1.虛擬電廠的基本概念

虛擬電廠的定義

虛擬電廠（Virtual Power Plant，VPP）是一種通過信息技術(shù)和智能控制手段，將分布式能源資源（DERs），如分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等，聚合起來并作為一個(gè)整體參與電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行的解決方案。

虛擬電廠的作用

（1）優(yōu)化電力資源配置：通過智能調(diào)度技術(shù)，虛擬電場能夠根據(jù)實(shí)時(shí)需求和市場價(jià)格優(yōu)化電力生產(chǎn)和消費(fèi)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率

（2）增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性：提供調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，幫助電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)情況，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）促進(jìn)清潔能源消納：整合間歇性可再生能源，并通過儲(chǔ)能和需求響應(yīng)平衡供需，減少棄風(fēng)棄電現(xiàn)象。

（4）降低用戶成本：為用戶提供參與需求響應(yīng)的機(jī)會(huì)，通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施鼓勵(lì)用戶調(diào)整用電行為，從而降低用電成本。

（5）支持電力市場發(fā)展：作為靈活的市場主體，虛擬電廠可以參與電能量市場、輔助服務(wù)市場、需求響應(yīng)市場等，推動(dòng)電力市場化改革和智能電網(wǎng)建設(shè)。

虛擬電廠的特點(diǎn)

（1）不需要大規(guī)模的新建物理基礎(chǔ)設(shè)施，而是通過軟件和技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)資源整合。

（2）可以靈活調(diào)度多種類型的分布式能源，形成統(tǒng)一的調(diào)度和管理，提高能源利用效率和電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）多主體協(xié)作，虛擬電廠涉及眾多利益關(guān)聯(lián)方，包括：發(fā)電企業(yè)、電力用戶、分布式能源持有者。

（4）可直接參與市場交易，虛擬電廠聚合商可以作為獨(dú)立主體參與到市場交易中。

2.整體架構(gòu)與設(shè)計(jì)方案

虛擬電廠的架構(gòu)

（1）設(shè)備層:通過邊緣-云計(jì)算協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可調(diào)負(fù)荷、充電儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式光伏等分布式資源在聚合層面的聚合感知和優(yōu)化協(xié)同;

（2）接入層:采用 Modbus、MQTT、HTTPS等通信協(xié)議，將收集上來的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息上傳到數(shù)據(jù)層。以先進(jìn)的通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支撐，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸效率，建設(shè)泛在、低延時(shí)的感知“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)"和安全、可靠的協(xié)同管控體系;

（3）數(shù)據(jù)層:在數(shù)據(jù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗、篩選處理，為邊緣計(jì)算提供良好的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)還要進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離，維護(hù)數(shù)據(jù)和虛擬電廠平臺(tái)系統(tǒng)的安全;

（4）公共層:打通同電力交易系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)光儲(chǔ)充EMS能管系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)信息高效互通;

（5）應(yīng)用層:應(yīng)用層包括數(shù)據(jù)中心、用戶中心、物聯(lián)中心、客戶管理、合同管理、中長期市場交易、現(xiàn)貨市場交易、清算結(jié)算管理、聚合資源管理、運(yùn)行監(jiān)控預(yù)測、響應(yīng)交易管理、調(diào)度控制管理、邊緣調(diào)度管理、模型管理、算法管理等模塊，實(shí)現(xiàn)能鏈虛擬電廠平臺(tái)的核心功能:

（6）展示層:展示層采用 WEB 端、大屏端、APP端/小程序等形式進(jìn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)信息的可視化展示。

虛擬電廠的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)用戶需求建設(shè)集采集，調(diào)度，分析為一體的虛擬電廠平臺(tái)。有別于之前的能耗采集平臺(tái)和需求響應(yīng)平臺(tái)，該系統(tǒng)不局限于單一資源形式的數(shù)據(jù)采集與需求響應(yīng)，而是要建設(shè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)、居民、工業(yè)、光伏、充電樁、分布式能源等多種靈活性資源快速接入，利用電源側(cè)的多能互補(bǔ)和負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，對電網(wǎng)提供電能或調(diào)峰、調(diào)頻、可再生能源消納等多種輔助服務(wù)。

構(gòu)建集商業(yè)建筑、工業(yè)、充電樁、儲(chǔ)能等多種綜合資源的虛擬電廠平臺(tái)，通過信息化手段和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)采集和調(diào)度控制。針對電網(wǎng)削峰、填谷、調(diào)頻等不同場景要求，綜合調(diào)度可用資源，完成電網(wǎng)調(diào)度任務(wù)。平臺(tái)接入資源終端采用聯(lián)研院邊緣網(wǎng)關(guān)作為采集、傳輸、控制設(shè)備，并使用規(guī)定協(xié)議完成與服務(wù)端的數(shù)據(jù)通訊。

3.項(xiàng)目建設(shè)方案

聚合控制網(wǎng)關(guān)

 平臺(tái)功能-負(fù)荷核定

平臺(tái)功能-負(fù)荷上報(bào) 

平臺(tái)功能-負(fù)荷分配

平臺(tái)功能-聚合申報(bào)

平臺(tái)功能-出清核算

平臺(tái)功能-聚合預(yù)覽

平臺(tái)功能-分?jǐn)偣芾?/span>

平臺(tái)功能-調(diào)峰告警

4.平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

混合型虛擬電廠的建設(shè)需要滿足多元異構(gòu)資源的接入，構(gòu)建智能調(diào)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化調(diào)度，參與電力市場多品種交易，實(shí)現(xiàn)多場景下市場化交易和商業(yè)運(yùn)營。

可調(diào)資源管理

虛擬電廠準(zhǔn)入備案申請頁面、可調(diào)資源信息建模工作臺(tái)、居間企業(yè)檔案維護(hù)管理頁面、零售套餐配置與管理頁面、代理合同簽約與管理頁面、虛擬電廠運(yùn)營統(tǒng)計(jì)分析看板。

代理合約管理

虛擬電廠合同套餐編制頁面、合同套餐審核審批頁面、合同套餐上線簽訂頁面、合約執(zhí)行跟蹤與管理頁面。

資源聚合

分布式資源調(diào)節(jié)能力挖掘頁面、資源聚合優(yōu)化計(jì)算頁面、資源物理特性表征模型頁面、協(xié)同優(yōu)化調(diào)控驗(yàn)證頁面。

協(xié)同計(jì)劃管理

市場數(shù)據(jù)集成與預(yù)測模型構(gòu)建頁面、負(fù)荷分析與峰谷價(jià)格聯(lián)動(dòng)頁面、功率與出力預(yù)測分析頁面、日前協(xié)同計(jì)劃方案編制頁面。

市場交易申報(bào)

虛擬電廠全品類交易功能頁面、電力市場數(shù)據(jù)交換頁面、多時(shí)序交易預(yù)案編制頁面、交易預(yù)案評估審核與報(bào)出頁面。

協(xié)同響應(yīng)互動(dòng)

多層協(xié)同互動(dòng)監(jiān)視頁面、中標(biāo)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)調(diào)控計(jì)算頁面、調(diào)控指令跟蹤與資源狀態(tài)管理頁面、分級分時(shí)優(yōu)化組合與緊急調(diào)控頁面。

用戶分?jǐn)偨Y(jié)算

可調(diào)能力計(jì)量與費(fèi)用結(jié)算頁面、調(diào)節(jié)里程計(jì)算與考核頁面、結(jié)算憑據(jù)生成與管理頁面、全流程分?jǐn)偨Y(jié)算管理頁面。

物聯(lián)通訊管理

設(shè)備自動(dòng)化接入與協(xié)議管理頁面、資源狀態(tài)實(shí)時(shí)感知與告警頁面、物聯(lián)設(shè)備全生命周期管理頁面、邊緣 - 云端協(xié)同管理頁面。

平臺(tái)基礎(chǔ)管理

組織機(jī)構(gòu)與用戶管理頁面、角色權(quán)限與菜單管理頁面、系統(tǒng)編碼與流程配置頁面、系統(tǒng)運(yùn)行日志管理頁面。

代理售電

市場化交易管理頁面、客戶全生命周期管理頁面、購售電合同跟蹤頁面、偏差考核處理頁面。

5.平臺(tái)建設(shè)意義

建設(shè)虛擬電廠平臺(tái)的意義重大，它不僅能優(yōu)化能源資源配置、提升電網(wǎng)穩(wěn)定性、整合分散資源、優(yōu)化供需平衡、提升調(diào)峰調(diào)頻能力、推動(dòng)可再生能源消納與 “雙碳" 目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，更能構(gòu)建數(shù)字孿生電網(wǎng)、推動(dòng)能源行業(yè)的數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。

虛擬電廠平臺(tái)通過技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新，將分散的能源資源轉(zhuǎn)化為可調(diào)控的 “虛擬電源"，既是應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)的關(guān)鍵手段，也是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的核心支撐。其意義不僅在于提升能源效率與電網(wǎng)穩(wěn)定性，更在于推動(dòng)整個(gè)能源生態(tài)向低碳、智能、互動(dòng)的方向演進(jìn)，為 “雙碳" 目標(biāo)與能源革命奠定基礎(chǔ)。