你对虚拟电厂的了解有多少？

虚拟电厂（Virtual Power Plant，VPP）是一种智能电网技术，通过先进的信息通信技术和软件系统，将分布式电源、储能系统、可控负荷等多种分布式能源资源（Distributed Energy Resources，DER）聚合起来，进行协调优化控制，以实现对传统电厂功能的模拟或替代。

1. 构成要素

分布式电源（DG）

包括太阳能光伏发电、风力发电、微型燃气轮机、生物质能发电等多种形式。这些分布式电源具有分散性、间歇性等特点。例如，太阳能光伏发电依赖于日照，只有在白天有阳光时才能发电，且发电功率会随着天气、云层等因素的变化而波动；风力发电则取决于风力资源，风速不稳定会导致发电功率不稳定。

储能系统

常见的有电池储能（如锂离子电池）、蓄热蓄冷储能等。储能系统的主要作用是在能源产生过剩时储存能量，在能源不足或需求高峰时释放能量。以电池储能为例，当分布式电源发电功率较高，而电网需求较低时，电池可以充电存储电能；当分布式电源发电功率不足或者电网出现高峰负荷时，电池可以放电补充电能，起到削峰填谷的作用。

可控负荷

主要包括智能电器设备、电动汽车充电桩等。这些可控负荷可以根据电网的调度信号调整自身的用电功率。例如，智能空调可以在电网需求高峰时，通过调整温度设定值或者运行模式，减少自身的用电功率；电动汽车充电桩可以根据电网的指令，在合适的时间进行充电或者暂停充电。

2. 工作原理

信息采集与通信

虚拟电厂通过安装在各个分布式能源资源（DER）和可控负荷上的传感器、智能电表等设备，实时采集发电功率、用电功率、储能状态等各种数据。这些数据通过高速通信网络（如光纤、电力线载波通信、无线通信等）传输到虚拟电厂的控制中心。

聚合与建模

控制中心接收到数据后，对分布式能源资源和可控负荷进行聚合建模。根据它们的物理特性、运行特性和约束条件，构建虚拟电厂的数学模型，以便进行优化控制和调度。例如，对于分布式电源，需要考虑其发电功率曲线、最大最小发电功率限制等；对于储能系统，需要考虑其充放电效率、最大充放电功率和容量限制等；对于可控负荷，需要考虑其可调节范围、响应时间等。

优化控制与调度

根据电力市场需求、电网运行状态和用户侧需求等多种因素，虚拟电厂的控制中心利用优化算法（如线性规划、动态规划、智能算法等）对聚合后的资源进行优化控制和调度。在电力市场价格较高或者电网供应紧张时，控制中心可以调度分布式电源增加发电功率、储能系统释放电能、可控负荷减少用电功率，以向电网输送更多的电力；在电力市场价格较低或者电网供应过剩时，可以安排分布式电源减少发电功率（如果可能）、储能系统充电、可控负荷适当增加用电功率，以充分利用清洁能源，降低发电成本。

3. 功能与应用场景

电网调节功能

削峰填谷：在用电高峰时段，虚拟电厂通过控制分布式电源和储能系统放电，以及减少可控负荷的用电，降低电网的峰值负荷；在用电低谷时段，储存多余的电能或者增加可控负荷的用电，提高电网的低谷负荷，从而减小电网负荷峰谷差，提高电网运行的稳定性和经济性。

频率调节：当电网频率发生波动时，虚拟电厂可以快速响应。例如，当电网频率下降时，虚拟电厂可以迅速增加分布式电源的发电功率、释放储能系统的电能，以提高电网的频率；反之，当电网频率上升时，可以减少发电功率或吸收电能，使电网频率恢复正常。

电压调节：虚拟电厂能够通过控制分布式电源的无功功率输出、储能系统的无功调节功能等，对电网电压进行调节，维持电网电压的稳定。

参与电力市场交易

电能交易：虚拟电厂可以作为一个独立的发电主体参与电能市场交易。在电价较高时，将聚合后的电能销售给电网或者其他电力用户，获取经济利益；在电价较低时，从市场购买电能储存或者自用。

辅助服务交易：为电网提供调频、调峰、备用等辅助服务，并获得相应的报酬。例如，虚拟电厂可以参与电网的备用容量市场，提供应急发电或者应急响应服务，在电网出现故障或者紧急情况时，快速启动分布式电源和储能系统，保障电网的安全稳定运行。

4. 优势

提高能源利用效率：通过整合多种分布式能源资源，实现了能源的优化配置和互补利用。例如，将太阳能和风能等间歇性电源与储能系统结合，可以有效减少弃光、弃风现象，提高可再生能源的利用比例。

增强电网的灵活性和可靠性：虚拟电厂能够快速响应电网的需求变化，提供多种辅助服务，增强了电网应对突发情况和分布式电源间歇性的能力，提高了电网的可靠性和灵活性。

降低能源成本：通过优化调度分布式能源资源和可控负荷，降低了发电成本和电网运行成本。例如，利用储能系统在电价低谷时储存电能，在电价高峰时使用，可以降低用户的用电成本；同时，减少了对传统集中式发电的依赖，降低了发电侧的成本。

促进可再生能源的消纳：虚拟电厂为可再生能源的大规模接入提供了有效的解决方案，有助于解决可再生能源间歇性、波动性带来的电网消纳难题，推动能源转型和可持续发展。

安科瑞电气股份有限公司生产的ACCU-100 是一款应用于微电网、分布式发电和储能等领域的智能协调控制器，可接入光伏系统、风力发电系统、储能系统以及充电桩等设备，通过全天候数据采集来分析微电网系统，监测各设备的运行状态和健康状况，并以安全经济优化运行为目标，获取最优控制策略，实施调节控制，实现微电网的分布式能源、储能系统和负荷的实时动态调节功能，促进新能源消纳，提高电网运行稳定性，补偿负荷波动，同时实现微电网的需求管理，提高运行效率，降低供电成本，保障微电网的安全、可靠和经济运行。

功能特点：

数据采集：支持串口、以太网等多通道实时运行，可满足各类风电、光伏逆变器和储能设备的接入需求. 

通讯管理：支持 Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT 等通信规约，可实现云边协同，结合安科瑞智慧能源管理云平台进行远程运维、OTA 升级、就地 / 远程切换以及本地人机交互等功能. 

边缘计算：具备灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、逻辑控制、断点续传、数据加密以及 4G 路由等能力. 

策略管理：支持防逆流、计划曲线、削峰填谷、需量控制、有功 / 无功控制、光储协调等功能，并且支持策略定制，可满足不同用户在多地区、多电价环境下的策略运行模式需求. 

系统安全：采用基于不可信模型设计的用户权限控制，防止非法用户侵入，同时运用数据加密和数据安全验证技术，通过数据标定与防篡改机制，保证数据的固证和可追溯性. 

运行安全：能够采集分析全站信号和测量数据，包括电池、温控和消防等，实现运行安全的预警预测功能. 

安装方式： 采用标准导轨安装方式，装置连接上网线后，LINK 指示灯会亮起，当有数据传输时闪烁，SPEED 指示灯在 100Mb/s 时会持续点亮，在 10Mb/s 时则会关闭，接收数据时 RX 指示灯闪烁，发送数据时 TX 指示灯闪烁，导轨卡座可安装于后板和底板. 

运营模式和控制策略：手动策略：支持手动进行微电网并离网切换，以及对分布式发电、储能、可调设备指令下发等遥控动作。 计划曲线：用户可依据当地分时电价自行配置电价模板，设定不同时段内储能的充放功率，组成削峰填谷策略模版，还可按日、按周配置策略模版，以适应多地区、多电价环境下的策略运行模式。 

需量控制：通过在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集需量值，当需量值达到限制值时触发需量控制，系统根据配置参数对储能做减小充电、放电、降低充电桩充电功率或者降低可调负荷用电功率等动作。 

动态扩容：在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集变压器负载率，当负载率达到限制值时触发保护，系统根据配置参数对储能做减小充电、放电、降低充电桩充电功率或者降低可调负荷用电功率等动作。 

防逆流控制：在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集逆功率数据，当出现反向功率且达到限制值时，系统根据配置参数对储能做静置、减小放电、充电或者光伏降功率等动作，若要实现响应更快、更靠谱的保护，还可加上逆功率保护装置，检测到逆流立即跳闸保护 。 

备电功能：EMS 协调控制执行对储能系统 SOC 保护，使储能系统在设定的 SOC 范围内运行，并预留一定的电量区间用于备电容量，该容量可自定义设置，能在电网断电时给负载紧急供电。

作者介绍：

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

Tel:137/7441/3253（V同号）

审核编辑 黄宇