简单聊聊微电网和虚拟电厂

“虚拟电厂”和“微电网”一直是电力负荷侧的火热名词，各类文件和标准也对这两个词有详细的解释，但少见一个统一的概念。

其实也无需对这两个词究竟是指代什么进行咬文嚼字般的拆解，大家所了解的大差不差，可能在一些细节方面有所区别。

我对这两个词的理解一直是“硬币的两面”，不过是建立在负荷侧的角度上说，如果放到整个电力系统来看，二者或许会有更加广泛的含义。

那么我们先由网及厂，由小及大，泛泛地聊下这两个词儿，作为今年文章写作主题的开端。

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

Tel:[phone]（V同号）

微电网

微电网的微字用来对应大电网的大字，用比较标准的语句来定义微电网的话，其既能够和大电网互联运行，也可以独立运行。

这就是微电网的两种运行状态，一种是并网状态，并的网就是大电网，微电网和大电网一同给本地负荷供电，或者微电网供电有余还可以将余量电上网。另一种是离网状态，微电网自己形成孤岛，独立供电给本地负荷。

既然可以离网运行，可以在不和大电网互联时也能够给本地的负荷供给电力，那么也就意味着微电网的内部必然会有电源。

我们习惯称呼火电、水电、核电、风电和光伏发电都是电源，但细分一下，这些电源向电网注入电能的方式还是有所不同的。

火电和核电的原理都是“烧热水”，靠高温高压的气体推动电动机，电动机带动同轴的发电机旋转发电。水电的原理也类似，不过是依靠水流来提供动能，再转化成电能。这些电源是电压源，意思就是以标准且统一的电压幅值、频率和相角来输出交流电，共同支撑整个大电网。所以这类电源之间有个词叫“同步”，意思是说我们要以同一个步伐前进，谁也不能乱来。而风电和光伏虽然也是电源，但接网的方式并非是发电机直挂，而是通过电力电子变流器接网。以电力电子设备接网的方式也可能是电压源，不过相比于火水核一次能源的可稳定供应，风和光的一次能源供给就有点不靠谱，如果以风光变流器为电压源构建电力系统电压三要素，那非常不可行。电压就是要稳稳当当的，所以大部分风光变流器充当的是电流源。而电流源就不像电压源那样可以建立起电力系统的电压三要素，反而是当电力系统有三要素的时候，这些电流源才可以起作用，否则便不会产生任何电力。也就是说一个电力系统中，电流源可以起作用的前提是电压源的存在。既然微电网要求可以孤岛独立运行，那么也就意味着其内部必然要有能够成为“电压源”的设备。考虑到微电网一般位于负荷侧，小而散，不太可能有类似水火电这样的机组，所以这个电压源就要靠储能来充当，毕竟相比风光的直流侧，储能电池组的剩余电池电量至少是短期内可见的。

综上，一个微电网就是一个迷你的小型电力系统，其内有分布式的电源，主要是光伏，充当微电网的主力电源；还要有储能，并网运行下的调节角色和离网运行下的电压源角色，当然还要有对应的电力负荷。

而连接这些要素的就是小型电网，电压等级基本也在配网这个范畴，放在用户侧就是10kV或者更低的380V。

可见，“源网荷储”全了，其实在我的理解里微电网和源网荷储一体化那就是一个意思，还有一个类似的概念叫做“主动配电网”，因为这个配网不再是被动受电的负荷群，还加入了可以主动操控的分布式电源以及储能设备。

微电网的并网和离网两种运行模式中，离网的少见，大部分时间内都还是处于并网运行的范畴，所以我也习惯把这些源荷储元素放在一起进行并网运行时称作“以电网形态运行”。

而运行的目的就是降低用电成本。

虚拟电厂

翻到硬币的另一面，叫做“虚拟电厂”了，加了虚拟两个字，意思是说并非实际的发电厂，而是具有某种类似发电能力的电厂。而之所以叫电厂，我一直给予的理解是要参与电力市场进行交易，这样就把一个东西的两种形态区分开了，叫电网的时候主内部运行，叫电厂的时候主外部交易。既然成为电厂，参与交易了，就要拿出你的交易标的物。常规电厂的交易标的物就是某个特定时段的发电量，而虚拟电厂是否存在真正意义上的发电量那要看这个电厂是以怎样的方式向市场提供“发电量”的。如果只以负荷为出发点，该用电时少用电或者不用电，给整个电力系统腾出一定的空间，变相成为多发电，这是一种提供“发电量”的方式。其实这也是电力系统中“电源”和“负荷”的两面性体现。发电不够了，除了增加发电外还可以降低用电；发电发多了，除了调峰压低发电外还可以号召增加用电，这就叫需求侧响应；

蓝色-基准曲线  橙色-实际曲线

而这种针对于负荷的多用还是少用比较难判定，所以单纯负荷调增调减都会先有一个约定的标准，比如说类似日同时段的已经形成的负荷曲线，俗称负荷基线。

这种方式的虚拟电厂可以称为是负荷调节类虚拟电厂，可见因为基线需要拟合，所以这类电厂不可能时时刻刻都会参与到市场交易中。

如果不仅把负荷包含进来，而且把同在负荷侧的分布式电源和储能设备囊括进来，那么就可以像常规电厂那样提供真实的“发电量”，也就是从用户侧关口电表可计量到的上网电量。

这样参与交易的标的物也就是某个特定时段的发电量，虚拟电厂的发电量就是其“上网电量”，通过内部总发电量和总用电量的剪刀差来实现。

这种方式的虚拟电厂可以称为是全电量类的虚拟电厂，无需基线，但要有计划曲线。

这类电厂参与交易的方式与独立储能电站类似，只不过储能的介质并非是化学能，而是用户的负荷用电需求。

总结

可见，单从一个具备源网荷储的用户侧小电网来说，即可叫做微电网，也可以叫做虚拟电厂，不过从体量上看，虚拟电厂一般是要聚合若干用户侧资源的，那么也就可以说一个虚拟电厂下会有若干包含源网荷储的小型微电网。而呈现电网形态时，以并网运行为主，在表后各自为战，目的是为了省钱。而呈现电厂形态时，以参与交易为主，在表前聚合电量，目的是为了套利。省钱和套利，这都是收益的来源
而跳出负荷侧，来到电源侧，如果规则允许，可以把不同类型的电源聚合到一起，也就是把其曲线聚合到一起作为同一个整体参与到市场交易中，那也是一种虚拟电厂，叫做源侧虚拟电厂。独立的风场、光伏电站还有储能电站打捆在一起参与交易，其实就是站在更大的电网角度来看源网荷储。总之，“微电网”，“虚拟电厂”，“主动配电网”，“源网荷储”等话题，因为框定在了用户负荷侧，所以我就不再区分这几个名词的概念了，在我这里权当都是一个事儿。而这些话题，各种细节，差不多又可以写上一年，不急，我们慢慢道来~

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

Tel:[phone]（V同号）

审核编辑 黄宇