项目提高园区整体综合能源利用率约3个百分点,降低用能成本2%,年收益约300万元。


图片来源:www.kehua.com


三是可以促进新能源消纳。近年来,我国新能源装机快速增长,2019年新增风电、光伏装机5255万千瓦,占全国新增装机的62.8%,但部分地区、部分时段弃风弃光弃水现象仍比较严重。发展虚拟电厂,将大大提升系统调节能力,降低“三弃”电量。


四是可以节约电厂和电网投资。我国电力峰谷差矛盾日益突出,各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时。


虚拟电厂发展过程中是分布式能源大规模接入的过程,也是分布式能源、新能源跟传统式能源竞争的过程,这需要合理的市场机制和监管措施。


随着国家对清洁能源和新兴技术发展的大力推动,虚拟电厂将成为智能电网和全球能源互联网建设中重要的能源聚合形式,具有广阔的发展空间。