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小型分布式發電廠以及諸如風力發電和太陽能發電等產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運行的經濟性和可靠性提出了更高的要求。虛擬發電廠是一個智能解決方案,它將眾多小型發電廠聯網，形成一個龐大的智能電網。

在德國威斯特伐利亞省的Niederense村，漫步在寧靜的鄉間小路上，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。這座發電量為215千瓦的水電站，是該地區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-哈爾斯克發電機一直在不知疲倦地生產電力?，F在，這位“老前輩”成為了一個龐大的高科技創新計劃的重要組成部分。從2008年10月起，在RWE（發電企業）和西門子聯合發起的ProViPP（專業虛擬發電廠）試點項目項下，這座水電站與威斯特伐利亞省Sauerland地區的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，包括水電站業主、電力貿易商和電網運營商，當然，更加激烈的競爭會帶給最終消費者更多實惠。虛擬發電廠概念通過將眾多小型分布式發電廠聯網，形成可從中央控制站統一運營的虛擬發電廠，為電力公司創造了新的電力供應源，作為其大規模、集中式發電廠的補充。這樣的虛擬發電廠可以將風力發電、廢熱發電、光伏發電、小型水電站和沼氣發電等系統，以及諸如煉鋁廠和大型水泵站等用電大戶聯合起來，組成一個一體化電力供應機構。

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

對外而言，這9座聯網的小型水電站就像是一座大型發電廠。在試點運行階段，它們的總發電量為8.6兆瓦。盡管這座虛擬發電廠尚未積極參與電力交易，但構成這座虛擬發電廠的眾多小型發電廠，已經為一種新的電力銷售形式創造了關鍵的前提條件。Kramer說：“單獨而言，這些水電站都太小，不能通過電力貿易商在電力交易所銷售其生產的電力，也無法為電網運營商提供調節電力。緊急備用電力交易市場要求發電廠必須在15分鐘之內應需提供電力，要在這個市場上銷售電力，虛擬發電廠必須具備最低15兆瓦的發電量。”目前，這座由9座小型水電站聯網形成的虛擬發電廠，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）的規定，將其生產的電力輸送給 電網。不過，按計劃擴大項目范圍后，該虛擬發電廠就可以直接在電力交易市場上銷售其生產的電力了。

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

超酷控制系統。在Sauerland虛擬發電廠的核心，是西門子提供的分布式發電管理系統（DEMS）。這個系統負責顯示發電系統的當前狀態，生成預測和報價信息，以及按計劃控制電力生產。系統的用戶界面被劃分為發電、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“平衡節點”（輸入和輸出的電力必須相等）。“預測和使用規劃”、“監視和控制”窗口提供了更多信息。因此，通過查看彩色條形圖，發電經理可以一目了然地掌握哪座發電廠當前正在以峰值負荷或哪座以基本負荷運行，以及這些發電廠的發電量。

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

可以在需求模式下，控制該計劃。

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

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

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

先進的IT系統是虛擬發電廠的核心所在

這座虛擬發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，發電廠遍布于Sauerland地區。盡管構成如此復雜，目前尚未制定出適用于分布式發電廠通信的標準。Werner說：“統一的接口和協議仍然有待制定。”他指出，因此，每座虛擬發電廠都需要度身定制的解決方案。他補充道，“要大幅簡化虛擬發電廠的設計，我們需要開放的標準。”

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

杜伊斯堡—埃森大學的Christoph Weber教授預計，通過向虛擬發電廠購買備用電力，電力貿易商可以節省向電網運營商支付的“補償電力”費用，從而使收入增加數十萬歐元。當向電網輸送的電力超出或未達到運行計劃中規定的發電量時，就要支付“補償電力”費用。為了避免出現這種情況，發電企業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這樣的發電管理系統的用途。除增加發電量之外，一種值得關注的替代方案是，中央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，生產每千度電的成本低于當前的交易價格。

虛擬發電廠還有許多其他用途，正如德國魯爾區的市政發電廠所展示的那樣。擴建配電網絡以向新的住宅區提供電力，需要高昂的固定設備投資。因此，當地政府決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電裝置和微型總裝式廢熱發電裝置，并將之聯網，形成一座可以提供電力和暖氣的虛擬發電廠，來滿足這個住宅區的用電需求。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，也能構成虛擬發電廠，例如，通過將醫院和工廠的應急發電機，與電話和互聯網通信中心常見的蓄電池連接起來。

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

但是，如果新興工業化國家依靠智能電網和虛擬發電廠等擴建其電力基礎設施，采用分布式系統，在需要耗用電力的地方就近發電，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。