虚拟电厂实践解决方案

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概览
虚拟电厂解决方案 1 虚拟电厂 2 分布式源网荷储 3 智慧能源单元 4 电力气象目录 Contents biaoti 数字拥抱能源点亮绿色世界 2015 年，国家发改委出台《关于促进智能电网发展的指导意见》，明确了需进行创新虚拟电厂商业模式，并率先于江苏试水邀约型虚拟电厂，出台季节性尖峰电价政策，构建了需求响应激励资金池，为地区需求响应的发展奠定基础。 2022 年年底 , 国内已有北京、上海、广东、江苏、浙江及河北等地开展了虚拟电厂的项目试点。北京在 2022 年 6 月颁布的《北京市 “十四五”时期电力发展规划》中，首次将虚拟电厂的建设纳入电力发展规划。深圳在 2022 年 8 月 26 日建成了国内首个虚拟电厂管理中心。自 2000 年起，欧洲各国就开始开展以集成中小型分布式发电单元为主要目标的虚拟发电厂研究项目，比如 VFCPP 、 FENIX 、 WEB2ENERGY 等。 2013 年起，虚拟电厂开始在欧洲规模商业化应用。美国是世界上实施需求响应项目最多、种类最齐全的国家，也是较早开展需求侧管理的国家之一。目前约有占高峰需求的 6% 的需求侧资源参与其中，业务主要基于跟踪电力价格、电力政策的动态变化降低用电负荷或获取用户侧手中的储能来进行。虚拟电厂数字拥抱能源点亮绿色世界国外虚拟电厂实践案例国内虚拟电厂实践案例 biaoti 实现可调节负荷、分布式电源、储能等资源的特征分析和多能互补，推动参与需求响应、辅助服务及电力交易。实现分布式电源及负荷资源的广泛接入和远程调控，提高资源管理水平。促进源网荷协调互动，助力新型电力系统建设，促进各类资源科学配置灵活调节，促进清洁能源就地消纳，推动区域能源供需平衡。数字拥抱能源点亮绿色世界虚拟电厂建设目标 biaoti 准入条件满足情况接入方案虚拟电厂外特性虚拟电厂档案响应信息准入审核结果执行认定结果出清结果结算信息注册信息报价信息合同信息出清结果结算信息虚拟电厂实现分布式资源的分区聚类，向虚拟电厂管理平台提交注册信息、报价信息以及合同信息。虚拟电厂管理平台负责审核虚拟电厂准入条件满足情况、接入方案、虚拟电厂外特性、虚拟电厂档案以及响应信息，接收调度云调用信息，上报响应信息。辅助服务市场依托现有统一电力辅助服务市场规则，接收调控中心下发的调度需求以及虚拟电厂管理平台提交的准入审核结果、虚拟电厂外特性和执行认定成果，结合虚拟电厂上报的注册、报价以及合同信息，进行市场出清，并同时向虚拟电厂主体、虚拟电厂管理平台以及调控中心多方公布出清结果。工商业柔性空调用户侧储能工业负荷等自备电厂分布式光伏燃气三联供等调度信息准入审核结果虚拟电厂外特性执行认定结果虚拟电厂管理平台调控中心辅助服务市场数字拥抱能源点亮绿色世界虚拟电厂端虚拟电厂端虚拟电厂替代调峰方案虚拟电厂平台总体架构 CPS CPS 发厂调度需求响应信息出清结果出清结果电 biaoti 业务架构通过聚合、协调优化可控负荷、分布式电源、储能装置等各类代理资源，作为一个独立的市场主体参与电力需求侧响应、调峰辅助服务等电力市场交易中以获取收益。主要可划分成用户侧资源管理和电力市场交易两大部分。资源管理包括负荷终端的运行控制和平台层的优化调度；电力市场交易主要是通过对电力交易规则的研究，根据电力市场的要求聚合虚拟电厂资源，为资源的聚合和优化调度提供依据，能够制定出最优的电力交易策略，更好的参与电力市场交易，获取更大的收益。数字拥抱能源点亮绿色世界 biaoti 虚拟电厂管控平台 ( 主站侧 ) 前置采集服务器企业服务总线数据采集调节控制设备层采集设备虚拟电厂端（子站侧）储能 PCS DG 控制器需求响应终端各类控制设备辅助服务系统安全机制 ≤---------> ≤ — ≥ 数据交互接口服务器子站层数据上传技术架构数字拥抱能源点亮绿色世界智能电表三相多功能监测仪表温湿度传感器分布式能源负荷储能 GPRS 、光纤、电力专网等调控中心优化策略 / 控制指令调控需求控制指令量测层主站层网络层数据库服务器通信服务器应用服务器设备运行数据内网 III 区 biaoti 数字拥抱能源点亮绿色世界功能架构 biaoti 管理信息大区安全 III 区数据交换 - 虚拟电厂平台部署在管理信息大区Ⅳ区信息外网中。为实现虚拟电厂平台与调度控制系统的数据互联互通，需通过信息外网传输至信息内网，跨防火墙与管理信息大区安全 III 区的调控云系统、 OMS 系统进行虚拟电厂模型、实时运行信息、控制指令及统计分析等数据的交互。通过反向隔离装置，将相关数据及指令传输至生产控制大区Ⅱ区中，实现与调度计划系统、两个细则、调峰辅助服务系统对接，再跨防火墙实现与生产控制大区 Ⅰ 区 D5000 系统 AGC 应用互联，执行实时调节指令，以此实现对虚拟电厂的可调、可监、可控。生产控制大区安全 II 区调度计划系统辅助服务系统 “ 两个细则” 结算考核系统虚拟电厂管控平台互联网防火墙正向隔离反向隔离信息隔离数字拥抱能源点亮绿色世界结算模块控制模块优化模块设备接入管理考核补偿结果确认反馈合同管理（对上对下）报价端虚拟电厂（用户端）安全 I 区 AGC 高级应用身份认证调度管理系统信息发布访问权限设置调控云系统部署信息内网信息外网 biaoti 电厂信息展示系统接入虚拟电厂的个数、最大可调能力、累计执行电量、累计交易金额、运行实时交易展示市调发布的实时需求曲线，电厂的实时响应情况和实时执行量；结算结果按日和月的的维度展示虚拟电厂的结算收益，收益内容有调峰收益、分摊、净收益和日前交易和日内交易主要是展示该交易类型的虚拟电厂的中标电量、执行电量和交易金额的值；虚拟电厂主站侧调度中心侧功能及界面展示——综合看板数字拥抱能源点亮绿色世界天数、上海市已接入电厂的位置；日前日内交易收益金额； biaoti 出清需求发布检修计划校核按照需求的不同，分成 3 条业务线：日前、日内、实时；日前：提前一天发布需求，共 96 点；日内：提前 2 小时发布需求， 12 个周期，每个周期 8 个点；实时：上周期需求补充，需求时间最小半小时，最多一小时；根据申报数据的业务不同，分成日前出清和日内出清；根据电厂申报的每个点的电力和量，进行算法的出清；出清电价用折线图表示，出清电力用柱状图表示；提前一天对线路检修进行发布，确保调峰事宜正常运行；对已经发布的线路检修信息进行录，生成历史检修计划表；虚拟电厂主站侧调度中心侧功能及界面展示——辅助服务数字拥抱能源点亮绿色世界 biaoti 检修线路、并网点维护结算提前 2 小时对线路进行安全校核，确保调峰事宜正常运行；对已经发布的安全校核信息进行记录，生成历史安全校核表；基础数据维护，对线路和并网点进行增删改查；检修计划和安全校核的数据由这里添加；数字拥抱能源点亮绿色世界虚拟电厂主站侧调度中心侧功能及界面展示——辅助服务安全校核展示结算详细信息 biaoti 虚拟电厂平台主要包含应用服务器、数据库服务器、前置采集服务器、通信服务器等实现系统运行，并通过接口服务器与其他业务系统进行数据交互。虚拟电厂子站侧电厂侧功能及界面展示——系统结构数字拥抱能源点亮绿色世界 biaoti 数据转换对以不同方式接入的终端设备进行数据类型转换；在常规量测数据基础上扩展数据类型，包括非结构化数据；提供数据查询。数据清洗 3 6 数据监视查询监视数据传输过程中的进程状态；监视网络运行状态、系统资源，并对异常过程进行日志记录。数据分析 1 数据采集 2 设置终端设备控制器参数，并根据业务需求编制采集任务；对终端设备的运行数据进行采集，并与主站参数进行比对。 4 数据采样 5 将前端采集数据写入实时或历史数据库；按数据类型设置采样读取周期；根据告警信息触发变化读取数对虚拟电厂及虚拟机组的总电量、用电量等数据进行统计分析；从多角度进行排名及对比分析。虚拟电厂子站侧辨识数据完整性、唯一性、合法性。电厂侧功能及界面展示——数据管理数字拥抱能源点亮绿色世界 biaoti 可获取数值天气预报数据和实际天气、负荷数据数据，针对可控负荷、储能和光伏及风电等分布式发电电源分别进行预测，进行精准负荷预测。 1 获取发电资源的历史运行数据；预测天气、温度、风速等相关气候信息；基于历史数据及预测气候指标，预测发电资源潜力。结合历史数据及气候因素，预测负荷资源基本运行状态；了解负荷资源控制变量、控制方式、影响因素及客户舒适度需求；基于负荷资源基本运行状态、负荷调控方法及舒适度需求，分析负荷资源可调控潜力。 3 虚拟电厂发电预测基于虚拟机组，构建区域级虚拟电厂；基于可控资源潜力预测结果及虚拟机组聚合情况，实现虚拟电厂整体发电预测。虚拟电厂子站侧 2 负荷资源潜力预测电厂侧功能及界面展示——机组组建数字拥抱能源点亮绿色世界发电资源潜力预测 biaoti 基准曲线图表与基准曲线表格联动基准曲线图表取电厂最近 5 天未参加市场调峰的实时负荷曲线，作为电厂的基准曲线；基准曲线表格市调可以修改电厂的基准曲线，表格展示 96 个点的数据，方便市调修单个点的值；数字拥抱能源基准曲线图表调度中心侧功能及界面展示——基准曲线校核虚拟电厂子站侧点亮绿色世界 biaoti 展示单个虚拟电厂的最大可调能力、累计执行电量、累计交易金额、运行天数；电厂下的资产设备运行图；日和月的的维度分别展示虚拟电厂日前、日内的中标电量、执行电量、交易金额的 , 实时的响应电量、执行电量和交易金额的值；虚拟电厂子站侧电厂侧功能及界面展示——综合看板日前交易和日内交易主要是展示该交易类型的虚拟电厂的中标电量和中标电价；展示市调发布的实时需求曲线，电厂的实时响应情况和实时执行量；数字拥抱能源点亮绿色世界结算结果按日前日内交易实时交易电厂信息值 biaoti 按照需求的不同，分成 3 条业务线：日前、日内、实时；分机组申报电力；日前：按照需求可选机组申报，共 96 个点；日内：提前 2 小时申报能力， 12 个周期，每个周期 8 个点；实时：需要提前一天申报可调控的富余能力；分两个维度（单日和单月）对电厂执行情况进行结算；系统会展示电厂的日结算图表，涵盖内容为实际执行量、日前执行量、日内执行量、基准曲线、实时负荷；日结算表格，涵盖内容为虚拟电厂日前、日内的中标电量、执行电量、交易金额的值，实时的响应电量、执行电量和交易金额的值；结算调度管理需求申报设备管理虚拟电厂拥有出清电量后，需要对设备下达操作指令；对已经发布的线路检修信息进行记录，生成历史检修计划表；设备管理主要是录入电厂的设备，为需求申报和调度管理提供设备数据支持；虚拟电厂子站侧电厂侧功能及界面展示——辅助服务数字拥抱能源点亮绿色世界根据交易需求及电厂申报进行出清 ( 日前日内交易 ) 或下达调度指令实时交易出清 / 实时调度设备调控策略参与下交易流程结果接收接收日前日内出清结果或实时调度指令交易结算根据出清结果与机组执行情况进行交易结算根据调度裕度计算及成本控制进行申报决策辅助决策交易申报申报电价、电量信息审核发布虚拟电厂基准曲线基准曲线审核信息发布发布交易需求、线路检修等信息负荷预测对未来时段进行高精度负荷预测根据机组成本进行调度优化优化调度数字拥抱能源点亮绿色世界产品特点：设备优化调控策略交易中心调度中心虚拟电厂虚拟电厂调度中心营销中心辅助决策负荷预测优化调度机组组合结合负荷预测结果与机组网络约束，对有调度裕度的机组按照调度成本进行排序，得出可用机组组合。机组调度接收出清结果后，根据机组组合成本信息进行调度优化，优先调度成本低的机组，确保收益最大化。负荷预测使用历史数据，通过机器学习提取负荷运行规律，按照 15 分钟为间隔对未来一段时间内电力负荷进行预测。交易申报根据电力市场申报规则，以经济最大化为目标，将可用机组信息转化为电量、电价信息进行交易申报。数字拥抱能源点亮绿色世界产品特点：设备优化调控策略最小值高调度成本低建立虚拟电厂资源库，记录客户设备参数模型及成本模型，并对设备历史运行情况进行分析，模型数据可实时更新，为负荷预测、辅助决策做支撑。能够在交易申报、出清结果不同阶段利用设备及市场信息，根据经济最优等目标进行辅助决策，计算结果快速准确，实现收益最大化。预测未来用电负荷，结合设备参数计算设备调节裕度，可设置满发、最高效率等约束条件。设备 2 建议申报容量设备 1 设备 4 调度容量数字拥抱能源点亮绿色世界产品特点：设备优化调控策略最大值设备出力范围设备 3 调度裕度计算设备 1 设备 2 设备 3 客户 A 客户 B 负荷预测曲线设备调节裕度资源库现货市场信息中长期交易信息历史电价历史电量统调负荷联络线计划中长期合同短期发电计划技术及方法现货价格预测：相关性分析、聚类方法、神经网络方法段号起始出力终止出力报价 1 200 225 200 2 225 250 250 3 250 280 300 现货价格预测 ① 竞价空间预测 ② 日前电价预测 ① 节点电价预测 ② 出清结果预测出清结果预测月度合约电量年度合约电量拟成交电量现货中标量上限现货中标量上限 :"" 日前电价实时电价流程数字拥抱能源点亮绿色世界应用场景 : 现货交易策略中长期电量分解现货交易策略生成现货交易策略 02 04 03 01 发电信息 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20 :00 21 :00 22 :00 23 :00 800 700 600 500 400 300 200 100 0 300 250 200 150 100 50 0 300 250 200 150 100 50 0 0 :00 1:00 2 :00 3 :00 4 :00 5 :00 6 :00 7 :00 8 :00 9 :00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 32 30 28 26 24 22 20 日前电价实时电价电量 23 :00 22 :00 21 :00 20 :00 19 :00 18 :00 14 :00 15 :00 16 :00 12 :00 10 :00 11 :00 17 :00 13 :00 4 :00 2 :00 9 :00 3 :00 8 :00 0 :00 7 :00 6 :00 5 :00 1 :00 月度结算电量通证 T 确权数据结果上链通证