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小型分布式發(fā)電廠以及諸如風力發(fā)電和太陽能發(fā)電等產(chǎn)量波動不定的能源資源有一個共同之處,，那就是,，它們提供的電力對電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性提出了更高的要求。虛擬發(fā)電廠是一個智能解決方案,它將眾多小型發(fā)電廠聯(lián)網(wǎng),，形成一個龐大的智能電網(wǎng),。

在德國威斯特伐利亞省的Niederense村，漫步在寧靜的鄉(xiāng)間小路上,，我們只聽得到清脆的鳥叫聲和M??hne河潺潺的流水聲,。一座建于1913年的小型水電站，與這里純樸的田園風光相映成趣,。這座發(fā)電量為215千瓦的水電站,，是該地區(qū)眾多小型水電站中的一座。然而,，將近一個世紀以來,，這座水電站所采用的西門子-哈爾斯克發(fā)電機一直在不知疲倦地生產(chǎn)電力。現(xiàn)在,，這位“老前輩”成為了一個龐大的高科技創(chuàng)新計劃的重要組成部分,。從2008年10月起，在RWE（發(fā)電企業(yè)）和西門子聯(lián)合發(fā)起的ProViPP（專業(yè)虛擬發(fā)電廠）試點項目項下,，這座水電站與威斯特伐利亞省Sauerland地區(qū)的Lister河和Lenne河流域的其他8座水電站相互連接起來,。

人人都是這個項目的受益者，包括水電站業(yè)主,、電力貿(mào)易商和電網(wǎng)運營商,，當然，更加激烈的競爭會帶給終消費者更多實惠,。虛擬發(fā)電廠概念通過將眾多小型分布式發(fā)電廠聯(lián)網(wǎng),，形成可從*控制站統(tǒng)一運營的虛擬發(fā)電廠，為電力公司創(chuàng)造了新的電力供應源,，作為其大規(guī)模,、集中式發(fā)電廠的補充。這樣的虛擬發(fā)電廠可以將風力發(fā)電,、廢熱發(fā)電,、光伏發(fā)電、小型水電站和沼氣發(fā)電等系統(tǒng),，以及諸如煉鋁廠和大型水泵站等用電大戶聯(lián)合起來,，組成一個一體化電力供應機構,。

通過在Sauerland地區(qū)開展這個試點項目，西門子和RWE打算展示虛擬發(fā)電廠的技術可行性和經(jīng)濟效益,，同時從中積累經(jīng)驗,、拓展知識，以進一步開展其他應用,。RWE負責分布式發(fā)電系統(tǒng)的項目經(jīng)理Martin Kramer表示,，“這個項目將持續(xù)到2010年。目前,，這項技術已經(jīng)取得了良好的效果,，此外我們還打算連接更多發(fā)電廠。”

對外而言,，這9座聯(lián)網(wǎng)的小型水電站就像是一座大型發(fā)電廠,。在試點運行階段，它們的總發(fā)電量為8.6兆瓦,。盡管這座虛擬發(fā)電廠尚未積極參與電力交易,，但構成這座虛擬發(fā)電廠的眾多小型發(fā)電廠，已經(jīng)為一種新的電力銷售形式創(chuàng)造了關鍵的前提條件,。Kramer說：“單獨而言,，這些水電站都太小，不能通過電力貿(mào)易商在電力交易所銷售其生產(chǎn)的電力,，也無法為電網(wǎng)運營商提供調(diào)節(jié)電力,。緊急備用電力交易市場要求發(fā)電廠必須在15分鐘之內(nèi)應需提供電力，要在這個市場上銷售電力,，虛擬發(fā)電廠必須具備低15兆瓦的發(fā)電量,。”目前，這座由9座小型水電站聯(lián)網(wǎng)形成的虛擬發(fā)電廠,，尚未達到這樣的裝機容量,，因此，只能按照德國《可再生能源法》（EEG）的規(guī)定,，將其生產(chǎn)的電力輸送給 電網(wǎng),。不過，按計劃擴大項目范圍后,，該虛擬發(fā)電廠就可以直接在電力交易市場上銷售其生產(chǎn)的電力了。

通過分布式電力管理系統(tǒng)軟件,，可以查看一座虛擬發(fā)電廠所包含的所有系統(tǒng)的當前狀態(tài),。該軟件可以生成發(fā)電運行計劃。

超酷控制系統(tǒng),。在Sauerland虛擬發(fā)電廠的核心,，是西門子提供的分布式發(fā)電管理系統(tǒng)（DEMS）,。這個系統(tǒng)負責顯示發(fā)電系統(tǒng)的當前狀態(tài)，生成預測和報價信息,，以及按計劃控制電力生產(chǎn),。系統(tǒng)的用戶界面被劃分為發(fā)電、負荷,、合同和蓄電等幾個部分,。為了便于使用，位于用戶界面中部的是“平衡節(jié)點”（輸入和輸出的電力必須相等）,。“預測和使用規(guī)劃”,、“監(jiān)視和控制”窗口提供了更多信息。因此,，通過查看彩色條形圖,，發(fā)電經(jīng)理可以一目了然地掌握哪座發(fā)電廠當前正在以峰值負荷或哪座以基本負荷運行，以及這些發(fā)電廠的發(fā)電量,。

將諸如發(fā)電量等發(fā)電廠狀態(tài)信息與市場預測相結(jié)合,，DEMS將根據(jù)第二天的電價和總共可用的電力，生成預測數(shù)據(jù),。這個發(fā)電管理系統(tǒng)甚至還考慮了天氣數(shù)據(jù),，以預測諸如風電和太陽能發(fā)電等變幻不定的能源資源的發(fā)電量。

可以在需求模式下,，控制該計劃,。

在通過電力貿(mào)易商在電力交易市場上給出報價之前，該系統(tǒng)所生成的價格需經(jīng)發(fā)電經(jīng)理審批,。經(jīng)發(fā)電經(jīng)理批準和認可之后,，DEMS將為虛擬發(fā)電廠中的每一座發(fā)電廠生成運行計劃，這個計劃精確規(guī)定了每座發(fā)電廠在規(guī)定時間必須生產(chǎn)電量,。西門子能源電力系統(tǒng)管理部產(chǎn)品經(jīng)理Thomas Werner博士表示,，“DEMS的建模能力十分出色，該系統(tǒng)生成的計劃可以得到的執(zhí)行,。”這些模型根本不需要人工修正,。

RWE的Martin Kramer同意他的看法。“這套系統(tǒng)非常棒,。計劃生成之后,，這個發(fā)電管理系統(tǒng)能夠自動控制整個過程，包括每座發(fā)電廠的運轉(zhuǎn)需求,。”

隨著分布式發(fā)電廠和可再生能源發(fā)電提供的電力越來越多,，電網(wǎng)和電力市場將受到越來越大的影響。為了應對這些挑戰(zhàn),，西門子開發(fā)了DEMS系統(tǒng),。后臺的通信系統(tǒng)確保了控制中心與每座發(fā)電廠之間可靠的連接,。在發(fā)電站，西門子通信設備通過無線通信調(diào)制解調(diào)器,，將發(fā)電站連接至控制中心,。這種方法的優(yōu)勢是，無需進行成本高昂的電纜布線或租用固網(wǎng)專線,。

*的IT系統(tǒng)是虛擬發(fā)電廠的核心所在

這座虛擬發(fā)電廠的分布十分零散,。其DEMS主機部署在位于科布倫次附近Plaidt的控制中心，運行站設在科隆,，發(fā)電廠遍布于Sauerland地區(qū),。盡管構成如此復雜，目前尚未制定出適用于分布式發(fā)電廠通信的標準,。Werner說：“統(tǒng)一的接口和協(xié)議仍然有待制定,。”他指出，因此,，每座虛擬發(fā)電廠都需要度身定制的解決方案,。他補充道，“要大幅簡化虛擬發(fā)電廠的設計,，我們需要開放的標準,。”

盈利豐厚的備用電力。現(xiàn)有的適用于虛擬發(fā)電廠的業(yè)務模式已經(jīng)顯露出誘人的盈利前景,。例如,，盡管用電量和發(fā)電量不斷波動，但電網(wǎng)公司必須始終維持電網(wǎng)平衡,。這種情況下,，虛擬發(fā)電廠的經(jīng)營者可以出售備用電力，提供一定發(fā)電量已備急用,。需要時,，買家可以下單購買事先同意的電量。然后,，虛擬發(fā)電廠將按合同的規(guī)定,，在事先同意的時段內(nèi)，啟動或關閉發(fā)電機組,，以使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在50赫茲或60赫茲,。

杜伊斯堡—埃森大學的Christoph Weber教授預計，通過向虛擬發(fā)電廠購買備用電力,，電力貿(mào)易商可以節(jié)省向電網(wǎng)運營商支付的“補償電力”費用,，從而使收入增加數(shù)十萬歐元。當向電網(wǎng)輸送的電力超出或未達到運行計劃中規(guī)定的發(fā)電量時,，就要支付“補償電力”費用,。為了避免出現(xiàn)這種情況，發(fā)電企業(yè)需要盡可能嚴格地遵守事先同意的運行計劃,，而這正是像DEMS這樣的發(fā)電管理系統(tǒng)的用途,。除增加發(fā)電量之外，一種值得關注的替代方案是,，*控制站暫時關閉諸如煉鋁廠等用電大戶,。另一個可行的替代方案是，在位于萊比錫的歐洲能源交易所（EEX）出售電力,，但前提條件是,，生產(chǎn)每千度電的成本低于當前的交易價格。

虛擬發(fā)電廠還有許多其他用途,，正如德國魯爾區(qū)的市政發(fā)電廠所展示的那樣,。擴建配電網(wǎng)絡以向新的住宅區(qū)提供電力，需要高昂的固定設備投資,。因此,，當?shù)卣疀Q定不敷設新的配電線路，而是通過安裝大量的分布式燃氣發(fā)電裝置和微型總裝式廢熱發(fā)電裝置,，并將之聯(lián)網(wǎng),，形成一座可以提供電力和暖氣的虛擬發(fā)電廠，來滿足這個住宅區(qū)的用電需求,。這樣,，就可以推遲幾年再進行耗資巨大的投資。一些不那么起眼的組件,，也能構成虛擬發(fā)電廠,，例如，通過將醫(yī)院和工廠的應急發(fā)電機,，與電話和互聯(lián)網(wǎng)通信中心常見的蓄電池連接起來,。

虛擬發(fā)電廠還能帶來宏觀經(jīng)濟利益。Werner指出,，“發(fā)電站網(wǎng)絡的益處絕不僅*于其當前的用途,。”例如，按當前的消耗速度,，的銅礦儲量將在32年內(nèi)被消耗殆盡,。如果像印度和中國這樣的國家的用銅量和工業(yè)化國家一樣多，那么,，這種稀有金屬很快就會出現(xiàn)短缺,，價格也將急劇上漲。

但是,，如果新興工業(yè)化國家依靠智能電網(wǎng)和虛擬發(fā)電廠等擴建其電力基礎設施,，采用分布式系統(tǒng),，在需要耗用電力的地方就近發(fā)電，那么,，就能減少建設用于輸送電力的線路,，從而使有限的銅儲量可以維持更長時間。