虚拟电厂的新载体--风光储充分布式能源充电网络

在碳达峰、碳中和的目标下，可再生能源将成为未来能源增量主体，电网需要向高弹性电网方向转变。虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂概念的核心可以总结为“通信”和“聚合”，关键技术主要包括协调控制技术、智能计量技术以及信息通信技术，最具吸引力的功能在于能够聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。“虚拟电厂”的解决思路在我国有着非常大的市场潜力，对于面临“电力紧张和能效偏低矛盾”的中国来说，无疑是一种好的选择。

基于充电站分布广泛以及具备一定的储能能力的特征，可作为支点构建“充电网+微电网+储能网”，成为虚拟电厂的新载体。充电站参与电网互动时，一方面可以通过有序充电帮助电网实现“削峰填谷”；另一方面，基于充电站自身电池的储能能力，接受电网调度，参与电网调峰调频。通过能源互联网技术，把散落于不同地区、不同客户端的充电桩、储能等电力负荷，光伏等新能源整合起来，构成虚拟电厂，参与需求响应，实现统一、精准的智能控制和协调优化。

当前主流方案提供商虽已提出将充电站化身为一座座“小型虚拟电厂”的初步构想，但当前大多公司受限于充电设备条件，难以实现。充电桩的核心设备充电模块一般存在寿命较短、转换效率不高、可靠性低等问题，需3-5年进行更换，其花费成本难以满足投资要求，参与电网调度也难以产生明显成效，故当前充电站参与电网互动仍主要通过错峰有序充电，以充电站作为虚拟电厂参与需求响应还为时尚早。

安和威电力科技作为电能交换网络解决方案提供商，推出了具有核心技术的IGBT汇流式自适应（超级）充电集，为充电站参与需求响应面临的设备问题提供了解决方案。安和威选用IGBT芯片作为能源转换和传输的核心部件，自主研发了包括IGBT超级充电集、IGBT超级变充一体集、IGBT移动充电集、IGBT换电充电集、IGBT风光储充一体集等IGBT系列产品，采用共直流母线结构，双向可逆，可直接挂接风光储能源。相比传统充电模块，性能具有全方位的提升突破，模块使用寿命长，可达10-15年，综合成本更低；能源转化效率高，大于95%，超出传统模块3%以上；可靠性高，功率变换传输为IGBT变换器；扩展性好，共直流母线拓扑，可直接扩充光伏、储能等能源系统，形成直流微网群；可实现充电功率自适应与智能调度；还具有建站成本低、运营成本少、充电体验好等特点，适用于各种场合及各种类型的车辆。

以IGBT充电集作为充电桩的核心模块，是充电站作为小型虚拟电厂参与需求响应的基础支撑，可有效保障充电站长期稳定、节能高效、安全可靠的进行充放电，降低投资成本，提高运营收益，促进充电站作为稳固的支点参与“充电网+微电网+储能网”建设，实现充电体系和电网协同发展。

未来的充电站参与需求响应，发展趋势是以设备厂商+虚拟电厂运营商结合的方式开展。设备厂商提供专业可靠的设备产品作为基础保障，运营商聚合充换电站光伏、充电桩、储能等分布式资源，提供协调控制技术、需求响应策略等。以充电站作为小型虚拟电厂支点，以绿电参与“充电网+微电网+储能网”的需求响应调度，降低电网峰值负荷，促进新能源消纳，降低能耗和碳排，助力碳达峰、碳中和目标达成。文章作者：张玥灏、郭燕妍（安和威电力科技）、马清钊（清华四川能源互联网研究院）