小型分布式发电厂以及诸如风力发电和太阳能发电等产量波动不定的能源资源有一个共同之处，那就是，它们提供的电力对电网运行的经济性和可靠性提出了更高的要求。虚拟发电厂是一个智能解决方案,它将众多小型发电厂联网，形成一个庞大的智能电网。

在德国威斯特伐利亚省的Niederense村，漫步在宁静的乡间小路上，我们只听得到清脆的鸟叫声和M??hne河潺潺的流水声。一座建于1913年的小型水电站，与这里纯朴的田园风光相映成趣。这座发电量为215千瓦的水电站，是该地区众多小型水电站中的一座。然而，将近一个世纪以来，这座水电站所采用的西门子-哈尔斯克发电机一直在不知疲倦地生产电力。现在，这位“老前辈”成为了一个庞大的高科技创新计划的重要组成部分。从2008年10月起，在RWE（发电企业）和西门子联合发起的ProViPP（虚拟发电厂）试点项目项下，这座水电站与威斯特伐利亚省Sauerland地区的Lister河和Lenne河流域的其他8座水电站相互连接起来。

人人都是这个项目的受益者，包括水电站业主、电力贸易商和电网运营商，当然，更加激烈的竞争会带给最终消费者更多实惠。虚拟发电厂概念通过将众多小型分布式发电厂联网，形成可从中央控制站统一运营的虚拟发电厂，为电力公司创造了新的电力供应源，作为其大规模、集中式发电厂的补充。这样的虚拟发电厂可以将风力发电、废热发电、光伏发电、小型水电站和沼气发电等系统，以及诸如炼铝厂和大型水泵站等用电大户联合起来，组成一个一体化电力供应机构。

通过在Sauerland地区开展这个试点项目，西门子和RWE打算展示虚拟发电厂的技术可行性和经济效益，同时从中积累经验、拓展知识，以进一步开展其他应用。RWE负责分布式发电系统的项目经理Martin Kramer表示，“这个项目将持续到2010年。目前，这项技术已经取得了良好的效果，此外我们还打算连接更多发电厂。”

对外而言，这9座联网的小型水电站就像是一座大型发电厂。在试点运行阶段，它们的总发电量为8.6兆瓦。尽管这座虚拟发电厂尚未积极参与电力交易，但构成这座虚拟发电厂的众多小型发电厂，已经为一种新的电力销售形式创造了关键的前提条件。Kramer说：“单独而言，这些水电站都太小，不能通过电力贸易商在电力交易所销售其生产的电力，也无法为电网运营商提供调节电力。紧急备用电力交易市场要求发电厂必须在15分钟之内应需提供电力，要在这个市场上销售电力，虚拟发电厂必须具备15兆瓦的发电量。”目前，这座由9座小型水电站联网形成的虚拟发电厂，尚未达到这样的装机容量，因此，只能按照德国《可再生能源法》（EEG）的规定，将其生产的电力输送给 电网。不过，按计划扩大项目范围后，该虚拟发电厂就可以直接在电力交易市场上销售其生产的电力了。

通过分布式电力管理系统软件，可以查看一座虚拟发电厂所包含的所有系统的当前状态。该软件可以生成发电运行计划。

超酷控制系统。在Sauerland虚拟发电厂的，是西门子提供的分布式发电管理系统（DEMS）。这个系统负责显示发电系统的当前状态，生成预测和报价信息，以及按计划控制电力生产。系统的用户界面被划分为发电、负荷、合同和蓄电等几个部分。为了便于使用，位于用户界面中部的是“平衡节点”（输入和输出的电力必须相等）。“预测和使用规划”、“监视和控制”窗口提供了更多信息。因此，通过查看彩色条形图，发电经理可以一目了然地掌握哪座发电厂当前正在以峰值负荷或哪座以基本负荷运行，以及这些发电厂的发电量。

将诸如发电量等发电厂状态信息与市场预测相结合，DEMS将根据第二天的电价和总共可用的电力，生成预测数据。这个发电管理系统甚至还考虑了天气数据，以预测诸如风电和太阳能发电等变幻不定的能源资源的发电量。

可以在需求模式下，控制该计划。

在通过电力贸易商在电力交易市场上给出报价之前，该系统所生成的价格需经发电经理审批。经发电经理批准和认可之后，DEMS将为虚拟发电厂中的每一座发电厂生成运行计划，这个计划规定了每座发电厂在规定时间必须生产电量。西门子能源电力系统管理部产品经理Thomas Werner博士表示，“DEMS的建模能力十分出色，该系统生成的计划可以得到百分之百的执行。”这些模型根本不需要人工修正。

RWE的Martin Kramer同意他的看法。“这套系统非常棒。计划生成之后，这个发电管理系统能够自动控制整个过程，包括每座发电厂的运转需求。”

随着分布式发电厂和可再生能源发电提供的电力越来越多，电网和电力市场将受到越来越大的影响。为了应对这些挑战，西门子开发了DEMS系统。后台的通信系统确保了控制中心与每座发电厂之间可靠的连接。在发电站，西门子通信设备通过无线通信调制解调器，将发电站连接至控制中心。这种方法的优势是，无需进行成本高昂的电缆布线或租用固网专线。

先进的IT系统是虚拟发电厂的所在

这座虚拟发电厂的分布十分零散。其DEMS主机部署在位于科布伦次附近Plaidt的控制中心，运行站设在科隆，发电厂遍布于Sauerland地区。尽管构成如此复杂，目前尚未制定出适用于分布式发电厂通信的标准。Werner说：“统一的接口和协议仍然有待制定。”他指出，因此，每座虚拟发电厂都需要度身定制的解决方案。他补充道，“要大幅简化虚拟发电厂的设计，我们需要开放的标准。”

盈利丰厚的备用电力。现有的适用于虚拟发电厂的业务模式已经显露出诱人的盈利前景。例如，尽管用电量和发电量不断波动，但电网公司必须始终维持电网平衡。这种情况下，虚拟发电厂的经营者可以出售备用电力，提供一定发电量已备急用。需要时，买家可以下单购买事先同意的电量。然后，虚拟发电厂将按合同的规定，在事先同意的时段内，启动或关闭发电机组，以使电网频率稳定在50赫兹或60赫兹。

杜伊斯堡—埃森大学的Christoph Weber教授预计，通过向虚拟发电厂购买备用电力，电力贸易商可以节省向电网运营商支付的“补偿电力”费用，从而使收入增加数十万欧元。当向电网输送的电力超出或未达到运行计划中规定的发电量时，就要支付“补偿电力”费用。为了避免出现这种情况，发电企业需要尽可能严格地遵守事先同意的运行计划，而这正是像DEMS这样的发电管理系统的用途。除增加发电量之外，一种值得关注的替代方案是，中央控制站暂时关闭诸如炼铝厂等用电大户。另一个可行的替代方案是，在位于莱比锡的欧洲能源交易所（EEX）出售电力，但前提条件是，生产每千度电的成本低于当前的交易价格。

虚拟发电厂还有许多其他用途，正如德国鲁尔区的市政发电厂所展示的那样。扩建配电网络以向新的住宅区提供电力，需要高昂的固定设备投资。因此，当地政府决定不敷设新的配电线路，而是通过安装大量的分布式燃气发电装置和微型总装式废热发电装置，并将之联网，形成一座可以提供电力和暖气的虚拟发电厂，来满足这个住宅区的用电需求。这样，就可以推迟几年再进行耗资巨大的投资。一些不那么起眼的组件，也能构成虚拟发电厂，例如，通过将医院和工厂的应急发电机，与电话和互联网通信中心常见的蓄电池连接起来。

虚拟发电厂还能带来宏观经济利益。Werner指出，“发电站网络的益处绝不仅仅限于其当前的用途。”例如，按当前的消耗速度，的铜矿储量将在32年内被消耗殆尽。如果像印度和中国这样的国家的用铜量和工业化国家一样多，那么，这种稀有金属很快就会出现短缺，价格也将急剧上涨。

但是，如果新兴工业化国家依靠智能电网和虚拟发电厂等扩建其电力基础设施，采用分布式系统，在需要耗用电力的地方就近发电，那么，就能减少建设用于输送电力的线路，从而使有限的铜储量可以维持更长时间。