单个电动汽车资源具有调控潜力非常小且随机性强的特征,如果电网调度中心直接对分散的电动汽车资源进行调度,不仅会造成调度困难、效率低等问题,还可能出现维数灾难的情况。所以,对于分散于电力系统结构底层电动汽车资源,必须进行整合才能充分挖掘其参与优化调度的灵活性。目前面向电动汽车资源的整合手段主要分为直接控制和间接控制。直接控制以微电网、负荷聚合商、虚拟电厂等作为整合主体参与电力市场;间接控制将电动汽车资源引入市场竞争,把资源灵活性通过交互平台以商品形式在电力市场进行交易。在现有的国内外示范项目中,电动汽车资源多以负荷聚合商和虚拟电厂作为媒介参与电网调度与市场交易。
目前,需求侧资源的参与者多为大型工商用户。随着电力市场化改革推进,先进的测量技术和智能控制设备在中小用户(特别是住宅用户)中普及,越来越多的中小用户如电动汽车等资源,有机会参与到需求侧资源管理中。因此,如何高效、经济地利用潜在中小用户,使其参与到需求侧资源项目和市场交易中,是大规模开发需求侧资源的关键问题。
为了充分挖掘大量中小用户潜在的需求侧资源,负荷聚合商(Load Aggregator,LA)应运而生,成为电力市场的新主体。如图2-10所示,负荷聚合商的本质功能体现在“聚合”两个字上,其能够通过聚合小容量的中小用户,形成大规模的需求侧资源,从而达到市场准入门槛,参与电力市场。负荷聚合商主要向独立系统运营商提供需求响应服务。负荷聚合商的主要业务和功能包括基础信息预测、市场交易、调度控制等。
基础信息预测是聚合商各项业务的前提和基础,包括负荷预测、电价预测与可调节容量预测。负荷预测是指在满足一定精度要求的条件下,对未来某一特定时间或时期的负荷进行预测。根据不同的时间尺度,负荷预测可分为超短期、短期、中期和长期四种类型。电价作为电力市场的核心要素,决定着市场中各主体的利润分配。准确的电价预测对于市场中的各个主体都具有重要意义。对于聚合商来说,准确的电价预测有助于准确把握市场方向和市场机会,根据实际需要制定合理的竞价策略,以获得最大的利润,降低自身的购电成本,同时还能起到削峰的作用。可调节容量是指在需要的时间范围内灵活调整资源的能力。可调节容量预测是聚合商通过科学的理论、方法和模型,合理预测和分析需求侧资源推广和实施所产生的潜力的基础工作,其目的是为项目实施方案的制定和效益的评价提供决策依据。
图2-10 负荷聚合商进行资源整合
在市场交易方面,在用户端,负荷聚合商与用户签订需求响应合同,包括但不限于合同有效期、需求响应时间、需求响应能力、补偿规则等。市场方面,负荷聚合商登记确认参与市场需求响应服务的供应,以及参与次日需求响应投标的负荷聚合商,包括各时段的需求响应量、响应时间、申报价格等信息。调节完成后,负荷聚合商对柔性用户集群响应后每个时段的实际用电数据进行采集和计算,根据历史预测偏差率计算出柔性负荷集群的基线负荷修正量,并上报给系统运营商。在此基础上,系统运营商将根据市场出清价格和实际有效调控电量对负荷聚合商进行补偿。调用完成后,负荷聚合商将根据事先与用户协商确定的补偿标准和用户实际响应量,与用户进行补偿结算。
在调度控制方面,聚合商是通过先进的控制、计量、通信等技术将电网中电动汽车等可控负荷和储能装置等聚合成一个虚拟的可控集合体,并通过更高层面的软件构架实现多个分布式能源的协调优化运行,从而协调智能电网与分布式电源间的矛盾。聚合商利用先进信息通信技术和软件系统对储能系统、可控负荷、电动汽车等柔性资源进行聚合和远距离的调控,实现了电网智能化、即时化、快捷化。与传统电厂相比,聚合商、虚拟电厂结合了先进的通信与控制技术,在不改变原有电网的能源框架基础上,实现分布式能源的聚合、调控。而电动汽车作为一种新型可调资源,可通过电动汽车虚拟电厂进行高效聚合和智能调控。
电动汽车虚拟电厂是一种基于电动汽车的能量储存和分配系统,它通过将大量的电动汽车聚合形成一个虚拟电厂来平衡能源供需的波动。电动汽车虚拟电厂可以向外部电网提供能量或者从外部电网吸收能量,同时还可以通过内部的能量交换实现灵活的能量管理。电动汽车虚拟电厂的主要特点包括:①能量存储:电动汽车虚拟电厂利用电动汽车中的电池储存电力,并通过内部的能量交换对其进行管理和调度;②能量调度:电动汽车虚拟电厂可以在负荷高峰期向电网提供能量,同时在负荷低谷期从电网获取能量,以提高能源的利用效率;③灵活性:电动汽车虚拟电厂可以根据电网供需的变化实时调整能量的储存和释放,以应对不同的能源需求;④可持续性:电动汽车虚拟电厂将电动汽车的电池作为能源存储设备,可以有效地利用可再生能源,降低碳排放和环境污染。总的来说,电动汽车虚拟电厂是一种创新的能源解决方案,可以为未来的能源管理和可持续发展做出重要的贡献。