人类正在增加其电力消耗和生产，特别注意可再生或“绿色”能源。 根据研究公司REN21的数据，2017年可再生能源在世界生产中的份额为10.4％。 此外，在发达国家，这一比例更高：2017年，欧盟从可再生资源中获取了17.5％的能源，到2020年的目标是20％。 随着可再生能源在发展中所占份额的增加，与之相关的问题的重要性也在增加。 这些问题是什么？它们如何解决虚拟电厂？这是怎么回事？ 我们正在告诉。
绿色能源有什么问题？
总的来说，一切都是这样。 在Enerdata
网站上 ，您可以按国家查看1990-2017年
的能源生产数据-图形显示大多数国家/地区的可再生能源份额正在增加。 我们的未来不可避免地与替代能源有关，对于最先进的国家和其中的单个行业而言，这已经是当下。 因此，自2017年以来，荷兰铁路仅使用风车发电。 通过这种方式，他们每年运送大约3.2亿乘客，这是该国总人口的18.5倍（相比之下，俄罗斯铁路每年运送大约10亿乘客，即7-8个俄罗斯人口）。 另一个例子是挪威：该国生产的能源中有97.8％以上来自替代能源。
一些欧洲国家不仅达到了提高可再生能源发电份额的目标，而且还超过了这些目标。 领导人是瑞典，芬兰和拉脱维亚。 资料来源：欧盟统计局也就是说，一切似乎都很好，但仍然存在困难：尽管具有所有优势，但替代能源无法提供恒定水平的电力生产。 有时电力消耗少于消费者的需求。 相反，有时这也是一个问题，因为多余的电力需要放在某个地方。 太阳能电池板仅在白天工作，其效率取决于一年中的时间和天气状况。 风电场不仅取决于风的存在，而且例如在鸟类的季节性飞行中停止工作。 在潮起潮落期间，潮汐电厂每天工作数小时。 这是与核电厂和热电厂的主要问题和主要区别。 来自绿色资源的一代越多，这些问题的重要性就越大。 另外，可再生能源通常彼此相距甚远，与集中生产可比能源的情况相比，这需要更复杂的基础设施。
怎么办呢？
为了解决这些问题，发明了虚拟发电厂（风电场，它们也是VPP-虚拟发电厂）。 所谓的硬件和软件系统，使您可以管理大量不同的发电设备，就像一个发电厂一样。 使用机器学习技术创建的软件可在消费者之间分配电力并保留剩余电量，用它们来弥补每日的下滑。 在这里，代码中引入的自学习AI元素特别重要，它们可以学习预测产量下降和消耗高峰，优化系统内的能量移动。
简而言之，虚拟发电厂是电力买卖双方之间的一种交易，可以平衡能源的供需。 结果，所有电力消费者都使用绿色能源，就像绿色能源是由经典核电站或火力发电厂产生的。 也就是说，网络中的电总是存在的，并且网络中的电压是恒定的。 并保证能源生产商出售其产品。
虚拟电厂始终是一个单独的项目，因为可再生能源及其用户的结构始终是唯一的，并取决于该地区的地理和人口特征。 但是，在任何风电场中，都有以下
要素：- 能源（可再生能源和传统能源），
- 电力消费者（企业和人口），
- 能量存储系统（电池），
- 物联网传感器，用于收集信息和管理消费者的工作，
- 电源管理软件。
虚拟发电厂可以轻松扩展到全球行星基础设施，更不用说任何一个州的需求了。 资料来源：东芝
在太阳能和风力发电厂发电且不使用虚拟发电厂来分配能量的电力系统中，有必要保留能量，并且通常至少不使用所产生和保留的能量的13-15％。 结果，发电的利润较低。 在具有虚拟电厂的系统中，不必要的储备量要少得多。 理想情况下，通常应趋于零。
此外，用于风电厂的软件算法可以通过最大程度地减少能量传递的损失和与物联网传感器的良好配合来减少系统中的能耗。 因此，在他们的帮助下，有可能在冬季调节供暖，在夏季调节空调，并在达到设定温度时节省能源。 而且，您可以将建筑物的通风与内部人数联系起来，从而使其仅在工作时间内发挥最大作用。
在金融投资中可以看到虚拟电厂市场的前景。 根据Markets and Markets的
报告 ，2016年全球风电场市场规模为1.934亿美元，到2021年的预测为7.09亿美元。 从绝对意义上讲，这还算是一点点，但是其动态性是相当明确的，然后，当技术问世并且物联网得到进一步发展时，我们就有望取得突破。
到目前为止，所有主要的风电场项目都正在实施中或已经在测试模式下进行。 PowerShift Atlantic项目
是世界上最早使用风电场的实例之一，该项目于2010-2015年在加拿大新不伦瑞克省及其周边地区实施。 他结合了新不伦瑞克省，新斯科舍省和爱德华王子岛的电力系统，包括“化石”和可再生能源。 启动虚拟发电站的结果是，网络中的峰值负载几乎被完全消除。
加拿大东南部的自然条件有利于发展替代能源：风电场和水力发电厂。 但是，在引入风电场之前，由于无法确保能源生产处于恒定且可预测的水平而阻碍了风电场的发展。 作为PowerShift Atlantic项目的一部分，这已经实现。 资料来源：PowerShift Atlatic随着风电场工作的开始，对于用户而言，能源之间的切换开始变得不明显，消除了对天气条件的依赖，这使得风能和水力发电厂得以进一步发展。 受控风电场能源系统的总容量超过6,200兆瓦。
目前正在实施的最著名，规模最大的风电场项目之一是特斯拉宝贝，这是南澳大利亚州的一家大型虚拟发电厂，结合了5万套房屋，已安装的太阳能电池板和Powerwall 2电池，该项目的重要性在于它已经是国家一级的开发项目，而不是解决本地问题的工具。 澳大利亚风电场的主要目标是补充和加强国家能源系统，并降低用户的用电成本。 该项目完成后，特斯拉太阳能发电场将产生250兆瓦的能源，其电池将能够存储高达650兆瓦/小时的电能。 这是澳大利亚目前最大的绿色项目。
是什么将这些项目结合在一起？ 可再生资源的可用性（在加拿大的大西洋海岸，是世界上创建风力发电场的最佳风能条件之一；在澳大利亚南部，每年有180个晴天），并且居住的城市住宅区的发展长期漫长。
在
芬兰 （由于风电场的工作，那里的温室气体排放量减少了0.5％），
斯洛文尼亚 ，
德国和
夏威夷也实施了类似的项目。
什么是停止虚拟发电厂？
在立法层面严重阻碍了虚拟电厂的发展。 事实是，在许多国家/地区，仅允许从私人生产商那里购买电力的国家向消费者出售电力。 因此，没有国家的参与就不可能组织一个私有的分布式网络。
如果您看一下俄罗斯的经历，应该注意到进展缓慢但不可避免。 2017年，俄罗斯联邦政府批准了``刺激计划，以装机容量最高为15 kW的可再生能源为基础的发电设施的发展的措施计划''，这意味着小型可再生能源（例如私人风车和太阳能电池板）的全面运营。 尚未出台一项特别的优惠“绿色关税”，据此，家庭发电厂的所有者可以向该州出售剩余的电力，但是该法案正在杜马州进行审议，并且很有可能在今年获得通过。
而且，虚拟电厂的弱点是实施成本高昂，这很难预测。 需要产生昂贵电力的替代发电厂，而这本身需要补贴。 必须安装和同步IoT传感器，这又对Internet连接的质量提出了很高的要求（但是，在发达国家，这一问题将通过5G网络的部署得以解决）。 需要先进的软件和持续的支持。 这再次导致我们在启动风电场阶段需要支持国家或其他主要投资者。
我们所有人都在等待什么？
虚拟发电厂将积极发展，逐步在世界范围内推动过时的立法。 到2021年左右，我们将见证一个崭新的电力市场的出现，该市场与虚拟电厂紧密相连，能源储备的智能分配以及所有市场参与者的能源消耗优化。 到今年，大型虚拟电厂的建设将在美国，欧盟和日本完成，其优势将变得显而易见。
完善的风电场系统刺激世界增加替代能源的份额，这将有助于改善地球上的环境状况并节省自然资源。 另外，能源基础设施将完全改变：我们将获得分散的网络，而不是大型发电厂和分散到消费者的电线网络。 这意味着一旦发生大灾难，人类未来的能源系统将变得不那么脆弱-在日本，可再生能源的份额很小，约占17％，风电场对此很感兴趣。 能源流的分散化将有助于日本避免地震和台风期间的大规模停电。
此外，电力生产者和消费者的分散网络将能够创建更多的电动汽车充电站，这将刺激行业发展。 并且不要否认这样的事实，即人类需要超级强大的电力生产者的人数越少，发生重大技术灾难的可能性就越小。 因此，我们逐渐使我们的星球变得更好，更舒适，更安全。 每个人都会受益。