基于新型电力系统的虚拟电厂介绍

新型电力系统下的虚拟电厂 其与直购电、容改需、综合能源以及省内需求侧响应有着本质区别。通过虚拟电厂参与电力辅助调节，将辅助服务费用从火电侧转移到用户侧。2、现货交易市场：通过价格信号充分参与电力市场，发电企业、甚至电网公司会将绝大部分成本传导至负荷侧用户。 铁合金、水泥、钢铁等高耗能企业，商业综合体、酒店、充电桩等一般工商业，用户侧储能，换电站 目录/CONTENTS 目录/CONTENTS 二、负荷聚合商定义 负荷聚合商（load aggregator，LA）作为新的专业化需求响应资源整合者，通过虚拟电厂（VPP）技术评估用户的需求响应潜力，整合分散的需求响应资源来参与电力系统运营。负荷聚合商作为电网与用户的桥梁，能够整合虚拟电厂高效的参与电网的互动。 •承上启下：帮助工业、用户储能、商业负荷等用户灵活参与调峰。并负责与电网的复杂模型对接，大幅度消纳新能源，深度参与电力供需平衡响应。 •聚合资源：统一集成用户侧负荷资源，通过电力用户负荷监控平台分析的需求响应潜力，聚合分散的用户负荷资源参与电力系统运营。 二、虚拟电厂的定义和关系 广义 狭义 负荷聚合商通过这种身份将用户侧各类的水泥、钢铁、冶炼、煤矿、铁合金等资源聚合，也可将用户侧储能纳入。这些大工业或装置听命于负荷调度中心，通过该中心以一个整体的形式参与到电网的运行和调度中。从邀约型过渡到市场型型。 聚合不仅限于负荷侧各类灵活性资源的聚合，还能与火电机组、分布式新能源，用电侧的可控负荷、各类储能、需求响应技术结合起来。将发电和用电两端的一些个体和单元组成一个虚拟的整体参与到电网的运行和调度中，保障电网安全，增加企业内部绿电占比和降低整体电费，实现双赢。 负荷聚合商是身份、虚拟电厂是平台技术、源网荷储协同是目标、实现多方共赢是效果。 二、功能集成需求 Ø资源监测：虚拟电厂管理运营平台对下经有线、无线等多种方式接入可调源、荷、储资源，实现区域内接入、资源监测和管理。 Ø资源评估：虚拟电厂管理运营平台对下接入聚合资源及对内接入电网网架资源，通过数据中台获取电网模型，从而实现虚拟电厂调控对象的分层分级汇集，并动态评估电网各层级的相应能力。 Ø支撑服务：虚拟电厂同时支持数据增值服务，对外数据发布，辅助政府决策以及赋能企业能效提升能力。 Ø功能场景：虚拟电厂管理运营平台对上对接新型电力负荷管理系统的需求响应和应急支撑，对接电力交易中心的现货交易、中长期交易以及辅助服务业务，实现虚拟电厂的市场化能力。 二、虚拟电厂需求场景 目录/CONTENTS 三、虚拟电厂关键技术定位 虚拟电厂“对内协调、对外统一”的两级定位 对外 作为一个整体参与大用户电力直接交易、跨省跨区交易、合同电量转让交易，现货交易、辅助服务交易、需求响应等。 对内 以电力市场配置电力资源运行为驱动，通过协调、优化和控制由分布式电源、储能、可控负荷等柔性负荷聚合而成的分布式能源集群。 三、VPP内外体系构建嵌套闭环 n弹性调度：以虚拟电厂与电网的分界线，对内构建完整的系统闭环，通过储能调节、源荷互动及柔性负荷响应等，实现安全用电和可再生能源的最大化消纳；n外部交互：对外与大电网间进行交互，在电网电力供应同时，作为大电网的调节响应，为大电网提供电力辅助服务支撑。 三、总体架构 Ø鄂州虚拟电厂在省级虚拟电厂管理系统基础上统筹管理区域内各类虚拟电厂； Ø对外采用云云对接方式，接入第三方虚拟电厂系统； Ø对内采用云边对接方式，接入电动汽车，储能，光伏等自有资源； Ø以统一的市场主体方式参与湖北省需求响应、辅助服务市场。 三、虚拟电厂功能架构 Ø虚拟电厂系统共规划七大部分，分别为虚拟电厂管理，资源管理，基线管理，调度申报出清，能力校核，监测，执行监测。 三、虚拟电厂技术架构 虚拟电厂建设运营服务平台总体采用“云平台+微服务”架构，按照微应用、微服务、交互服务、大数据计算、运行监控、数据存储、数据传输7个领域开展虚拟电厂建设运营服务平台技术架构设计。 三、参与互动的市场品种 Ø资源：电动汽车、储能、精准负荷控制、办公楼宇等。Ø目标：解决大功率失去后备用不足，减少或避免调度拉限电，保障电网安全。Ø资源：储能、精准负荷控制、办公楼宇等Ø目标：解决局部断面、设备过载，减少或避免调度拉限电，保障电网安全。容 量 备 用电 网 调 峰Ø资源：工业产生负荷、电动汽车、办公楼宇及储能等。Ø目标：参与电网调峰，提升电网调峰能力，支撑清洁能源消纳。顶 峰 保 供Ø资源：工业产生负荷、电动汽车、办公楼宇及储能等。Ø目标：削减电网尖峰负荷，节省或延缓电网设备投资。电 网 调 频Ø资源：储能、电动汽车等。Ø目标：参与电网调频，提升电网频率调节能力。现货交易Ø资源：储能、电动汽车及生产负荷等。Ø目标：参与电力现货交易，通过价格预测，实现市场博弈套利，帮助用户实现用电成本最小。虚 拟 转 动 惯 量 三、虚拟电厂平台通讯及安全架构 VPP平台整合具有灵活调节能力的各类资源，以综合用能成本最低为目标，利用现货、辅助服务等市场机制及备用、生产效能等管理机制，实现负荷侧源、网、荷、储各环节的精准协同匹配，提升湖北地区清洁能源消纳水平，保证大电网安全、高效、经济运行。 三、虚拟电厂平台通讯及安全架构 虚拟电厂协同互动智能调控平台由虚拟电厂主站应用（部署于三区的网省地协同调控主应用系统）、数据交互子站（部署于四区的安全接入子应用模块）、互动子站（部署于互联网区的用户/运营商的协同互动子应用）、及系统基础支撑、数据集成接口等模块组成。 三、虚拟电厂关键技术-一次聚合与二次分解 ①分布式电源②商业/工业负荷③储能④电动汽车…… ①聚合：利用主成分分析和特征聚类等数据挖掘技术，有效分辨和提取不同类型负荷 ②预测：基于历史规律的辨识和分析，结合相关因素预测信息，实现高精度预测 ③分解：考虑各资源运行物理约束及其响应效率，分解得出各资源的出力及用电曲线。 资源受控状态随机性函数： 可调设备启停成本函数建模： 三、虚拟电厂业务功能 1.全景感知 在保证电网安全运行和辅助服务市场可靠运营的前提下，鼓励湖北本省各类资源接入平台，支持源网荷储的实时全景感知和运行调控监视，实现所有互动资源的可观、可测。 01 02 运行监视、告警 数据上链 03 三、虚拟电厂业务功能 2.资源建模 分析各主体的负荷特性，构建各类市场主体的调控信息模型；按照省间、省内、重要断面进行负荷聚合分析，构建多层级、多时序的资源组合（类似SCUC模型），用于负荷侧资源聚合的智慧决策和协同调控。 主体用能特性分析 01 主体信息模型建模 02 03 构建资源组合方案 三、虚拟电厂业务功能 3、智慧决策 完成市场主体申报的调节能力在线稽查；计及网省通道、重要断面，提供用户市场申报信息的安全校核；完成基于性能优先、容量优先的资源组合方案优化；远期将提供用户侧调节资源潜力挖掘的智慧决策。 资源组合方案优化 02 03 安全校核 04 调节资源潜力挖掘 三、虚拟电厂业务功能 4、协同调控 梳理交易中心、调度中心、营销部门的调控业务流程，打通电网与用户交互通道，提供数据申报、及协同计划、市场信息接收等功能，实现三大部门业务和用户侧互动响应的闭环协同。 交易、调度、营销协同调控 三、虚拟电厂业务功能 5、信息发布5、信息发布 VPP虚拟电厂APC调控承担面向用户侧的调控需求、结算等市场运营信息的披露功能，其中包括运营商、可调资源用户的入市准入、需求发布、交易公告、出清结果公布等。基于不同对象的信息发布需求，提供面向市场主体的市场准入、需求发布、交易公告、出清结果、结算信息；及面向能监机构、交易中心的市场运营情况的信息披露，实现市场信息的互动共享。 面向市场主体的私有、公有信息披露 面向能监机构、交易机构的信息披露 三、虚拟电厂业务功能 6、分析评估 基于平台运行大数据，建立市场主体的调峰性能、调峰效益、行业发展前景、及电力市场运营分析，指导用户提高自我认知、提升市场活力，助力市场科学发展。 01 调峰收益分析 02 行业前景分析 03 市场运营评估 04 目录/CONTENTS 1.全景感知 1.资源接入 按照实用化原则，将调度中心、营销负荷管理中心、电力交易中，通过生产控制大区将辅助服务、需求响应、现货交易等需求接入平台；将负荷聚合商、用户涉及自备电源、分布式新能源、用户侧储能、电动汽车充电桩、智能楼宇、智慧园区等可调资源实时有功、用能状态、用电量等数据通过内外网安全接入区接入平台。 1.全景感知 2.运行监视 监视源、网、荷、储各类市场主体运行数据，建立合理阈值，实现对用户、储能运行数据中的异常数据识别告警，为平台后期实现大数据分析及辅助决策打下基础。 1.全景感知 3.数据上链 为解决平台数据安全及存储问题，利用边缘网关（节点）、5G通信、云边协同等技术手段，建立基于调控云的协同调控区块链，为以后碳交易、绿证交易等做准备。 2.资源建模 1.用能特性分析 根据实际运行数据，总结用户用能特点，如分时段特征、季节性特征、节假日特征等，从资源类型、所在地区、电价等多维度开展负荷特性分析，并提取波形、峰值、裕度等各类特征值，为建立主体信息模型提供依据。同时通过分析各资源主体的用能特性，计算各主体可调能力置信区间。 P1=Pmax（p，t）P2=Pmin（p，t）P=N*P0（p，t）N为修正系数 2.资源建模 2.用户建模 应对不同主体和多种物理场景，以资源响应能力为最终目标函数，运用聚类分析法、马尔科夫链等多种建模方法，搭建多种用户主体的模型。 资源建模算法： 资源受控状态随机性函数： 储能资源能量状态转换函数：高载能资源负荷波动效应函数：可调机组发电成本函数函数： 2.资源建模 3.组合方案 辅助服务市场发展后期，根据细化后的分区调节需求，设计考虑省内、重要断面等不同层级、及多时序的资源组合方案，为市场提供可出清范围的参考。同时可为地区电源规划提供辅助决策。 3.智慧决策 1.在线稽查 基于用户调控信息模型和用户可调能力置信区间，开展用户申报调节能力的在线稽查，并通过“人机互动”的方式进行修正。当目标曲线在边界范围内，平台直接确认上报，当超出调节范围时，平台发送驳回信息由人工确认后方能上报。 3.智慧决策 2.组合方案优化 当主体调峰价格相同时，依据资源响应性能、可调容量等调峰相关性指标，对主体进行优先级排序，根据调峰需求梯级调用，生成优化后的调控组合方案并出清，实现用户侧调峰的智慧调度。 根据𝐀𝐀值大小优先级排序： 3.智慧决策 2.组合方案优化 当主体调峰价格相同时，依据资源响应性能、可调容量等调峰相关性指标，对主体进行优先级排序，根据调峰需求梯级调用，生成优化后的调控组合方案并出清，实现用户侧调峰的智慧调度。 响应速率： 3.智慧决策 3.安全校核 平台将优化后的组合方案数据，发送至交易、调度、营销系统（三区），由三级机构按照调管关系开展安全校核，校核通过后可认定为有效数据参与市场。后期可开放数据接口，与省、地调相关校核程序互联互通，实现自动安全校核。 4.协同调控 1.交易、调度、营销协同调控 以交易、调度、营销自动化系统为基础，现货交易、辅助服务、需求响应三级市场体系为支撑，开展VPP互动智能APC调控平台的部署和应用。 5.信息发布 1.面向市场主体的私有、公有信息披露 平台负责市场信息的收集、汇总、分析，并面向市场主体进行私有信息和公有信息的披露，实现市场信息的公开、透明。其中私有信息包括用户的出清结果和月度结算结果，公有信息包括市场需求发布、交易公告以及定期发布的市场统计分析报告。 5.信息发布 2.面向能监机构、交易机构的信息披露 向能监机构和交易中心定期发布运营商及用户参与市场情况，包括市场出清价格、调节电量、