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文檔簡(jiǎn)介
虛擬電廠建設(shè)方案虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)PART
THREEPART
TOURPART
TWOPART
ONECONTENTS虛擬電廠的功能虛擬電廠的概念虛擬電廠的發(fā)展虛擬發(fā)電廠的概念虛擬電廠的概念虛擬電廠技術(shù)(VPP,Virtual
Power
Plant),是將
電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,通過(guò)虛擬電
廠的控制中心,合并作為一個(gè)特別整體參與電網(wǎng)運(yùn)
行。在虛擬電廠中,每一部分均與控制中心相連,通過(guò)
智能電網(wǎng)的雙向信息傳送,進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度協(xié)調(diào)機(jī)端
潮流、受端負(fù)荷以及儲(chǔ)能系統(tǒng),以達(dá)到降低發(fā)電損
耗、減少溫室氣體排放、優(yōu)化資源利用、降低電網(wǎng)
峰值負(fù)荷和提高供電可靠性的目的。虛擬發(fā)電廠控制中心光伏發(fā)電系統(tǒng)工業(yè)區(qū)風(fēng)電場(chǎng)圖中包含著能量網(wǎng)和信息網(wǎng)2張網(wǎng)絡(luò)。實(shí)線表示的能量網(wǎng)即電力傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)連接著風(fēng)電場(chǎng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、火電
機(jī)組等不同形式的發(fā)電單元,以及城
市、工業(yè)區(qū)等不同類型的用電負(fù)荷單元。這些發(fā)電和用電單元通過(guò)由虛
線代表的信息網(wǎng)與虛擬發(fā)電廠控制中心連接能實(shí)現(xiàn)控制中心與各單元之間的雙向通信。虛擬電廠的概念火電
機(jī)組城
市虛擬電廠的功能虛擬電廠的功能特征由虛擬電廠的概念可知,在技術(shù)層面,
虛擬電廠控制中心應(yīng)具有如下功能:1)網(wǎng)絡(luò)通信及管理功能。建立控制中心與區(qū)域內(nèi)各對(duì)象之間的雙向信息連接,從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層等各個(gè)層面保證數(shù)據(jù)通信的快捷與暢通。2)發(fā)電管理功能。監(jiān)視區(qū)域內(nèi)各發(fā)電單元的運(yùn)行及出力狀況,并在線實(shí)施區(qū)域內(nèi)發(fā)電單元的優(yōu)化調(diào)度。虛擬電廠的功能特征由虛擬電廠的概念可知,在技術(shù)層面,
虛擬電廠控制中心應(yīng)具有如下功能:3)新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)功能。綜合短期及中長(zhǎng)期氣象數(shù)據(jù)及預(yù)報(bào)信息,對(duì)區(qū)域內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組等的輸出功率做出較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。4
)用電負(fù)荷預(yù)測(cè)及管理功能。對(duì)區(qū)域內(nèi)的用電符合進(jìn)行較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),對(duì)多種因素對(duì)負(fù)荷需求的影響規(guī)律進(jìn)行分析,并且具有對(duì)整個(gè)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的功能。虛擬電廠的功能特征由虛擬電廠的概念可知,在技術(shù)層面,
虛擬電廠控制中心應(yīng)具有如下功能:5)數(shù)據(jù)管理及分析功能。采集并分析處理區(qū)域中各對(duì)象的運(yùn)行數(shù)據(jù),如發(fā)電機(jī)組的出力和運(yùn)行效率、用電負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律等,并能對(duì)這些數(shù)據(jù)提供有效的檢
索和調(diào)用手段。6)電力市場(chǎng)中的經(jīng)營(yíng)能力。包括建立區(qū)域內(nèi)的發(fā)電費(fèi)用、用電收益及安全約束模型,進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,收集市場(chǎng)情報(bào)、制訂發(fā)電計(jì)劃、簽訂中遠(yuǎn)期市場(chǎng)交易合同等。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù):協(xié)調(diào)控制技術(shù)虛擬電廠的運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)可以分為:1)集中控制2)集中-分散控制3)完全分散控制第1類是集中控制結(jié)構(gòu),如圖所示。該結(jié)構(gòu)中,控制中心掌握著所涉及的所有發(fā)電或用電單元的完整信息,并擁有對(duì)所有單
元的完全控制權(quán),對(duì)每一個(gè)單元制定發(fā)電或
用電方案。在此種結(jié)構(gòu)下控制中心具有最強(qiáng)的控制力和靈活多樣的控制手段
,其代價(jià)是巨大的通信
流量及繁重的運(yùn)算負(fù)荷,且兼容與擴(kuò)展性較發(fā)電單元發(fā)電單元虛擬發(fā)電廠用電單元用電單元
發(fā)電單元虛擬發(fā)電廠運(yùn)行控制結(jié)構(gòu):協(xié)調(diào)控制技術(shù)差。用電單元發(fā)電單元控制中心第2類是集中-分散控制結(jié)構(gòu),如圖所示。該結(jié)構(gòu)中,虛擬電廠被分為2個(gè)層級(jí),下層的本地控制中心管理轄區(qū)內(nèi)有有限個(gè)發(fā)電或用電單元,再由這些本地控制中心將信息反
饋給上一層的虛擬電廠控制中心。虛擬電廠控制中心首先將任務(wù)分解并分配到各本地控制中心,然后本地控制中心負(fù)責(zé)制定每一個(gè)
單元的發(fā)電或用電具體方案。相對(duì)于集中控制結(jié)構(gòu),集中-分散控制結(jié)構(gòu)中的一部分運(yùn)行控制功能下移到本地控制中
心,而虛擬電廠控制中心則將工作重心轉(zhuǎn)移
到依據(jù)用戶需求和市場(chǎng)規(guī)則的能量?jī)?yōu)化調(diào)度
方面,有助于改善集中控制方式下的數(shù)據(jù)擁堵和擴(kuò)展性差的問(wèn)題。虛擬發(fā)電廠運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)虛擬發(fā)電廠
控制中心本地虛擬發(fā)電廠本地虛擬發(fā)電廠本地虛擬發(fā)電廠用電單元發(fā)電單元發(fā)電單元第3類是完全分散控制結(jié)構(gòu),如圖所示。在該結(jié)構(gòu)中,虛擬發(fā)電廠被劃分為彼此相互通信的、自治且智能的子系統(tǒng),各子系統(tǒng)通
過(guò)其智能代理的協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)原本由控制中心完成的任務(wù),控制中心則簡(jiǎn)化為數(shù)據(jù)交換
與處理中心。各智能代理通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信獲知其他子系統(tǒng)的部分信息,基于這些信息自行其對(duì)應(yīng)子系統(tǒng)
中所有單元的發(fā)電或用電方案,并更新本子系統(tǒng)的部分信息。由于在該結(jié)構(gòu)下,各子系
統(tǒng)之間存在相互影響,因此每個(gè)單元的發(fā)電或用電方案可能需要若干次迭代的通信和決策過(guò)程才能最終確定。用電單元發(fā)電單元用電單元智能
代理智能代理發(fā)電單元發(fā)電單元:用電單元發(fā)電單元虛擬發(fā)電廠運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)交換
與處理中心智能
代理發(fā)電單元發(fā)電單元第3類是完全分散控制結(jié)構(gòu),如圖所示。相比前2種結(jié)構(gòu),完全分散控制結(jié)構(gòu)具有更好的可擴(kuò)展性和開(kāi)放性,但是該結(jié)構(gòu)對(duì)虛
擬發(fā)電廠內(nèi)各發(fā)電或用電單元及由其組成的子系統(tǒng)提出很高的要求,需要具備日常
運(yùn)行管理、故障診斷與響應(yīng)等較復(fù)雜的功能。用電單元發(fā)電單元用電單元智能
代理智能代理發(fā)電單元發(fā)電單元用電單元發(fā)電單元虛擬發(fā)電廠運(yùn)行控制結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)交換
與處理中心智能
代理發(fā)電單元發(fā)電單元虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù):信息通訊技術(shù)虛擬電廠要采用融合能源流與信息流的雙向通信技術(shù),
控制中心不僅可以接受各單元的當(dāng)前狀態(tài)信息,而且能
夠向控制目標(biāo)發(fā)送控制信號(hào)。應(yīng)用于虛擬電廠中的通信
技術(shù)主要基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù),如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)、虛
擬專用網(wǎng)絡(luò)、電力線路載波技術(shù)和無(wú)線技術(shù)。根據(jù)不同
場(chǎng)合和要求,虛擬電廠要應(yīng)用不同的通信技術(shù)。在歐洲
進(jìn)行的一些虛擬電廠項(xiàng)目中,主要應(yīng)用有互聯(lián)網(wǎng)虛擬專
用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、
GPRS
技術(shù)和IEC104協(xié)議通
信技術(shù)等。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù):智能計(jì)量技術(shù)智能計(jì)量技術(shù)是虛擬電廠發(fā)展中設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的重要環(huán)
節(jié),是實(shí)現(xiàn)虛擬電廠控制技術(shù)的基礎(chǔ)。智能計(jì)量最基本
的作用是自動(dòng)測(cè)量和讀取用戶住宅內(nèi)的電、熱、氣、水
的消耗量和生產(chǎn)量,即自動(dòng)抄表技術(shù),以此來(lái)作為虛擬
電廠提供電源盒需求側(cè)的信息來(lái)源。虛擬電廠的發(fā)展虛擬電廠的國(guó)外發(fā)展目前,
VPP
技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有著較為成熟的
發(fā)展,在歐美各國(guó)已有一些可供借鑒的小規(guī)模示范項(xiàng)目。自2001年起歐洲各國(guó)就開(kāi)始開(kāi)展以集成
中小型分布式發(fā)電單元為主要目標(biāo)的虛擬發(fā)電廠
研究項(xiàng)目,參與的國(guó)家包括德國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)、丹麥等?,F(xiàn)已實(shí)施的虛擬電廠項(xiàng)目包括:
德國(guó)卡塞爾大學(xué)太陽(yáng)能供應(yīng)技術(shù)研究所的試點(diǎn)項(xiàng)目、歐盟虛擬燃料電池電廠項(xiàng)目、歐盟FENIX項(xiàng)目等。虛擬電廠的國(guó)內(nèi)發(fā)展2017年5月24日,世界上首套大規(guī)模“源網(wǎng)荷互動(dòng)”系統(tǒng)在江蘇投運(yùn),它的投運(yùn),也相當(dāng)于我國(guó)擁有了世
界上最大規(guī)模容量的“虛擬電廠”。這套系統(tǒng)通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+電網(wǎng)”的技術(shù),實(shí)現(xiàn)調(diào)控電廠發(fā)電的同時(shí),也能調(diào)控用戶用電,讓兩邊都在不停變
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