近年來,我國正在加快能源轉型的步伐,截至2023年9月底,我國光伏發電裝機容量約5.2億千瓦,風電裝機容量約4.0億千瓦,為實現“雙碳”目標,未來我國的風光發電裝機量占比將進一步提高,風光發電出力不穩定的特性將會給電網帶來極大的沖擊,因此,需要運用虛擬電廠等新技術來提升源網荷儲靈活互動和需求側響應能力,推動構建新型電力系統。

2023年7月,中央全面深化改革委員會第二次會議審議通過《關于深化電力體制改革加快構建新型電力系統的指導意見》,強調了要健全適應新型電力系統的體制機制,推動加強電力技術創新、市場機制創新、商業模式創新。
虛擬電廠作為促進新能源消納的重要環節和電力商業模式創新的重要形式,將在新型電力系統下發揮重要的作用,因此而被鼓勵支持,也成為了近年來電力能源領域廣泛討論的熱門話題。
1 聚合資源,發展虛擬電廠創新模式
在“雙碳”目標的背景下,能源是主戰場,電力是主力軍,核心是構建新型電力系統,其關鍵的特征是以新能源為主體、多種電網形態并存,多級多層次有序運轉,以低碳、經濟與安全融合,向能源互聯網形態轉變。未來電力系統中,將會存在眾多分布式能源、交互式用能設備,具有容量小、數量多,參數各異等特點,難以直接參與電力系統運行。
虛擬電廠并非實體的電廠,而是一種基于先進信息統計技術和軟件系統,實現對分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動汽車、充電樁等分布式能源的聚合和協調優化的智能電網技術,可以對分散資源的靈活監測和調節,整體參與電能量交易和調峰、調頻、備用等輔助服務,促進新型電力系統源、網、荷、儲互動運行。

虛擬電廠的概念最早在20世紀90年代末被提出,經過二十多年的發展,世界各國已有一些探索成果。歐洲較早便開展了一系列分布式發電機組集中并網的試驗,在電力能源供給側探索更高效可靠的虛擬電廠模式,而美國、日本等國則更多在集成負荷資源方面,通過改變需求側來響應電力供應的變化,保障電網運行平穩。我國目前將以上兩種模式都納入虛擬電廠的典型應用場景,但現階段仍處在比較初步探索的階段,實際探索中以整合已有基于“源網荷儲”一體化的商業樓宇以及產業園區等需求側資源為主。
2 先行先試,探索源網荷儲應用場景
虛擬電廠概念作為源網荷儲一體化的實施路徑之一,其核心同樣是通過充分優化整合負荷資源,提高電力系統靈活調節的能力。近年來,隨著能源行業的不斷改革發展,業內已經掀起一波針對分布式發電、微電網、儲能、綜合能源服務等源網荷儲一體化關鍵技術的研究熱潮。
白云電氣集團在十多年前就已經開始對源網荷儲關鍵技術進行探索,2012年便以集團總部白云電氣科技大廈為應用場景,在德國漢諾威工業展上展出了智能微電網技術。

經過超過10年的不斷改造升級,聚合了屋頂光伏發電系統、儲能裝置、能源轉換裝置、負荷及保護裝置等,創新研發電力設備健康壽命評估系統、透明供電系統,打造光儲柔直一體化智能微網,并不斷推動新技術新應用的研發與試驗。目前,白云電氣科技大廈是廣州市首批甲級商務寫字樓,并在2023年通過復評,也是全國首批零碳數智樓宇試點單位、2023年零碳數智節能降碳五星級樓宇。

要進一步探索虛擬電廠的應用場景,需要以滿足電力系統和市場要求為導向,綜合運用先進的信息、控制、通信等技術,深度參與電力系統的供電調峰和消納填谷。

白云電氣集團旗下企業,基于電力設備的數據采集驅動、節能檢測、節能分析等模型自主開發了“綠色智慧能源管理系統平臺”,是廣州市首批“四化”賦能重點平臺,可提供電力設備的狀態監測、能效監測、能效分析比對、異常報警、用電負荷預測、智慧節能優化調控、電能質量分析等服務,目前已應用于工業制造、軌道交通、智能樓宇、智慧園區等場景,實現降本增效,賦能制造業數字化轉型、網絡化協同、智能化改造和綠色化提升,深化“云大物智移”等新技術與虛擬電廠的融合。
3 持續創新,打造綠色智慧園區標桿
依托于自身完整的電力裝備產品鏈,白云電氣集團基于專業的電力設計能力,打造了低碳智慧園區定制化解決方案,結合園區用能生產特點,園區優勢,利用光伏、微網等技術手段,通過一體化平臺全局協調控制,將具有代表性的光伏、充電站、電化學儲能站、冰水蓄冷儲能站、智慧園區、燃氣發電等統一接入平臺運營及管理,實現從全局視角掌握多個源網荷儲整體運行情況,實現聯動指揮調度,打造區域虛擬電廠,參與電力市場交易、需求側響應、碳管理及交易,實現與電網友好互動,實現低碳高效降低企業綜合用能成本。

白云電氣集團已與白云區高新投深入合作,圍繞軌道交通高端裝備產業,基于源網荷儲一體化、協調互動的數字化服務,實現能源流、碳流、信息流、價值流的“多流融合”,打造綠色智慧園區示范項目。園區將集合光伏、儲能、充電樁、數字化智慧能源管理系統為一體,采用BIPV光伏建筑一體化設計,每年將產出清潔電能超過300萬千瓦時,通過儲能系統谷充峰放的形式,優化園區用能結構,降低運營成本,推動產業綠色轉型升級,搭建高水平綠色技術創新生態。

目前,白云電氣集團及旗下企業正聯合相關科研院所推進基于人工智能的750V“光儲柔直充”分布式電源系統研究,打造“就地生產、就地消納、電網互動”的直流柔性配電系統,提升全流程的整體用能效率,推動工業園區、城市軌道交通等產業綠色、高效、低碳發展。
4 踐行雙碳,助力構建新型電力系統
“雙碳”背景下,構建安全、高效、低碳的新型電力系統,面對新能源的沖擊,加強需求側靈活性,實現源網荷儲聯動是必然選擇,虛擬電廠應運而生,虛擬電廠可以減少分布式資源無序發展應用對電網帶來的負面影響,發揮大量分散資源的規模效應,推動需求側調峰填谷提升能效減少用能成本。

盡管目前我國的虛擬電廠總體仍在萌芽培育時期,大部分應用處于試點示范階段,但電力能源行業數字化、智能化的轉型升級推進了虛擬電廠相關技術的快速發展,為虛擬電廠產業的發展提供了良好的技術基礎和應用環境。
白云電氣集團將始終以客戶需求為導向,以堅實的產業、完整的產品鏈為基礎,充分利用“云計算、大數據、物聯網、人工智能、移動互聯網”等技術,圍繞國家雙碳目標,持續打造“數字化、電力電子、定制化解決方案”三大能力,以“安全、高效、低碳”三大核心為驅動力,大力發展源網荷儲一體化綠色智慧能源,助力構建新型電力系統,致力于成為綠色智慧能源的踐行和引領者。