中國儲能網(wǎng)訊：虛擬電廠是一種新型電力系統(tǒng)，可對大規(guī)模新能源電力進(jìn)行高效利用，是電力行業(yè)未來極具潛力的發(fā)展方向。虛擬電廠現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r如何？如何發(fā)揮虛擬電廠的價值？未來該從哪些方面進(jìn)一步挖掘潛力？······聚焦行業(yè)熱點，我們的“朋友圈”在暢聊。從本期開始，朗新研究院將陸續(xù)刊發(fā)三位作者從不同角度對【虛擬電廠】的總結(jié)思考、洞察分析，來一場熱點“暢聊局”，敬請關(guān)注，也歡迎留言和我們分享您的思考和見解~
上周我們已相繼刊發(fā)《“虛擬電廠大家談” | 走進(jìn)虛擬電廠——綜述篇》、《“虛擬電廠大家談” | 走進(jìn)虛擬電廠——商業(yè)篇》，本期我們將與作者一起，從技術(shù)層面探討虛擬電廠建設(shè)。
導(dǎo)語
虛擬電廠是典型的技術(shù)驅(qū)動的業(yè)務(wù)，普通的社會化企業(yè)如果要布局虛擬電廠，需要具備并培育哪些技術(shù)能力？文章在傳統(tǒng)虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字化、智能化、區(qū)塊鏈等新技術(shù)發(fā)展趨勢，從一般的社會化虛擬電廠運營商的角度，提出了構(gòu)建虛擬電廠的“四大核心技術(shù)體系”和“一體兩面”的技術(shù)平臺。
模式改變，提升虛擬電廠技術(shù)門檻
在討論虛擬電廠的時候，常常會有人提出一個問題：虛擬電廠和需求響應(yīng)有什么區(qū)別，是不是一回事？我們可以看到，一些專家也會把虛擬電廠形容為需求響應(yīng)升級版。
其實叫什么并不重要，搞清楚“原來的需求響應(yīng)是做什么，怎么做的？”、“現(xiàn)在的虛擬電廠又能做什么，怎么做的？”才是關(guān)鍵。由于兩者的應(yīng)用場景和業(yè)務(wù)模式的不同，對于技術(shù)和能力的要求也天差地別。
目前已經(jīng)開展的所謂虛擬電廠業(yè)務(wù)，主要是邀約型需求響應(yīng)，削峰填谷。
虛擬電廠運營商建立一個平臺，把各類可調(diào)負(fù)荷資源匯聚，根據(jù)電網(wǎng)削峰填谷的需求，進(jìn)行線上填報，等電網(wǎng)計劃下發(fā)，再執(zhí)行反饋，類似于線上工單派單系統(tǒng)。電網(wǎng)提前幾天或幾周把給調(diào)度指令計劃發(fā)下來，負(fù)荷集成商或者虛擬電廠運營商會把計劃告訴客戶，即哪些時段需要把負(fù)荷停掉，把用電負(fù)荷降下來。這種模式對于調(diào)節(jié)的時間尺度和調(diào)節(jié)精度要求都不高。
這種情況下的虛擬電廠技術(shù)平臺的作用并不明顯，甚至依靠個人經(jīng)驗，簡單粗暴地人工通斷就可以達(dá)到調(diào)節(jié)效果。
建設(shè)新型電力系統(tǒng)和電力市場開放，虛擬電廠可調(diào)能力比火電廠調(diào)節(jié)能力更強、更快、更精準(zhǔn)。
在該背景下，虛擬電廠運營商的商業(yè)模式不只是參與需求響應(yīng)，還可以通過輔助市場和現(xiàn)貨市場進(jìn)行盈利。虛擬電廠運營商會和客戶簽約、授權(quán)，判斷哪些設(shè)備可以作為可調(diào)負(fù)荷，在尖峰負(fù)荷時刻，可以對負(fù)荷進(jìn)行多大程度地調(diào)節(jié)和控制，這樣就可以通過邊緣智能網(wǎng)關(guān)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
這種模式就要求虛擬電廠需要具備高標(biāo)準(zhǔn)的通信、調(diào)控、計量、安全防護(hù)等技術(shù)要求，虛擬電廠運營商如果不掌握相關(guān)資源聚合建模、智能調(diào)度和靈活交易策略等“黑科技”，根本無法完成相關(guān)交易。這種情況下，虛擬電廠運營商就必須考慮依托物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，打造自己的虛擬電廠技術(shù)支撐平臺。
四大核心，構(gòu)建虛擬電廠技術(shù)體系
在有關(guān)虛擬電廠的書籍或文章中，都將虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)為計量技術(shù)、通信技術(shù)、智能調(diào)度決策技術(shù)和信息安全防護(hù)技術(shù)等。這些技術(shù)無疑是虛擬電廠得以推廣應(yīng)用的前提，但這些技術(shù)是針對市場建設(shè)者或相關(guān)科研院所提出的，實際上計量技術(shù)、通信技術(shù)和信息安全防護(hù)技術(shù)并非虛擬電廠的運營商們研究的范疇。運營商們只要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求采購設(shè)備或技術(shù)應(yīng)用即可。
因此，我們根據(jù)規(guī)?；脩魝?cè)資源參與電網(wǎng)互動調(diào)節(jié)的應(yīng)用需求，將一般的社會化虛擬電廠運營商所需要的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)為四個方面：
1、資源動態(tài)聚合技術(shù)。虛擬電廠參與電網(wǎng)的每一次調(diào)節(jié)互動，都需要根據(jù)調(diào)節(jié)的目的和性能指標(biāo)要求等對所聚合的資源進(jìn)行選擇，并計算需要參與的資源數(shù)量。由于聚合的資源狀態(tài)（如發(fā)電、儲能荷電狀態(tài)、負(fù)荷或運行成本）都處于實時變化之中，因此虛擬電廠的每一次聚合都是動態(tài)的。當(dāng)虛擬電廠在市場中的任務(wù)完成后，在下一項任務(wù)的計劃階段又必須重新聚合。這一切決策有賴于可調(diào)節(jié)潛力分析、負(fù)荷預(yù)測、動態(tài)調(diào)節(jié)能力等算力支持，如果沒有高效的算法模型支撐是不可能完成的。
2、靈活市場交易技術(shù)。在未來的電力市場中，虛擬電廠可以同時參與現(xiàn)貨交易、需求響應(yīng)和輔助服務(wù)等各類電力交易品種。而每參加一項交易，必然影響到另一項交易的交付。同時，在參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)交易的同時，也要考慮資源所有者的正常生產(chǎn)和商業(yè)活動安排。因此虛擬電廠參與每一項交易，都需要在綜合上述因素的基礎(chǔ)上，以最大收益為目標(biāo)函數(shù)，通過算法求解交易的數(shù)量和價格。
3、高效協(xié)同控制技術(shù)。虛擬電廠的可調(diào)節(jié)資源數(shù)量規(guī)模大、分布分散，且大多涉及用戶的生產(chǎn)生活安全，因此虛擬電廠的調(diào)節(jié)控制強調(diào)平臺與資源主體的協(xié)同控制，在技術(shù)上通常采用“云邊”協(xié)同的物聯(lián)體系架構(gòu)，由平臺評估虛擬電廠內(nèi)部分布式源、用電負(fù)荷、分布式儲能等各類資源情況，制定多能互濟(jì)、優(yōu)化運行策略，下發(fā)到邊緣網(wǎng)關(guān)，由邊緣網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)相關(guān)資源系統(tǒng)調(diào)節(jié)、調(diào)控。
4、通信承載優(yōu)化技術(shù)。虛擬電廠技術(shù)平臺上接電網(wǎng)調(diào)度和交易中心，下接各類可調(diào)節(jié)資源的工業(yè)控制系統(tǒng)。一方面要滿足各種異構(gòu)資源系統(tǒng)對于電網(wǎng)調(diào)節(jié)秒級，甚至毫秒級的響應(yīng)要求；另一方面要滿足虛擬電廠通過公網(wǎng)與電網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)的通信安全要求。因此在滿足基礎(chǔ)物聯(lián)和通信技術(shù)外，更需要基于“云管邊端”靈活的物聯(lián)體系架構(gòu)，持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)通信承載技術(shù)，提升虛擬電廠的性能參數(shù)，以獲得更高的響應(yīng)收益和系統(tǒng)安全防護(hù)能力。
從上述虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)可以看出，虛擬電廠核心技術(shù)的本質(zhì)是運營商基于對自己所聚合資源充分了解的基礎(chǔ)上，運用模型算法獲得相關(guān)調(diào)控和交易決策的能力。因此可以說虛擬電廠運營商的企業(yè)是算法驅(qū)動的公司，算力是虛擬電廠技術(shù)的真正內(nèi)涵。
一體兩面，打造虛擬電廠技術(shù)平臺
虛擬電廠技術(shù)平臺作為運營商實現(xiàn)其商業(yè)運營的載體，除了支撐可調(diào)節(jié)資源的運行調(diào)控，還要支撐虛擬電廠的商業(yè)運作，因此其包括虛擬電廠運營管理和可調(diào)節(jié)資源運行調(diào)控“一體兩面”的雙重應(yīng)用。
虛擬電廠運行調(diào)控平臺。通過先進(jìn)的能源物聯(lián)、通信、控制等技術(shù)聚合分布式能源、可調(diào)負(fù)荷、用戶側(cè)儲能、充換電站等不同類型的可調(diào)節(jié)資源，依托智能AI算法實現(xiàn)資源動態(tài)聚合和智能交易，并根據(jù)電網(wǎng)調(diào)節(jié)互動要求，實現(xiàn)相關(guān)資源系統(tǒng)從毫秒級、秒級、分鐘級和小時級別等多時空尺度的各類調(diào)節(jié)、調(diào)控產(chǎn)品交付。
虛擬電廠運營管理平臺。作為虛擬電廠運營商實現(xiàn)各類資源主體管理和商業(yè)變現(xiàn)的平臺。一方面對接電力交易中心，組織資源主體參與各類電力市場交易，并完成相關(guān)結(jié)算和利益分配；另一方面依托平臺所積累的技術(shù)、產(chǎn)品和數(shù)據(jù)資源，對接各細(xì)分資源聚合商、售電公司、配售公司、投融資機構(gòu)等產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)生態(tài)，為其提供個性化、定制化的產(chǎn)品、產(chǎn)品組合或場景化應(yīng)用，實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+虛擬電廠”商業(yè)創(chuàng)新。
化“虛”為實，還看新技術(shù)加持
未來，隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，將數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析及機器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到虛擬電廠，將大大提升虛擬電廠的自動化和智能化水平，實現(xiàn)交易決策智能化、調(diào)控執(zhí)行方式自動化，加速用戶側(cè)可調(diào)資源高效利用，推動虛擬電廠產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
能源系統(tǒng)數(shù)字孿生技術(shù)：數(shù)字孿生通過建立虛擬映射的仿真模型，實時對虛擬電廠的運行狀態(tài)和運行環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)控和模擬仿真運行，輔助虛擬電廠運營商制定生產(chǎn)機組的最優(yōu)運行策略。讓“虛擬”的電廠在云端以具象的形式進(jìn)行展現(xiàn)，讓虛擬電廠真正實現(xiàn)可觀、可測、可調(diào)、可控。
人工智能技術(shù)：虛擬電廠在調(diào)配資源時，將產(chǎn)生大量能源和交易數(shù)據(jù)，人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)可幫助虛擬電廠儲存和處理海量的電力數(shù)據(jù)?；诖髷?shù)據(jù)分析及機器學(xué)習(xí)的智能能源管理將成為虛擬電廠的“智慧大腦”，平臺將會自學(xué)習(xí)虛擬電廠響應(yīng)與分配策略、微網(wǎng)控制和協(xié)同調(diào)度算法模型，適配電網(wǎng)調(diào)節(jié)互動需求，實現(xiàn)交易決策智能化、調(diào)控執(zhí)行方式自動化。
區(qū)塊鏈技術(shù)：利用區(qū)塊鏈技術(shù)的安全可信、公開透明以及分布式多中心的特點，可構(gòu)建防偽溯源、數(shù)據(jù)共享、自由交易的虛擬電廠信用生態(tài)體系。特別是在“隔墻售電”等政策放開，社區(qū)內(nèi)鄰里或社區(qū)之間的屋頂光伏和儲能可以相互交易的時候，區(qū)塊鏈技術(shù)將會有更廣闊的應(yīng)用前景。
利用區(qū)塊鏈技術(shù)，虛擬電廠可構(gòu)建去中心化云平臺，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)信息“可信、可管、可控、可知”的傳輸，結(jié)合光伏發(fā)電、儲能儲電、用電需求以及電網(wǎng)調(diào)節(jié)互動需求等信息進(jìn)行智能調(diào)度，提升供需兩端匹配效率。區(qū)塊鏈可對分布式資源設(shè)備進(jìn)行唯一性認(rèn)證并進(jìn)行出力核查，同時可利用賬本技術(shù)，采用可信交易積分等手段完善信用體系，提高交易效率，鼓勵需求側(cè)節(jié)能減排或參與電力市場交易。
小結(jié)
虛擬電廠技術(shù)為王，算力就是核心競爭力。普通的社會化企業(yè)要參與虛擬電廠業(yè)務(wù)，首先要有轉(zhuǎn)型為數(shù)字化企業(yè)的決心，培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才，以“四大核心”技術(shù)體系、“一體兩面”技術(shù)平臺為目標(biāo)，持續(xù)打造虛擬電廠的核心技術(shù)能力。
到此為止，我們已經(jīng)共同就虛擬電廠發(fā)展背景、驅(qū)動因素、商業(yè)模式以及關(guān)鍵技術(shù)等問題進(jìn)行了探討。那么作為普通的社會化企業(yè)又該如何抓住虛擬電廠這千載難逢的時代機遇呢？在走進(jìn)虛擬電廠系列文章的最后，我們將一起探討切入虛擬電廠業(yè)務(wù)的正確姿勢，敬請期待。
作者：鄧慶安
部門：朗新科技集團(tuán)綜合能源業(yè)務(wù)部
