虚拟电网发展背景:能源需求转型,用电供需矛盾突出
围绕电力的产生和消耗,大体分为发电测、电网侧和用电 测。• 电网对运行安全有严格要求,电网安全的首要目标就是保证 发用电的实时平衡,需要发电侧的不断调节去拟合负荷曲 线。
新能源发电严重依赖于自然资源(光照强度、风力强度),具有随机性、间歇性和波动性的特点,对负荷的支撑能力不 足。若规模化直接并入电网发电,将会对电网造成巨大冲击,威 胁电力系统安全以及供电的稳定性。另外,由于小型分布式
新能源发电设施、储能设施、可控制用电设备、电动汽车等 的持续发展普及,在用电侧,很多电力用户也从单一的消费 者转变为混合形态的产销者,并且各类激增的大功率用电设 备(如充电桩)“吃”起电来,也是让电网直呼压力山大,显然不能任由其“胃口大开”一哄而上。因而,新的发用电 势态下,“虚拟电厂”应运而生。
供给侧:火力发电仍占主导,水力、风能发电量不稳定
光伏发电装机量分布不均:2022年一季度,全国光伏新增并网装机1321万千瓦,同比提高138%。新增装机规模较大的省份包括河北180万千瓦、浙江164万千瓦、山东150万千瓦。受地理位置和自然条件影响,光能资源分布不均匀,各省份装机量差异较大。风电装机量分布不均:2022年一季度,全国风电新增并网790万千瓦,同比增加16.7%。新增并网规模较大的省区主要有吉林163万千瓦、甘肃90 万千瓦、山西68万千瓦。截至3月底,全国风电累计并网3.37亿千瓦,同比增加17.6%。一季度海上风电新增并网36万千瓦,受2021年底海上风 电国家补贴到期影响,海上风电新增装机规模放缓,同比下降79%。
需求侧:用电侧总量与结构变化提高负荷峰值
用电负荷总量屡创新高:当前社会用电短期峰值负荷不断攀升,加之极端天气的冲击,2022年夏季我国部分地区区域电力供需紧张,国 家电网5个区域电网和19个省级电网负荷屡创新高,四川等省份启动了限电措施。用电需求结构变化,电力负荷特性恶化:近年第三产业及城乡居民用电的增长形成了“日内双峰”的特征,同时拉大了用电负荷峰谷 差,使能源电力保供形势更为复杂严峻。以上海为例,2020年夏季的最大峰谷差率高达43%,导致本地发电机组频繁启停,对机组安全 性造成了负面影响。
虚拟电厂兼具灵活性和经济性
灵活性:把负荷侧的这些资源,包括用电负荷、储能,以及分布式的资源,通过信息化手段和技术自动化手段集合起来,使其具备一个电厂的特性。它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳,配合填谷,能够实现配电网侧新能源的聚合管理、就 地消纳及灵活运行。
经济性:投入成本约为火电厂的1/8。我国东西部电力供需关系趋紧,电力峰谷差矛盾日益突出,各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小 时。峰谷差问题可以依靠多种手段缓解,但总体来看,随着虚拟电厂技术的日渐成熟,虚拟电厂将成为削峰填谷投资成本最低的手段。根据国家电 网测算,通过火电厂实现电力系统削峰填谷,满足其经营区5%的峰值负荷需要投资4000亿,而通过虚拟电厂,在建设、运营、激励等环节投资仅 需500-600亿元,既满足环保要求,又能够降低投入成本。
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