虛擬電廠（Virtual Power Plant，VPP）是一種智能電網技術，通過先進的信息通信技術和軟件系統，將分布式電源、儲能系統、可控負荷等多種分布式能源資源（Distributed Energy Resources，DER）聚合起來，進行協調優化控制，以實現對傳統電廠功能的模擬或替代。

1. 構成要素

分布式電源（DG）

包括太陽能光伏發電、風力發電、微型燃氣輪機、生物質能發電等多種形式。這些分布式電源具有分散性、間歇性等特點。例如，太陽能光伏發電依賴于日照，只有在白天有陽光時才能發電，且發電功率會隨著天氣、云層等因素的變化而波動；風力發電則取決于風力資源，風速不穩定會導致發電功率不穩定。

儲能系統

常見的有電池儲能（如鋰離子電池）、蓄熱蓄冷儲能等。儲能系統的主要作用是在能源產生過剩時儲存能量，在能源不足或需求高峰時釋放能量。以電池儲能為例，當分布式電源發電功率較高，而電網需求較低時，電池可以充電存儲電能；當分布式電源發電功率不足或者電網出現高峰負荷時，電池可以放電補充電能，起到削峰填谷的作用。

可控負荷

主要包括智能電器設備、電動汽車充電樁等。這些可控負荷可以根據電網的調度信號調整自身的用電功率。例如，智能空調可以在電網需求高峰時，通過調整溫度設定值或者運行模式，減少自身的用電功率；電動汽車充電樁可以根據電網的指令，在合適的時間進行充電或者暫停充電。

2. 工作原理

信息采集與通信

虛擬電廠通過安裝在各個分布式能源資源（DER）和可控負荷上的傳感器、智能電表等設備，實時采集發電功率、用電功率、儲能狀態等各種數據。這些數據通過高速通信網絡（如光纖、電力線載波通信、無線通信等）傳輸到虛擬電廠的控制中心。

聚合與建模

控制中心接收到數據后，對分布式能源資源和可控負荷進行聚合建模。根據它們的物理特性、運行特性和約束條件，構建虛擬電廠的數學模型，以便進行優化控制和調度。例如，對于分布式電源，需要考慮其發電功率曲線、最大最小發電功率限制等；對于儲能系統，需要考慮其充放電效率、最大充放電功率和容量限制等；對于可控負荷，需要考慮其可調節范圍、響應時間等。

優化控制與調度

根據電力市場需求、電網運行狀態和用戶側需求等多種因素，虛擬電廠的控制中心利用優化算法（如線性規劃、動態規劃、智能算法等）對聚合后的資源進行優化控制和調度。在電力市場價格較高或者電網供應緊張時，控制中心可以調度分布式電源增加發電功率、儲能系統釋放電能、可控負荷減少用電功率，以向電網輸送更多的電力；在電力市場價格較低或者電網供應過剩時，可以安排分布式電源減少發電功率（如果可能）、儲能系統充電、可控負荷適當增加用電功率，以充分利用清潔能源，降低發電成本。

3. 功能與應用場景

電網調節功能

削峰填谷：在用電高峰時段，虛擬電廠通過控制分布式電源和儲能系統放電，以及減少可控負荷的用電，降低電網的峰值負荷；在用電低谷時段，儲存多余的電能或者增加可控負荷的用電，提高電網的低谷負荷，從而減小電網負荷峰谷差，提高電網運行的穩定性和經濟性。

頻率調節：當電網頻率發生波動時，虛擬電廠可以快速響應。例如，當電網頻率下降時，虛擬電廠可以迅速增加分布式電源的發電功率、釋放儲能系統的電能，以提高電網的頻率；反之，當電網頻率上升時，可以減少發電功率或吸收電能，使電網頻率恢復正常。

電壓調節：虛擬電廠能夠通過控制分布式電源的無功功率輸出、儲能系統的無功調節功能等，對電網電壓進行調節，維持電網電壓的穩定。

參與電力市場交易

電能交易：虛擬電廠可以作為一個獨立的發電主體參與電能市場交易。在電價較高時，將聚合后的電能銷售給電網或者其他電力用戶，獲取經濟利益；在電價較低時，從市場購買電能儲存或者自用。

輔助服務交易：為電網提供調頻、調峰、備用等輔助服務，并獲得相應的報酬。例如，虛擬電廠可以參與電網的備用容量市場，提供應急發電或者應急響應服務，在電網出現故障或者緊急情況時，快速啟動分布式電源和儲能系統，保障電網的安全穩定運行。

4. 優勢

提高能源利用效率：通過整合多種分布式能源資源，實現了能源的優化配置和互補利用。例如，將太陽能和風能等間歇性電源與儲能系統結合，可以有效減少棄光、棄風現象，提高可再生能源的利用比例。

增強電網的靈活性和可靠性：虛擬電廠能夠快速響應電網的需求變化，提供多種輔助服務，增強了電網應對突發情況和分布式電源間歇性的能力，提高了電網的可靠性和靈活性。

降低能源成本：通過優化調度分布式能源資源和可控負荷，降低了發電成本和電網運行成本。例如，利用儲能系統在電價低谷時儲存電能，在電價高峰時使用，可以降低用戶的用電成本；同時，減少了對傳統集中式發電的依賴，降低了發電側的成本。

促進可再生能源的消納：虛擬電廠為可再生能源的大規模接入提供了有效的解決方案，有助于解決可再生能源間歇性、波動性帶來的電網消納難題，推動能源轉型和可持續發展。

安科瑞電氣股份有限公司生產的ACCU-100 是一款應用于微電網、分布式發電和儲能等領域的智能協調控制器，可接入光伏系統、風力發電系統、儲能系統以及充電樁等設備，通過全天候數據采集來分析微電網系統，監測各設備的運行狀態和健康狀況，并以安全經濟優化運行為目標，獲取最優控制策略，實施調節控制，實現微電網的分布式能源、儲能系統和負荷的實時動態調節功能，促進新能源消納，提高電網運行穩定性，補償負荷波動，同時實現微電網的需求管理，提高運行效率，降低供電成本，保障微電網的安全、可靠和經濟運行。

功能特點：

數據采集：支持串口、以太網等多通道實時運行，可滿足各類風電、光伏逆變器和儲能設備的接入需求.

通訊管理：支持 Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT 等通信規約，可實現云邊協同，結合安科瑞智慧能源管理云平臺進行遠程運維、OTA 升級、就地 / 遠程切換以及本地人機交互等功能.

邊緣計算：具備靈活的報警閾值設置、主動上傳報警信息、數據合并計算、邏輯控制、斷點續傳、數據加密以及 4G 路由等能力.

策略管理：支持防逆流、計劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功 / 無功控制、光儲協調等功能，并且支持策略定制，可滿足不同用戶在多地區、多電價環境下的策略運行模式需求.

系統安全：采用基于不可信模型設計的用戶權限控制，防止非法用戶侵入，同時運用數據加密和數據安全驗證技術，通過數據標定與防篡改機制，保證數據的固證和可追溯性.

運行安全：能夠采集分析全站信號和測量數據，包括電池、溫控和消防等，實現運行安全的預警預測功能.

安裝方式： 采用標準導軌安裝方式，裝置連接上網線后，LINK 指示燈會亮起，當有數據傳輸時閃爍，SPEED 指示燈在 100Mb/s 時會持續點亮，在 10Mb/s 時則會關閉，接收數據時 RX 指示燈閃爍，發送數據時 TX 指示燈閃爍，導軌卡座可安裝于后板和底板.

運營模式和控制策略：手動策略：支持手動進行微電網并離網切換，以及對分布式發電、儲能、可調設備指令下發等遙控動作。 計劃曲線：用戶可依據當地分時電價自行配置電價模板，設定不同時段內儲能的充放功率，組成削峰填谷策略模版，還可按日、按周配置策略模版，以適應多地區、多電價環境下的策略運行模式。

需量控制：通過在總進線的變壓器低壓側接入總表實時采集需量值，當需量值達到限制值時觸發需量控制，系統根據配置參數對儲能做減小充電、放電、降低充電樁充電功率或者降低可調負荷用電功率等動作。

動態擴容：在總進線的變壓器低壓側接入總表實時采集變壓器負載率，當負載率達到限制值時觸發保護，系統根據配置參數對儲能做減小充電、放電、降低充電樁充電功率或者降低可調負荷用電功率等動作。

防逆流控制：在總進線的變壓器低壓側接入總表實時采集逆功率數據，當出現反向功率且達到限制值時，系統根據配置參數對儲能做靜置、減小放電、充電或者光伏降功率等動作，若要實現響應更快、更靠譜的保護，還可加上逆功率保護裝置，檢測到逆流立即跳閘保護 。

備電功能：EMS 協調控制執行對儲能系統 SOC 保護，使儲能系統在設定的 SOC 范圍內運行，并預留一定的電量區間用于備電容量，該容量可自定義設置，能在電網斷電時給負載緊急供電。

作者介紹：

曹華偉，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司

Tel:137/7441/3253（V同號）

審核編輯 黃宇