虚拟电厂：聚合分布式资源的协调管理系统.docx

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1、虚拟电厂：聚合分布式资源的协调管理系统轻资产的分布式能源聚合控制系统虚拟电厂是一种聚合分布式能源资源的协调管理系统虚拟电厂VPP（VirtUalPowerPlant）指通过信息通信技术和软件系统等控制手段，将由地理位置上分散的分布式电源、可控负荷、电动汽车、储能系统等分布式能源资源（DiStribUtCdEnergyResources,以下简称DERs）,聚合、协调、优化以成为可调度的控制单元，接受电网调度或参与电力市场交易。和传统电厂属于典型的重资产投资模式不同，虚拟电厂属于以信息化技术为支撑的轻资产模式。图1：虚拟电厂运行模式示意图虚拟电厂1分布式f失控段备IlPlXHPLCLoRaRS4

2、85;控设备光纤工业 以太网光纤 ）4光网络单元虎拟电厂n用*器, HPLaLORXRS4850光院终 端设备运营商基站路由器运营商电力调度控用电信息采集配电云主站i场结党电力交易毒场:态边恻表1：虚拟电厂可调节资源主要类型、物理特性与核心参数资源类型物理特性核心参数分郁式光伏间歌性额定出力、预测出力由线、历史山力由线源分布式风电额定出力、预测出力曲线、历史出力由线分相式水电连续性额定出力、水库库容、出力爬坡上下限冷热电三联供额定出力，出力上下限，出力爬坡上下限，最小开机/停机时间分布式储能充放电状态、额定功率、额定容量、荷电状态上下限、充放电响应时间及效率储电动汽车可平移充放电状态、充放电功

3、率、可调用容量、充放电响应时间及效率铁塔基站充放电状态、时间及效率额定功率、额定容量、历史运行曲线、最小备用容量、充放电响应数据中心可平移可平移客量、可平移时间、不间断储能荷电状态上下限及最小备用容量工业园区可平移容量、可平移时间荷商业楼宇居民负荷可平移/可中断可中断/平移容量、可中断平移时间新型电力系统规模化灵活资源虚拟电厂科学问题与研究框架（康重庆、陈启蠢、苏剑等）,具有聚集资源、调节流向、提高效率等功能传统电力系统中能量与信息以单向流动为主，发、输、配、售、用各环节界限清晰，电源以单体规模较大的火电、水电机组为主；而新型电力系统由交直流混联大电网、微电网、局部直流电网、可调节负荷构成，系

4、统中单体规模较小的DERs占比持续提升，因此具备分布式资源聚合能力与源网荷储信息交互能力的虚拟电厂在新型电力系统中未来有望扮演重要角色，充分发挥其削峰填谷等辅助服务功能。在电力系统由传统化石能源发电向风光为主体的新型电力系统过度的发展过程中，虚拟电厂的价值主要体现在两方面： 一：虚拟电厂能够解决海量用户侧异构资源地理位置分散、单体容量小、调控难度大的特征，将小型分布式电源整合并网运行，结合储能系统、可控负荷、电动汽车等，通过数字化手段降低新能源间歇性与波动性对电网的冲击。 调节流向：虚拟电厂整合的源、荷、储资源功率处于不断变化中，整体出力会出现盈余或缺口，虚拟电厂能够根据系统整体出力变化调整电

5、能量与信息流动方向，当发电功率大于负荷时呈现“电厂”模式在电力市场上参与售电，反之呈现“负荷”模式从电力市场上购电，实现能量和信息的双向流动。 提高效率：虚拟电厂在改变分布式电源并网方式的基础上，对厂内源网荷储协调优化，以数据赋能提升电网运行效率与电能利用效率。初期以算法指导发电、用电、储能与电力交易，后续通过持续积累数据进一步优化能源网络协调机制，最大程度平抑新能源间歇性与波动性，提高电能利用率并提高市场化交易收益。图2:新型电力系统下虚拟中厂与传统能力能源生杰系统的差异1taAHi肃嵩肃励“mKISft.元化用I、a深荷互动，铲者、消疳者关系教f虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述（钟永洁、

6、纪陵、李婿俊等建设新型电力系统助力，虚拟电厂发展提速可期当前我国虚拟电厂仍在初级阶段以地方政府与电网邀约制为主我国虚拟电厂仍处于邀约制试点阶段参考欧美发达国家经验，虚拟电厂发展通常包含三个阶段，初期为政府部门、调度机构牵头组织的邀约型阶段，随着电力现货市场与辅助服务市场逐步完善转向市场化阶段，此后伴随新能源占比提升与电力系统升级迈向自主调度型阶段。当前我国虚拟电厂仍处于邀约制阶段，以广东、江苏、上海等虚拟电厂发展较快的区域的试点项目以邀约型为主，在当地的政府部门与电网牵头发出邀约后，虚拟电厂运营商开展进行分布式资源聚合，以参与电力系统日前需求侧响应与现货电能量市场，为电力系统提供灵活调节能力。

7、佟13:虚拟电厂行业的:一个发糊阶段.1J）f;：大|咬，用段原包食外的备动的分布式能词，例酸不坑和可你负商将基破负海,他磁面城基是有区一地会成时网，候，能加互联网等，可以史法制定是行虽确,就参与能体持区端的电力申场交解国前补的份成或在均面求的，,；次国的等力以收柬，舁国使内部的能效管理复兴端作地，安做发用电方真的辞使低化这是在电能里现货市.场，脑的服务而坏和容量市场建成用或已建则燃。r实体电厂的模式.属于自商她这些市场规得收数。本阶现也公同时存在激的出模式。我激的发出的主体展系统运行机构。这是在没仃电力市场的博况下，由改府部门或调度机构染头组织，通过政府担门成电力调度机构发出通约信号,各个限

8、合商，出烟电厂参与织资测以可控负荷为主进行响应，具同完或激的，响应和表防流程。虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述（钟永洁、起陵、李靖皱等）,从发展模式来看，前期我国参与试点建设的虚拟电厂项目要对能效电厂、紧急切负荷、基于经济补贴的需求侧管理、新型虚拟电厂四种模式进行验证，探索未来我国虚拟电厂发展方向。从试点结果来看，虚拟电厂根据市场价格信号参与调节，能够提供连续柔性的调节服务，协助电网实现闭环调度优化然而激励机制不足等问题逐步暴Il限制了虚拟电厂进一步发展，在道约制模式下虚拟电厂的调节价值难以体现。表2:我国对虚拟电厂各类模式的探索情况发展模式具体形式和发展概况试点省份优缺点通过对商业及民用建

9、筑中制冷和照明设能效电厂备、工业电机设备、家用器具等高耗能设备进行投资改造，提开这些设备的用电能效，并收取级用偿还贷款。主要是对用电设备本身进行改造，并收取相应费用，染少与大电网的互动以及经济徽励，用户参与度和积极性不高。江苏省、广东省在2005年、2009年分别开展了能效电厂试点实践配套政策不健全、缺乏持续稳定支持资金、商业横式不完善等问题，导致能效电厂在中国发展较慢通过坐秒级的快速精准稳定控制切负荷江苏省在2016年建成了大规模源网但该模式仅在电网紫急情况下使解决紧急情况下电力平衡出现大缺口的问荷友好互动系统，针对特高压直流闭用，动作次数少、切负荷量固定发展模式具体形式和发展概况试点省份优

10、缺点题，以保障大电网安全稳定运行。该阶段镇导致的受端电网频率跌落问题。紧且缺乏灵活的经济激励机制。主要是对电网安全稳定控制策略的优化，急切除相应数SS:负荷，保证电网频率从传统的拉间限电模式转变为精准实时快速的切负荷模式。稔定。基于经济补贴的需求侧管理通过基于经济补贴、强制法律、营销宣传等手段的需求侧管理，调整用户用电模式，引导用户科学合理用电。该阶段一般为离线整定，时间尺度最小为日前，且整个过程荒人工干预。上海市、广东省在2019年、2022年分别开展了虚拟电厂试点实践，针对电网尖峰负荷问题，通过短信等方式提前向用户发出通约，引导用户开展需求侧管理，降低尖峰期电力负背，并给予负荷相应的政策补

11、贴。此阶段注重单次，大规模的调节作用，虽然相比紧急切负荷改善了经济激励机制，但多由政策补贴支持，社会成本很高，在经济欠发达地区难以推广。新型虚拟电厂通过聚合可调节资源参与电网调控和市场运营，提升电力系统灵活调节能力。该阶段虚拟电厂作为类似火电机组的可调度单冀北地区在2019年开展了虚拟电厂试点实践井正式投入商业运营，实现了可调节资源的感知、聚合、优化、调控与运营，为电力系统提供连续、柔性的灵活调节能力。深圳市在2022年你成了虚拟出厂管理平台，运行檄紧急切负荷模式主要支撑电网运行第二道防线，需求侧管理模式主要支撑基于补贴的凿求侧管理，未实现市场化以及与电力系统的连续闭环调度运行，该阶段元，纳入

12、大电网调控范围，直接参与电网式类似冀北，但缺乏市场机制。山西省在2022年明确规定了虚拟电厂参与现货市场的运行技术和运营管理规范。虚拟电厂参与了电网闭环调度优电力电量平衡，同时参与电力市场运营。化，可根据市场价格信号进行调节，具有连续、柔性，可持续的特征。资料来源：虚拟电厂参与电网调控与市场运营的发展与实践王宜元、刘秦）建设新型电力系统催生虚拟电厂发展需求和自带调节能力的火电及水电等传统电源不同，风光新能源出力具有间歇性、波动性、随机性等典型特征，其大规模接入会提高电力系统的调峰调频压力，加大频率稳定、电压稳定等方面的潜在安全隐患。传统电力系统无法满足新能源发展需要，因此我国将逐步传统电力系统

13、升级为新型电力系统。新型电力系统作为贯通新能源供给和需求的桥梁，具备清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的五大基本特征，能够满足风光大规模接入后实现源、网、荷、储各环节稳定、高效、安全互动的需求，促进新能源消纳，并且为各类主体广泛参与电力市场提供技术基础。中国电力科学研究院,新型电力系统建设涵盖发电例、电网例、用户例的硬件与软件升级，催生各环节新场景及新模式。发电侧方面风光装机规模的提升推动抽水蓄能、新型储能等灵活调节电源建设加速，新能源发电功率预测、多能互补调度技术的发展也将有助于消纳问题的解决：电网1方面单向逐级输电为主的传统电网无法满足分布式能源大规模接入后的调度要求，电网公

14、司需要通过智能配电网、微电网建设等途径加速电网形态升级，构建符合新能源输送条件的能源互联网；用电1方面大工业用户强化需求侧响应能力，各类可调节分布式资源聚合形成虚拟电厂，作为主体参与电力现货市场与辅助服务市场，最终形成源、网、荷、储协同互动的非完全实时平衡运行模式。随着新能源产业链规模持续扩大，新型电力系统中分布式电源、可调节负荷等DERs占比将持续提升。虚拟电厂作为具备整合海量分布式能源资源聚合能力的协调管理系统，在新型电力系统中有望扮演关键角色，发挥调节电能量与信息流向、提高电力系统运行效率的功能，有望充分受益于新型电力系统相关政策落地与建设推进而快速发展。表3:新型电力系统相较于传统电力

15、系统的变化新型电力系规传统电力系统电源结构可控连续出力的煤电装机强不确定性、弱可控出力的新能源发电装机负荷特性刚性、纯消费型柔性、生产与消费赖具型交直流混联大电网、微电网、周部直流电网和电网形态单向逐级输电为主的传统电网可调节负荷的能源互联网技术基础同步发电机为主导的机械电碰系统电力电子设备和同步机共同主导的混合系统运行特征源随荷动的实时平衡模式，大电网一体化源网荷储协同互动的丰完全实时平衡模式，大控制模式电网与微电网协同控制模式资料来源：国家电网（新型电力系统数字技术支撑体系白皮书，政策暖风频吹鼓励虚拟电厂发展示范项目涌现拓宽建设思路近年来，国家发改委、能源局在推动电力市场建设、鼓励源网荷储与新型储能发展的政策中多次提到鼓励探索虚拟电厂商业模式与加大虚拟电厂投资力度，政策内容涵盖虚虚拟电厂的应用场景、盈利机制、运行要求等。应用场景方面，虚