概念
虚拟电厂（Virtual Power Plant，VPP）是一种创新的能源管理系统，它通过先进的信息通信技术和软件系统，将分散的分布式能源资源（DER），如分布式发电机组（如风力、太阳能等可再生能源）、储能系统、可控负荷（如智能家电）、电动汽车等，进行聚合和协调优化。
以下是对虚拟电厂的详细介绍：
- 基本概念 ：
- 虚拟电厂并非传统意义上的物理电厂，而是一个电源协调管理系统，其核心理念是"通信"和"聚合"。
- 它通过技术手段将这些分散的能源资源整合起来，使其能够作为一个整体参与电力市场和电网运行。
- 主要功能 ：
- 聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。
- 提高能源利用效率，破解绿色能源消纳难题，释放分布式资源可调节潜力。
- 增强电网稳定性，为电网提供灵活可靠的电力支持，提供更加可靠和高质量的电力服务。
- 促进可再生能源发展，降低新能源发电成本，提高新能源的竞争力。
- 关键技术 ：
- 协调控制技术：实现对分布式能源资源的灵活调度和协调控制。
- 智能计量技术：对设备运行状况进行实时监测、故障预警和优化控制。
- 信息通信技术：实现分布式能源资源与虚拟电厂系统之间的信息交互和通信。
- 市场潜力与发展 ：
- 随着全球能源紧缺、环境污染等问题的日益突出，虚拟电厂作为解决这些问题的有效途径之一，具有巨大的市场潜力。
- 中国作为全球最大的能源消费国之一，虚拟电厂的发展对于实现双碳目标具有重要意义。据预测，到2025年，我国虚拟电厂市场规模将达到102亿元。
- 发展阶段 ：
- 虚拟电厂按照发展阶段可划分为合约型（邀约型）、市场型和自主型三大类。目前，国内虚拟电厂仍处于概念验证和试点示范阶段，以合约型为主。
- 实际应用 ：
- 国内首个城市级虚拟电厂已在烟台投用，并完成接入可调负荷资源池近百兆瓦。
应用场景
虚拟电厂的应用场景非常丰富，其通过数字化技术将多种能源资源进行协调、优化调度和管理，形成了一种新型能源供应网络。以下是虚拟电厂的主要应用场景，结合文章中的相关数字和信息进行清晰归纳：
- 能源储备的应用场景 ：
- 虚拟电厂通过对多种能源的预测和协调，提高能源利用率，降低运营成本。例如，利用数字化技术对能源的实时监测和可视化管理，避免能源浪费和电网压力过大等问题。
- 全局化的视角可以协调不同地区、不同类型、不同规模的能源资源，遵循规划和市场规则，实现能源供给和需求的匹配。
- 能效提升的应用场景 ：
- 虚拟电厂可以聚合分布式能源资源，通过智能调度和控制，实现能源的高效利用和能效提升。例如，在新能源大规模发展的背景下，虚拟电厂可以优化新能源的消纳，减少弃风、弃光现象。
- 能源协调的应用场景 ：
- 虚拟电厂在缓解极端天气下电力供需矛盾、提升新型电力系统灵活调节能力方面发挥重要作用。通过协调优化分布式能源资源，可以平衡电网负荷，减少电力短缺或过剩的风险。
- 虚拟电厂还可以促进分布式新能源并网消纳，提高可再生能源的利用率。例如，德国Next Kraftwerke虚拟电厂能源交易量约15.1亿kWh，营业额达到6.3亿欧元，充分展示了虚拟电厂在能源协调方面的巨大潜力。
- 安全运营的应用场景 ：
- 虚拟电厂具有较强的安全和稳定性，能够支持运营商和消费者请求。通过对信息的全方位监测，实现对系统运行状况的快速响应和管理。
- 利用智能电网技术，虚拟电厂可以对能源生产、输送、分配和消耗等环节进行即时监视和管理，实现全方面的电力安全控制，如短路保护、超负荷保护、相序保护等。
- 服务用户开展多元化用能 ：
- 虚拟电厂可以为用户提供多元化的用能服务。例如，在电动汽车充电方面，虚拟电厂可以通过智能调度和控制，优化电动汽车的充电时间和充电地点，减少电网负荷压力。
- 国内外实践案例 ：
- 国内外已有多个成功的虚拟电厂实践案例。例如，深圳、冀北、上海等地的虚拟电厂项目，在促进新能源消纳、提高能效、增强电网稳定性等方面取得了显著成效。冀北虚拟电厂累计消纳新能源电量3412万千瓦时，度电收益0.183元，运营商和用户总收益624.2万元。