近日,，國際電工委員會(IEC)在北京召開“虛擬電廠”工作組會議,，對中國國家電網有限公司發(fā)起的《虛擬電廠用例》和《虛擬電廠架構與功能要求》兩項標準編制進行研討。什么是虛擬電廠?與此相關的標準又意味著什么?參與在京舉行的“能源轉型”高端論壇的專家,，對此進行了一一作答,。
可再生能源有“致命傷”
IEC副主席,、國網公司董事長舒印彪表示，能源轉型對電網的功能作用,、運行方式提出了“前所未有的挑戰(zhàn)”——風能,、太陽能等可再生能源，都具有隨機性,、間歇性,、波動性特征，大規(guī)模,、高比例接入電網,，帶來巨大調峰調頻壓力，導致系統(tǒng)轉動慣量弱化,，給電力系統(tǒng)平衡調節(jié)和電網安全穩(wěn)定運行帶來一系列新的挑戰(zhàn),。而且，過去一個大中型電網,，只需要接入幾十個,、幾百個電廠，從生產側到消費側單向送電;現在隨著新型能源技術發(fā)展和與數字技術的融合,，電網將接入數以千計,、甚至萬計的各類電源和大量的新型交互式用能設備，許多并網主體兼具生產者與消費者雙重身份,，電網運行的復雜性,、不確定性顯著增加。
如何應對此種挑戰(zhàn)?舒印彪給出的解決之道是,，適應能源轉型需要,，推動傳統(tǒng)電網從功能上向能源互聯(lián)網演進，從技術上向新一代電力系統(tǒng)升級,。而所謂“新一代電力系統(tǒng)”,，他解釋，將是具有廣泛互聯(lián),、智能互動,、靈活柔性、安全可控,、開放共享特征的新型電力系統(tǒng),，其物理特性,、結構形態(tài)、運行機理,、控制方式與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)存在明顯不同,，“是影響能源轉型持續(xù)縱深推進的關鍵”。
“一切問題的根源,，來自電力系統(tǒng)的發(fā),、供、用瞬時平衡特性,?！眹W冀北電力外聯(lián)部副主任高會杰表示。由于電力大規(guī)模存儲問題仍未解決,，從電氣發(fā)明至今,，電力系統(tǒng)一直呈現“即發(fā)即用”的基本特征。也就是說,，因為存不了,，就必須發(fā)多少，用多少,，發(fā),、供、用三個環(huán)節(jié)保持“瞬時平衡”,。
對火電等傳統(tǒng)發(fā)電方式來說,，這不是問題，因為火電出力多少,、何時出力,，可以人為調節(jié)自如。從電網角度,，這叫電網友好型發(fā)電,，“平滑出力”。
而以風電,、光伏發(fā)電為代表的可再生能源就完全不一樣了——何時有風,、何時有陽光，不以人的意志為轉移,，具有明顯的隨機性,、間歇性特點;而且，可再生能源發(fā)電出力,，往往跟用電負荷峰谷呈逆向分布,，也就是說，“你不需要用電的時候(負荷谷底),，它正好來勁;你最需要用電的時候(負荷高峰),，它卻沒有了,。”高會杰說,，在儲能技術完全突破之前,，這是可再生能源的“致命傷”。
看不見的電廠可能是更好的電廠
迄今為止,，所有針對可再生能源的技術努力,，核心就是試圖治愈這一“致命傷”;而“虛擬電廠”概念的提出及其實驗,，是這些努力中較新的一個,，也是較有可能獲終極突破的一個，所以被視為能源轉型的“詩和遠方”,。
虛擬電廠是什么?
多年致力于能源轉型戰(zhàn)略研究的中國工程院原副院長杜祥琬院士指出,，虛擬電廠不是傳統(tǒng)意義上的電廠，它相當于一個電力“智能管家”,，站在電網角度,，把風電、光伏發(fā)電等分布式能源通過儲能裝置組織起來,，形成穩(wěn)定,、可控的“大電廠”，便于處理與大電網之間的各種關系,。
國網冀北電力交易中心副總經理王宣元解釋,，所謂虛擬，體現在它并不具有實體存在的電廠形式,，卻真有一個電廠的功能,，而且是遠超傳統(tǒng)實體電廠的功能，因為它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間,、發(fā)電側和用電側之間的物理界限,。王宣元如此定義虛擬電廠：它是互聯(lián)網+源網荷儲售服一體化(即電源、電網,、負荷,、儲能、銷售,、服務的聚合體)的清潔智慧能源管理系統(tǒng),，是對多種分布式能源進行聚合、優(yōu)化控制和管理,，為電網提供調頻,、調峰等輔助服務，并能夠參與電力市場交易的技術和商業(yè)模式,。
說白了,，在這樣一個“看不見的電廠”里,，電力用戶是消費者，也可能是生產者,，也就是之前舒印彪所說“兼具生產者與消費者雙重身份的”并網主體,。比如一個擁有電動汽車的用戶，晚上電力相對富余,、電價也較低時給汽車充電;白天電力相對緊張,、電價也較高時可以余電上網，再賣給公共電網,，其實質是“激勵混合型產消者與電網實現友好互動”,。這就像電子商務平臺，由于是在“互聯(lián)網+”環(huán)境下,，你看不見商場,，卻可以在上面從事各種交易。
當然,，“電力交易只是虛擬電廠諸多功能中的一個,。”王宣元強調,，核心是源網荷儲售服一體化,，其中的電源，既可以是傳統(tǒng)的火電,，也可以是新興的風電,、光伏、生物質發(fā)電;既可以是大規(guī)模集中式發(fā)電,，也可以是分布式零散發(fā)電,，還可以是冷、熱,、儲能等其他能源形式,。虛擬電廠把它們“串聯(lián)”起來，基于互聯(lián)網和大數據,、云計算,、人工智能等技術，實現發(fā)電和用電自我調節(jié),，保持瞬時平衡,。比如，在繁華的城市樓宇群,，虛擬電廠可以實時監(jiān)測中央空調,、電動汽車等柔性可控負荷，環(huán)境參數以及分布式能源出力，圍繞用戶和系統(tǒng)需求,，自動調節(jié)并優(yōu)化響應質量,，減少電源和電網建設投資，在創(chuàng)造良好舒適生活環(huán)境的同時,，實現用戶和系統(tǒng),、技術和商業(yè)模式的雙贏。
首批國際標準將花落中國
虛擬電廠概念自1997年提出以來,，受到了歐洲,、北美和澳洲等廣泛關注;隨著近年來信息通訊技術(ICT)、分布式協(xié)調控制技術和智能計量技術的提高,，分布式電源,、儲能、電動汽車的快速發(fā)展,，工業(yè)領域逐漸表現出對虛擬電廠的極大需求并付諸工程實踐,。
由于虛擬電廠應用前景廣泛，全球主要國家都在搶占先機,，爭取戰(zhàn)略主動。其中,，相關標準制訂成為主導國際話語權的必爭之地,，正如舒印彪所言：“沒有標準化，能源轉型不可能成功,?！?/p>
此前的2017年10月，國網旗下冀北電力公司和中國電科院組成的專家團隊,，代表中國向IEC提交了《虛擬電廠用例》和《虛擬電廠架構與功能要求》兩項標準提案;經過激烈競爭,，順利通過了投票，并獲得德,、英,、法、瑞等成員國的加盟支持,，于2018年3月獲批正式立項,，成為IEC首批立項的虛擬電廠國際標準，意味著虛擬電廠首批標準將花落中國,。
IEC 1906年在倫敦成立,，是最具權威性的國際電工標準化機構。一個多世紀以來,，IEC累計發(fā)布電工領域國際標準7713項,，為促進電力及能源可持續(xù)發(fā)展作出了重要貢獻。近年來，IEC專門成立了一系列與能源轉型相關的技術委員會,，圍繞特高壓,、新能源、高壓直流輸電,、智能電網,、電動汽車等，制定了一批重要標準,，為全球能源轉型提供有力支撐,。
國家市場監(jiān)管總局標準創(chuàng)新管理司司長崔鋼認為，國際標準作為世界的“通用語言”,，是各國間互聯(lián)互通的基本規(guī)范,、是技術合作的基礎條件，在推動能源轉型方面的作用越來越重要,?！笆澜缧枰獦藴蕝f(xié)同發(fā)展，標準促進世界互聯(lián)互通,?！贝掬摫硎荆摂M電廠國際標準提案獲批立項,，標志著國家電網在新一代電力系統(tǒng)的虛擬電廠領域處于國際領跑地位,，提升了我國制定能源轉型國際標準的話語權，具有十分重要的現實意義和長遠的戰(zhàn)略價值,。
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各顯神通搶灘虛擬電廠
從世界范圍看,，王宣元介紹，歐洲虛擬電廠聚焦于“源”,，主要目標是提高分布式電源并網友好智能互動性,，打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式。先后在歐盟第六,、第七框架計劃下開展了FENIX項目和TWENTIES項目,，前者將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠，提高歐盟電力系統(tǒng)的經濟性,、可控性和安全性;后者的示范重點在于如何利用虛擬電廠實現熱電聯(lián)產,、分布式電源和負荷的智能管理。
北美虛擬電廠則起源于“荷”,，通過自動需求響應和能效管理,，提高綜合能源的利用效率。比如,，美國紐約州在能源改革愿景(REV)戰(zhàn)略指導下開展了ConEd VPP項目,，旨在將用戶側“太陽能+儲能”系統(tǒng)集群友好并網,，降低居民用電成本，提高電網調峰調頻和應急響應能力;加利福尼亞州探索分布式光伏的管理方式,，包括虛擬電廠和分布式能源供應商(DERP)如何參與電網運營和電力市場,。
澳洲近年投運了多項虛擬電廠示范工程，主要目標是降低用電成本,，促進清潔能源消納,，提高澳洲電網穩(wěn)定性，并與特斯拉公司聯(lián)合打造AGL VPP示范工程,，意在聚合大量光伏電源和儲能設備,，應對分布式電源高滲透率帶來的挑戰(zhàn)，降低基礎設施投資成本,。