虛擬電廠技術資料合集德國虛擬電廠的商業模式3 4虛擬電廠運行的關鍵要素 4德國虛擬電廠發展的有利條件 4德國虛擬電廠進一步發展的建議 5 62支持德國虛擬電廠發展的電力系統、市場和政策框架 72.1德國電力系統要素概述 72.2電力市場及規則 8 92.4電網阻塞管理 9 2.6聚合商相關法規 2.7居民提供靈活性的法律基礎和先決條件 I3德國虛擬電廠的總體發展與案例研究 3.1獨立聚合高模式的虛擬電廠 3.2電力公司模式的虛擬電廠 3.3新型市場參與者模式的虛擬電廠 4.1虛擬電廠運行的關鍵要素 4.2虛擬電廠發展的有利條件 4.3德國虛擬電廠進一步發展的建議 174德國提出2045年氣候中和的目標，大力發展以風電、一問題并實現氣候中和的重要手段，而虛擬電廠 (VPP)通過聚合并集中調度分布式能源成為提升電源資源主要包括連接到配電網或終端用戶附近的中小模過小、分布分散，或者發電波動過大，無法直接提供系統服務。虛擬電廠通過聚合商，把獨立的分布式本報告介紹了德國虛擬電廠的發展及其在靈活性方面的優勢，分析了與虛擬電廠相關的主要電力市場和監管框架，介紹了德國虛擬電廠商業模式案例，總結了德國促進虛擬電廠發展的有利因素，并建議了進一步虛擬電廠運行的矣鍵要素信技術(ICT)軟件平臺聚合虛擬電廠里大量的能源資源。以及要智能電表、遠程控制和自動化內的多樣化分布式能源資源池，并在不同的市場上探索商機是增加虛擬電廠收入的重要策略。生物質/沼氣發電廠和水電因高靈活性是德國虛擬電廠中的優質資源。電池電動汽車、熱泵、家用儲能設施、屋頂光伏等小規模分布式能源資源以及中壓能源資源電解制氫廠是虛擬電廠資源池中德國虛擬電廠發展的有利條件●德國政府要求可再生能源電廠，特別是100kw以上中型可再生能源電廠參與市場交易。由于中型電廠單獨參與電力市場交易的邊際成本較高，虛擬電廠可以為此提供服務。此外，發電、輸電、配電、售電分開為虛擬電廠建立了積極的參與環德國的日間電力市場允許接近實時的電力交易，訂單到交割之間的時間縮短產生了對在短時間內可獲得的快速可控靈活性資源的更多需求，而這●根據平衡機制，輸電系統運營商需要從平衡市場購買平衡能量，虛擬電廠可以通過其聚合的資源為平衡市場提供靈活性。此外，統一的平衡市場讓包括虛擬電廠在內的平衡服務供應商，可以向所有輸電系統運營商提供平衡服務，增加了虛擬德國能源相關法律從法律上規定了聚合商的市場角色、機會和義務。為虛擬電廠聚合能源資源提歐洲和德國的法規都確保虛擬電廠能夠進入批發和平衡市場并進行交易。投標的最小單位或進入市場的資格條件對虛擬電廠的發展前景具有決定性作用。如果對進入市場的規模要求過高或資格預審要求過嚴，或將某類分布式能源資源排除在外，將限制虛擬電廠參與市場交易的可能性。在德國，輸電系統運營商認可以分布式能源資源聚合的形式提供平衡服務；虛擬電廠有足夠的自由確定其資源組合，包括分布式能源資源的數量和類型(由間歇性可再生能源發電機組提供的平衡服務，如光伏和風力發電，仍處于測試階段);5德國虛擬電廠進一步發展的建議●間歇性可再生能源(由于間歇性可再生能源特別是太陽能和風能的波動性和不可預測性，目前在資源聚合池中占比很少),和其它小規模能源資源(例如，電池電動汽車、熱泵等)應進一步擴針對小規模的能源資源(如電池電動汽車、熱泵等)為電網運營商提供靈活性，設計額外的市場機制。目前，配電系統運營商或輸電系統運營商與小規模能源資源的所有者之間互不了解，建立為虛擬電廠運營商提供新的發展機會，在這個市場中捆綁小規模資源進行投標，而不僅僅是要求配電系統運營商給提供靈活性的消費者降低資費(目前討論的另一方案)。●免除家用儲能提供靈活性的稅費和過網費等雙重●在獨立的聚合商、平衡責任方和電力用戶之間制定標準化的程序，以解決補償機制、測量和核證基準方法、數據交換和各自角色、責任、權利等6德國提出到2045年實現氣候中和的目標。加速可再生能源發展是實現這一宏偉目標的關鍵。2020年，可再生能源占德國發電量的50.9%(248.82TWh),其中風能和光伏發電量占37.2%(或183.27TWh)'。預計2045年可再生能源發電量將增至899TWh,其中風能和光伏將占主導地位2。由于風力發電和光伏發電具有間歇性的特點，電力系統中高比例的風電和光伏，會給電網運營商和電力市場平衡供需帶來重大挑戰。與此同時，所有終端用能部門的脫碳會引發電氣化比例的提高，這將使得德國的電力總需求從2018年的595TWh大幅增長至2045年的1017TWh2,并且造成用電高峰增加。因此，提高電力系統的靈活性是德國實現氣候中和的關鍵‘。本研究旨在通過對不同類型虛擬電廠的商業模式進行案例研究，分析虛擬電廠所需的關鍵市場政策框架，展示虛擬電廠在德國的發展及其對電力系統靈活性的貢獻，總結有利于虛擬電廠在德國發展，特別是在提供靈活性方面的關鍵因素。虛擬電廠(VPP)將分布式能源資源聚合在一起，并進行集中調度，通過為電網和電力市場提供靈活性服務，成為很有前景的提高靈活性解決方案。據法國電力公司估計，德國的能源聚合市場和靈活性市場規模為75GW,這一數字預計到2030年將翻一番?。分布式能源資源以中小型為主，可分為：1)分布式發電機組，即可調度資源，如熱電聯產廠或沼氣廠，以及間歇性可再生能源，如風能和光伏；2)需求側資源，即來自靈活能源用戶的需求響應；以及3)儲能，如電池、飛輪、電轉X,主要接入配電網或位于終端用戶附近“。盡管分布式能源資源具有靈活性潛力，但通常由于其規模太小、分布分散，或者發電量波動大等原因，無法直接提供系統服務。虛擬電廠作為聚合商，可以將這些分布式能源資源捆綁成一個規模較大的組合。通過中央IT系統監測、預測、優化和調度發電、儲電/放電或靈活消費，使這些資源能夠參與電力市場并向系統運營商提供靈活性服務。2Prognos,Oko-Institut,Wuppertal-Institut(2021)72支持德國虛擬電廠發展的電力系統、市場和政策框架2.1德國電力系統要素概述電力業務拆分法》(Energiewirtschaftsgesetz,EnWG)超過100,000家的能源公司必須依法將其電網運營業務從競爭性的發電或供電業務中剝離。這意味著，輸電系平衡電力系統的首要目標是確保總發電量和電力負荷之間隨時保持平衡。在德國，每個發電廠和電力消費者會被分配到平衡區，由平衡責任方(BRP,通常是能源供應商或聚合商)確保平衡區內的總發電量加總外購電量與用天做出準確的電網供需預測，并向負責的輸電系統運營電力供應和負荷之間的平衡，并在每15分鐘為每個平衡區進行一次清算。輸電系統運營商監控每個平衡區的預測與實際情況之間的偏差，并利用平衡市場上的平衡服務解決預測偏差問題。若出現預測偏差，平衡責任方需承擔平衡服務的費用，即負擔平衡電量價格“。平衡責任方也可在日間電力市場購電或售電以減少偏差，降低調度衡問題(見2.2節)。在電網發生阻塞的情況下，系統運營商可采取再調度，調整常規發電廠和可再生能源發電量(第2.4節)。GmbH,AmprionGmbH,50HertzTransmiss8SMARD(n.d.).Balancingenergy.https:/www.smard.de/page/en/wiki-art9Ninomiya,Y.,Schr?der,J.andThomas,S.(2019).Digitaliza-82.2電力市場及規則交易所有期貨(即長期交易)、日前現貨和日間現貨三中午12:00前出價，日前市場比期貨更能準確地預測發電并在前一天14:30前將發電計劃提交給對應的輸和1小時產品可以交易到交割前5分鐘(以前是可以交易到在交割前45分鐘)。日間交易采用連續報價模式，由交易系統自動匹配買家和賣家進行交易。跨境日創建一個統一的泛歐洲跨區域日間市場。跨境日間交易解決方案以公共IT系統為基礎，具有共享訂單簿隨著間歇性可再生能源的比例日益增加，日間市場越來越重要，它可以對平衡責任方不斷變化的負荷和可再生在德國，虛擬電廠活躍在日前市場和日間市場。此外，日間市場的交割期較短，對可在短時間內迅速作出反應的靈活性產品具有額外需求，虛擬電廠的靈活性資源池在日間市場交易結束后，輸電系統運營商在平衡電力市場購買平衡服務，以解決系統實時供需失衡及其導致的頻率偏差。2010年德國建立了統一的電力平衡市場，由平衡服務提供商為輸電系統運營商提供靈活性服務“。電力系統頻率的穩定可以通過頻率控制備用(FCR,也稱為一次控制備用)以及自動和手動激活的頻率恢復備用(aFRR,也稱為二次控制備用),和手動控制，啟動時間較長，補充二次控制備用的mFRR,(也稱為三次控制備用)來維持。這三類控制備用的激活時間從30秒到次控制備用產品的供應商只獲得容量價格的收益(因為其有意愿在一定時間內保留平衡容量)。相反，二次控制備用和三次控制備用對正負備用分別詢價，最低投標應商通過容量價格和平衡能量價格獲得收益(對實際使用的平衡能量進行計費，并將成本轉嫁給導致啟動備用的平衡責任方)。表1:三種控制備用產品的特點一次控制備用二次控制備用三次控制備用激活時間15分鐘(正備用或負備用)(正備用或負備用)(正備用或負備用)ment/Multi-Regional-Coupling-(MRC)-and-Cross-Bo 11Beucker,S.Etal.(2020).WindNODE-summar9由于德國的輸電系統運營商接受聚合資源參與平衡市場的資格，虛擬電廠可用其資源池中聚合的各種分布式能源資源，參與平衡市場，提供備用服務，特別是二次備用和三次備用服務。以前，若想提供平衡服務，平衡服務提供商必須同時參與容量拍賣，而以靈活性負荷進行聚合的虛擬電廠由于預測準確性的問題不能參與其中“。2020年11月以后，任何通過資格預審的平衡提供商，無論是否參與了容量拍賣，都可以提供平衡服務。2.3《可中斷負荷協議條例》《可中斷負荷協議條例》(AbLaV)于2013年生效，并于2016年修訂，它允許輸電系統運營商對可中斷負荷的需求進行招標。該條例的引入旨在緩解平衡市場上可用的可中斷負荷量不足的問題，激勵各行業提供靈活性。根據《可中斷負荷協議條例》,可中斷負荷既可以參與電力平衡市場，也可以參與輸電系統運營商的招標。《可中斷負荷協議條例》修訂前只涉及能源密集型行業，簽訂的協議不超過7份“。2016年修訂后的《可中斷負荷協議條例》試圖放寬投標參與條件，增加供應商的數量之前的只能接入高壓大型工業調整為允許接入6kV-60kV中壓電網的分布式能源資源以及聚合的小負荷參與。《可中斷負荷協議條例》規定，輸電系統運營商每周通過輸電系統運營商的聯合招標平臺發布750MW的立即可中斷負荷(SOL)和快速可中斷負荷(SNL)招標“。提供可中斷負荷的用戶根據其所提供的容量和能量得到補償。容量補償基于競爭性拍賣的結果，每周最多500歐元/MW,能量補償最多400歐元/MWh(《可中斷負荷協議條例》第4條)。在提供可中斷負荷服務期間，負荷中斷信號由輸電系統運營商直接或通過虛擬電廠發送給可提供中斷負荷的用戶。修訂后的《可中斷負荷協議條例》為規模較小的電力用戶，特別是服務部門的用戶創造了機會，也為虛擬電廠服務其可中斷負荷用戶提供了商機。德國電力市場設計“電力市場2.0方案”的核心思想之一是電力市場與電網阻塞管理的分離。電力批發市場產生價格信號，但是并沒有充分考慮電網的物理輸送能力。因此，德國電網阻塞的管理在市場之外進行‘“。根據德國的《能源經濟法》和《可再生能源法》,輸電系統運營商可以采取如下措施，消除電網阻塞：輸電系統運營商根據平衡責任方提交的計劃對下一日的用電負荷趨勢做出分析，預測市場交易是否會導致阻塞及影響程度。根據《能源經濟法》第13條第1段，在電網發生阻塞時，輸電系統運營商可以要求進行再調度，即下調一地的發電商交易協定的并網電量，同時上調另一地的發電商并網電量°。因此，再調度是為了解決電力批發市場上，電力交易與電網基礎設施所面臨的物理輸送之間的不一致"。2021年10月1日前，容量大于10MW的傳統電廠有法定義務參與再調度，電廠也會因參與再調度獲得相應的經濟補償，以抵消他們為此付出的成本。如果傳統電廠的再調度不能滿足系統需求，輸電系統運營商可以采取限制上網措施，減少可再生能源并網，進一步調整電力供應。自2021年10月1日起，經修訂的《電網加速擴建法》包括實施更新后的再調度方案——“再調度2.0”。修訂后的《電網加速擴建法》要求，100kW以上規模的電廠和所有配電系統運營商也都有義務參與再調度。這意味著有更多的容量可以參與再調度“。修訂后的《電網加速擴建法》改進之處體現在以下兩方面。首先，它降低了參與再調度的最低門檻，即從10MW降低到100kW。由于門檻降低，也引入了“調度管理商”這一新的市場角色。可控電廠可將自己手中與再調度相關的職責交給調度管理商，由其負責可控資源的部署“。根據德國聯?BDEW(2021).Rollenmodell一個調度管理商。其次，它允許輸電系統運營商和配電系統運營商在對傳統電廠再調度之后，也可以對可再生能源和熱電聯產廠進行再調度。但是，修訂后的《電網“再調度2.0”包括兩個補償模型：a)預測模型。電網運營商無需發電商的特定信息即可預測電廠運行。根據預測計算因并網電量減少而需要進行的補償量；b)計劃價值模型，發電商或調度管理商需要傳輸發電計劃數據，做為補償量計算的基礎。在這兩種情況下，為了計算補償量，風能和光伏發電商必須向電網運營商傳輸氣的引入以及“再調度2.0”中的數據傳輸要求，為虛擬(FiT)的可選替代方案。根據該法的規定，“直接銷售”意味著，可再生能源發電機組可以在批發市場直接售電。可再生能源電廠可獲得市場上的售價以及“市場溢價”,此外，還增加了沼氣發電享有容量靈活性補貼的條款，例如，新增的靈活性沼氣發電容量每年可獲得高達65歐生能源發電機組接入到虛擬電廠，在批發市場上售電。因此，接入虛擬電廠的可再生能源發電商數量增加，極大地改善了德國虛擬電廠的狀況，也使虛擬電廠能夠發2.6聚合商相矣法規隨著可再生能源在電力系統中的比例不斷提高，歐洲和德國都制定了鼓勵虛擬電廠發展的法規。雖然虛擬電廠的概念尚未得到法律界定，但它與“聚合商”的法律定義為負荷管理服務提供商(2012/27/EU,第2條第45款)。2019年《全歐人人享有清潔能源一攬子計劃》對聚合商發展起了積極的推動作用“。涉及歐洲內部電力市場共同規則的歐盟法規(EU/2019/943)和指令(EU/2019/944)更準確地定義了聚合一詞的概念“,并闡明了聚合商參與能源市場的不同機會。聚合商可以參與所有平衡市場，并提供相應的服務(2019/943,第6和7條)。指令第17條(2019/944)還要求成員國確保輸電系統運營商和配電系統運營商在采購輔助服務時，2、靈活性負荷、儲能等)確定其資源池中的分布式能源資源，從而提供各種平衡服務。在德國，聚合商有權將來自多個平衡區的資源捆綁在一個聚合池中“。這使得聚合商能夠在降低交易成本的同時，大幅度地擴大聚合池的規模并且提高盈利水平。此外，聚合商還可以活躍在電力批發市場和平衡市場中。然而，非公用事業公司的獨立虛擬電廠，有義務將其聚合池內供用電情況及時通知平衡責任方，并獲得平衡責任方的明確批準，這對于獨立虛擬電廠發展是個障礙，因為：a)因為聚合商在聚合平衡責任方管轄區內的分布式能源資源時會導致其平衡計劃發生偏離，從而增加責任方調整不平衡的成本“;b)平衡責任方(通常是電力公司)可能也發展虛擬電廠，是聚合商的潛在競爭對手。獨立聚合商發展另一個障礙是獨立聚合商、平衡責任方和消費者/生23Nextkraftwerke(n.d.)Redispatch2.0https://www.next-kraft-werke.de/virtuelles-kraftwerk/redispatch-24自2017年起，裝機容量在750kW及以上的陸上新建太陽能和風能25Antoni,J.,etal.(226Poplavskayaa,K.andVries,L.(2020).Aggregatorstodayandto-(eds)BehindandBeyondtheMeterDiOptimization,Monetization.AcademicPress,atp.106.以便在任何電力市場上出售、購買或拍賣的功能”28可再生能源機組主要是生物質，因為間歇性可再生能源(如光伏和風能)參與平衡市場，盡管沒有被禁止，但仍處于試驗階段31Poplavskayaa,K.andVries,L.(2020).商模式”,并啟動了一個利益攸關方進程，與相關市場主體共同對這個模式進行討論。這一過程促使一項行業指導方針(BNetzAAZ.BK6-17-046)的出臺，其中包括將“聚合商”定義為市場參與者的角色。此外，2021年7月，德國政府對聚合商的角色、市場機會和義務進行了法律界定。2.7居民提供靈活性的法律基礎和先決條件在德國，《能源經濟法》將家庭(及其靈活性資源)歸類為終端用戶，因此，在從電網中購電和儲電以及向電網供電時，家庭有義務支付不同的費用：從電網購電和儲電時，居民需支付稅費“;而向電網供電則需支付特許費、電網使用費和電力稅。專門用于儲電并向電網供電的儲能設備可免稅和電網使用費。由于家用儲能系統通常用于優化用電，大多沒有資格獲得這一減免“。目前，家用儲能在儲電和放電時都要付費的雙重負擔使智能電表智能電表能夠在消費者、生產者、產消者、供應商和智能電網之間進行數據傳輸，從而實現供電和網絡的智能管理和自動化。因此，智能電表是挖掘家庭靈活性潛力的關鍵基礎設施。在德國，輸電系統運營商有義務為用電量在6000至10萬kWh/年之間的終端用戶安裝智能電表(德國聯邦經濟與能源部，2020年)。由于德國有嚴格的數據保護法規，并且使用智能電表需要開發安全的遠程控制。這些新規定預計將加速智能電表在德國的推332021年7月16日《在能源法中落實歐盟要求和管理純氫網絡的法“以前也要繳納可再生能源附加費，現在被取消了。客戶的電力供應商。他們也可以作為電力供應商(目前主要是裝機在100kW以上的大客戶)●大型電力公司(跨國、地區和市級企業)將自己到虛擬電廠當中。作為電力公司，它們也是平表2:德國虛擬電廠案例擬電廠中主要由熱電聯產(天然氣和沼氣/生物質)、非能源資源組合需求側發電側、需求側發電側、需求側發電側電廠規模(2019年)資源管理與優化√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√電力公司白標解決方案√√√需求響應(商業和工業)√√√√√√需求響應(家庭)√向消費者/產消者供電√√√獨立虛擬電廠電力公司虛擬電廠a?FFE(ForschungsgesellschaffürEnergiewirtschaftmbH)3.1獨立聚合商模式的虛擬電廠NextKraftwerke(NEXT)成立于2009年，是歐洲建立最早、規模最大的虛擬電廠之一，總共聚合11049臺機組，水電、光伏、電池儲能、電轉氣、電動汽車、參與需求側響應的工業負荷。Next公司的聚合服務由他們的控制系統完成，使用基于大數據(例如電廠運行情況、天氣數據、市場價格信號、電網數據)的智能算法，使可再生能源發電機組和工業用戶更加靈活，對價格信號的響應運營商和電力交易所之間進行通信；又能為單獨資源定日間市場是保持整體電力系統平衡必不可少的工具。源發電機組(例如沼氣廠)和負荷的出力和需求，為這些客戶帶來收入，同時為系統平衡做出貢獻。以接入程控制中心連接起來的無線雙向遠程傳輸系統)對其發價的變化，向工商業客戶提供不同類型的電價(電價構成取決于使用時間、用戶調整生產計劃的靈活性等)信o支持平衡責任方對平衡區進行管理，如季度“Lehmbruck,L.etal.(2020).Aggregationoffront-andbehind-the-o支持平衡責任方進行能源資源管理，通過優化發電量和用電量預測，繼而參與日間市場的電力交易，最終解決預測和次日實際計劃之間的偏差。o支持電廠運營商在“再調度2.0”模式下提供靈活性在“再調度2.0”模式下，各種數據需要傳輸給電網運的調度管理商，與電廠運營商簽訂直接銷售合同，并將另外，電動汽車(EV)的快速增長為虛擬電廠創造了新引車(AGV)能夠利用其電池提供平衡服務的項目。概念,使其充電系統可以交易控制備用電力。此外，該項目還開發了預測算法，使電動自動導引車在提供控平3.2電力公司模式的虛擬電廠德國有五家主要的能源電力公司，號稱“五大”(E.on外，德國還有約900家中小型由市政所有的市級電力公司(所謂的Stadtwerke),提供包括供能在內的當地基本公共服務。上文介紹的獨立聚合商模式的虛擬電廠往往擁有信息和通信技術知識或能源管理技術，但沒有自己的分布式能源資源。相比之下，電力公司模式的虛擬電廠43NRW.Invest(2021).JointVentureTosh4“Lehmbruck,etal.(2020).安裝蓄熱罐，并且與大型電鍋爐聯合使用，當市場電價低迷或出現負電價時，啟動電鍋爐，實現熱電解耦，不以熱定電，進一步提高其靈活性。該技術方案使熱電聯產廠可以在日前市場上實現最大收益，優化其日間交易，并在平衡市場上提供服務。此外，作為平衡責任方，電力公司可以利用熱電聯產廠的靈活性優化平衡區。儲熱需求，因此，電力公司無需在日間市場購電或售電，或為平衡電力付費"。發的虛擬電廠業務涉及出售150家電廠(600MW)的電力和靈活性“。E.ON為其所擁有的包括發電機組(熱電聯源用戶(工業負荷、水泵、熱電聯產)和儲能設施(如靈活性的潛力。E.ON與德國最大的扁鋼生產商蒂森克虜伯公司合作，將蒂森克虜伯公司一個用于綠氫生產的電場上提供一級備用(FCR)“。大型電解水工廠可以利用綠氫廠的經濟可行性。德國伍珀塔爾市政電力公司(WSW)的虛擬電廠項目“側重居民家庭的靈活性。WSW為500戶家庭安裝了智能電在可再生能源發電較多的時段用電。根據日前市場、當地能源供應情況和電網穩定性這三個因素，系統會對家庭用電做出評估和用電建議，這些家庭每兩小時會收到一次用電情況的提示，他們可以以此為依據做出響應。參與項目的5個“最佳”即響應次數最多的消費者會獲dia/press-release/2020/2020-06-30-e-on-and-thyssenkruhydrogen-production-on-the-electrici48E.ON(2020).得一年免費用電的獎勵。WSW還與當地大學合作，評估了此示范項目對技術和社會經濟產生的影響。結果顯示，三分之一項目參與者在一定程度上根據提示做出了需求相對簡單的技術手段和激勵機制，可以改善局部電網平Sonnen是德國家用電池供應商。Sonnen為使用光伏系統和況。群成員間通過基于區塊鏈的集中式軟件平臺和智能或從能源池中獲需要的電力。Sonnen的業主群就屬于新型市場參與者模式的虛擬電廠，用Sonnen電池提供平衡服務的成員，均可根據合同獲得一定量的免費電量。2018年，運營商TenneT的資格預審，參與平衡市場交易。Sonnen的目標是在不久的將來將其參與平衡市場的規模擴大到Sonnen通過儲能服務，成功地實現德國范圍內的再調度。的虛擬電廠。因其高效率和碳減排潛力，熱泵在德國2045年實現氣候中和目標的大背景下，將會大幅增長。Prognosetal.(2021)分析估計，德國在2030年和2045年分別需要安裝600萬臺和1400萬臺熱泵“。由啟動了ViFlex試點項目，測試通過利用熱泵的潛在靈活5'Hobert,A.,etal.(2021).AnalysevonFlex52Hobert,A.,eta69Enkhardt,S.(2018).Sonnentop54Prognos,Oko-Institut,Wupper商提供平衡服務，為電力系統的靈活性提升做出了貢獻。在“再調度2.0”背景下，虛擬電廠運營商也會作為調度管理商支持可再生電廠發電提供靈活性，解決電網阻塞通過提供靈活性服務，虛擬電廠可以促進可再生能源更大規模的發展并提高電氣化水平。同時，虛擬電廠提供的靈活性可以減少德國電力系統基礎設施領域的投資，減少新發電機組的建設，避免由于用電峰值增加導致的電網擴容。此外，虛擬電廠還為分布式能源資源業主增4.1虛擬電廠運行的矣鍵要素技術要求虛擬電廠的運行需要先進的信息與通信技術(ICT)軟括采集數據(如電廠運行情況、氣象數據、市場價格信號、電網情況),安全快速地在虛擬電廠、單個資源、分布式能源資源虛擬電廠成功運行的關鍵要素之一是多樣化的虛擬電廠能源資源。建立包括需求、供應和儲能在內的多樣化分布式能源資源池，并在不同的市場上探索商機是增加虛擬電廠收入的重要策略。在德國，生物質/沼氣發電廠和水電因高靈活性成為虛擬電廠中的優質資源。像電池電動汽車、熱泵、家用儲能設施、屋頂光伏等小規模分布式能源資源成為虛擬電廠資源池中的后起之秀，將為電力系統提供更大的靈活性。然而，由于智能電表推動緩慢和監管障礙等因素，它們的潛力尚未挖掘出來。此外，可以提供短期和長期靈活性服務的綠氫電解廠也將成為中壓能源資源。在認識到這些后起之秀的潛力后，德國的虛擬電廠和電網運營商開展了一系列試點。在試點中，這些分布式能源資源不僅參與電力市場交易，而且為解決電網阻塞和配電網級的平衡作出貢獻。參與虛擬電廠可以通過電價機制為需求側節省成本或讓分布式能源資源獲得合理且明確的經濟激勵，為多樣化4.2虛擬電廠發展的有利條件●德國政府要求可再生能源電廠，特別是中型可再生能源電廠參與市場交易。由于中型電廠單獨參與電力市場交易的邊際成本較高，虛擬電廠可以為此提供服務。此外，發電、輸電、配電、售電分開為虛到交割之間的時間縮短產生了對在短時間內可獲得的快速可控靈活性資源的更多需求，而這類需求可根據平衡機制，輸電系統運營商需要從平衡市場購買平衡能量，虛擬電廠可以通過其聚合的資源為平衡市場提供靈活性。此外，統一的平衡市場讓包括德國能源相關法律從法律上規定了聚合商的市場角色、機會和義務。為虛擬電廠聚合能源資源提供了●歐洲和德國的法規都確保虛擬電廠能夠進入批發和平衡市場并進行交易。投標的最小單位或進入市場的果對進入市場的規模要求過高或資格預審要求過能源資源的數量和類型(由間歇性可再生能源發電機段);最小投標單位為1MW,并會進一步減小。4.3德國虛擬電廠進一步發展的建議●間歇性可再生能源(由于間歇性可再生能源特別是太陽能和風能的波動性和不可預測性，目前在資源聚合池中占比很少),和其它小規模能源資源(例如，電池電動汽車、熱泵等)應進一步擴大在平衡為電網運營商提供靈活性，設計額外的市場機制。目前，配電系統運營商或輸電系統運營商與小規模能源資源的所有者之間互不了解，建立小范圍區域靈活性市場，使之成為小規模能源資源和配電系統絡運營商的獨立交易平臺，為虛擬電廠運營商提供新的發展機會，在這個市場中捆綁小規模資源進行投標，而不僅僅是要求配電系統運營商給提供靈活性的消費者降低資費(目前討論的另一方案)。濟負擔。●在獨立的聚合商、平衡責任方和電力用戶之間制定標準化的程序，以解決補償機制、測量和核證基準方法、數據交換和各自角色、責任、權利等問題。儲能與虛擬電廠主要內容主要內容五五總結4一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰1.11.1世界主要國家的雙碳目標5一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰11.2雙碳目標的提出具有重大意義人類共同使命與大國擔當為“一帶一路”注入綠色科技進步與綠色復興推動能源革命，保證能源安全加速產業轉型升級6一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰1.3雙碳目標為社會發展帶來的挑戰1.3雙碳目標為社會發展帶來的挑戰711.3雙碳目標為社會發展帶來的挑戰煤炭消費量占能源消費總量的56.8%,清潔能源占比僅為24.3%,需要加快提升。占比約38%,高耗能產業占比仍較高。■81.4電力是實現雙碳目標的主力軍1.4電力是實現雙碳目標的主力軍(鋼鐵)積極開展鋼鐵行業碳達峰及降碳行動；做好鋼鐵行業參與全國碳市場的相關準備工作；推進鋼鐵(電動汽車)加大研發投入、開展技術創新，提升電動汽車發展戰略地位；探索電力交易市場化下用戶側商業生態；開展頂層設計和提前布局；出臺在電力交易市場規則、電池梯級管理、財政支持等方面相(綠建)加大清潔能源使用比例，促進能源結構清潔低碳化；提升能源利用效率，加強全過程節能管理。(電力)網型升級，打造清潔能源優化配置平臺；推動全社會節能提效，提升終端電氣化水平；推進電力系統技術裝備創新，提升系統安全和效率水平；推動健全市場機制和政策體系保障清潔能源9一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰11.5雙碳目標下電力系統的挑戰挑戰挑戰冬夏期間電力需求存在較大趨復雜，電壓、頻率調節能荷存在反調峰特性，系統調一、雙碳目標對電力系統的要求與挑戰1.6雙碳目標下電力系統的需求五五主要內容主要內容。●源荷00EQ\*jc3\*hps11\o\al(\s\up5(82),e)直水電可調出力減去新能源出力之后的水電可調出力凈負荷曲線(R-Ps)抽水蓄能火電最小出力火電最小出力水電強迫出力屬負能屬負能源荷荷MI色新能源增加An源荷互動(或儲能放電)(或儲能充電)核電核電2.1虛擬電廠(VirtualPowerPlants,VPP)——為什么建立?大量散布需求側資源能力閑置缺乏發掘手段和機會交易的載體—運行控制“聚合”和“通信”軟件系統一聚合和協調優化整合調控的載體2.2虛擬電廠的定義儲能自充電樁居其一組合方式組合方式虛擬電廠O僅發出電功率僅吸收電功率發出與吸收電能發出與吸收電能量量相對比較平衡不存在數值關系二、虛擬電廠中儲能設備22.6虛擬電廠的資源二、虛擬電廠中儲能設備2.7用戶側儲能的常見形式儲能設備具備功率雙向調節能力，可在不影響用能舒適度的同時實現靈活響應的負荷含儲能性質的負荷可中斷/轉移負荷用戶利用儲能電池、壓縮空氣等設備直接儲存能量用戶響應電價變化，改變自身的用能時間習慣，使能源需求發生時間轉移，也可看作一種儲能形式特點抽水蓄能壓縮空氣飛輪儲能抽水蓄能壓縮空氣飛輪儲能超導磁儲能超級電容器電池儲能高中等較高較高較高規模大小靈活，占地小，安全性好無噪聲、無污染，可持續工作，具有旋轉機械運動，維持難度較高響應速度快，轉換效率高，比容量、比功率大電壓等級較低，儲能量和持續時間受限不同類型差異不同類型差異較大池環境友好，但造價高，產品容量規模難以達到要求；鈉硫和液流電池前景較好二、虛擬電廠中儲能設備2.7.1儲能設備——電池儲能炭電池前景廣闊鋰離子電池：以碳素材料為極液流電池：利用正負極電能電池鈉硫電池：以金屬鈉為負極、硫為正V(HO)V(02)V(co2)V(HO)IN—B(P?→V(H?)=δ?P,VRV(E)→1)通過電解反應將水分解成氧氣和氫氣；2)將氫氣和二氧化碳反應合成甲烷。PowerGenerationfromRenewableElestrohsisH?Methanation1)可將電能以氣的方式大規模存儲H?2)電解水的過程爬坡速度快，可快速消納可H?NaturalGasGndSitorage3)運行靈活性，實現了電力系統和天然氣系2參與電力輔助服務市2參與電力輔助服務市場1)調頻服務；2)備的阻塞問題47用服務47與燃氣輪機協調運行參與智能交通系統，供1)電能市場；2)輔助服務市場給以天然氣為動力的汽車3消納間歇性可再生能源1)雙邊合同；2)可再生能源發電公司參與P2G投資6市場交易2.7.2具備儲能性質的雙向互動負荷——水/冰蓄冷/熱系統、電動汽車O二、虛擬電廠中儲能設備二、虛擬電廠中儲能設備1)電動汽車居住地點辦公地點充電站快速充電效果用戶方面效果用戶方面節省費用：相同能量的電能比汽油便宜獲得收益：可向電網供電，獲得電價補償電網方面移峰填谷旋轉備用：作為分布式儲能元件，應對負荷高峰功率缺額電壓支持：負荷高峰時放電緩解電壓下降單臺白天主機透行運行費用白天主機透行運行費用2.7.2具備儲能性質的雙向互動負荷2)蓄冷系統√實現電力負荷移峰填谷；√提高發電企業運行效率；√減少發電廠建設數量和投資；√緩減高峰電力不足的現狀；√減少溫室氣體排放，實現環保；√有效減少制冷運行費用；√有效減小制冷主機的初裝機容量2.7.2具備儲能性質的雙向互動負荷2)蓄冷系統、恒溫廠房等);等);道、橋梁等);3)蓄熱系統材料小于800℃),同時也要滿足低谷時段建筑物的供暖負荷，在平電時段和峰電3、固態高溫體蓄熱二、虛擬電廠中儲能設備風機地地電蓄熱設備工作示意圖1、常壓水蓄熱種植企業游泳池、賓館…蔬菜大棚、動植物養殖該類負荷不具備儲能性質，僅根據自身負荷特性(包括：可轉移、可中斷等)實現用能方式的改變，在滿足負荷響應方式和負荷響應成本要求的前提下，靈活參與需求響應項目。主要包括：1)可中斷/轉移能力的工業負荷如化工、冶金、紡織等行業，由于是連續生產，企業一般只需要調整生產流程就可以避峰用電，例如水泥行業將磨粉機的運行避開高峰時段，而在其他時段利用儲料倉的原料，就可以從峰谷電價中收益,但是這類負荷調節能力有限。二、虛擬電廠中儲能設備2.7.3可中斷/轉移負荷1)可中斷/轉移能力的工業負荷度2)可中斷/可推遲的電器設備器居民、商業用戶主要集中在白天用電，夜晚的用電量很少，因此負荷率較低。這種用電模式受到生活作息習慣的影響，很難改變或者調但隨著空調以及遍采用，使得用戶提高夜間用電量的潛力大大增加，使晚上“儲電”,白天用電成為可能。二、虛擬電廠中儲能設備2)可中斷/可推遲的電器設備用戶根據預設運行策略，如智能控制終端自動降低空調溫度(儲能),開啟洗衣機、洗碗機、烘干機、電熱水器等對工作時間要求不高的電網友好型設備，盡可能合理增加用電。用戶可根據預先運行策略，如智能控制終端自動調低照明亮度，適當升高空調溫度(釋能),停止電熱水器加熱等，盡可能地減少用電，避免備用機組的投入。2.7.3可中斷/轉移負荷2.7.3可中斷/轉移負荷需求響應型電熱水器可實時接收來自電網調度指令，當電網要求增加用電需求響應型電熱水器可實時接收來自電網調度指令，當電網要求增加用電,時可自動開啟或調高預期溫度；當電網要求減少用電，可自動關閉或降低預期溫度，因保溫效果，不會立,但在冬天可達到30%,潛力可觀。恒定溫度設定策略削峰策略預加熱策略時間/min時間/min時間/min2.7.3可中斷/轉移負荷2.7.3可中斷/轉移負荷傳統溫度2.7.3可中斷/轉移負荷2)可中斷/可推遲的電器設備·為了保證最大限度地減少對用戶的影響，通過調節設定溫度的方法進行控制，可實現較長時間范圍的、較緩慢的負荷增減：管理聚合小組越多，負荷調度裕度越大友好溫度調整策略時空調溫度調整策略時時間)mn用戶側儲能特性對比序號儲能形式特性123儲能設備運行，考慮電池梯次利用日前/日內/實時調度電動汽車具備負荷和電源雙重特性，需計及集群效應，需構建集中控制管理中心，儲能容量不定日前/日內/實時調度蓄冷/熱系統單體調控容量高，可控性不強，儲能響應速度慢日前/日內調度可中斷/轉移工單體調控容量較高，可控性不強，儲能響應速度慢日前/日內調度業負荷需求響應型智能家居單體調控容量小，控制簡單，儲能響應速度快日內/實時調度。五五總結>為實現客戶價值最大化，把能使企業運行的內外各要素(資金、原材料、人力資源、作業方式、銷售方式、信息、品牌和知識產權、企業所處的環境、創新力，又稱輸入變量)整合起來,形成一個完整高效率的具有獨特核心競爭力的運行系統，并通過最有實現形式滿足客戶需求、實現客戶價值，形成能夠提供客戶無法自力而必須購買的產品和服務(輸出變量),同時儲能典型商業模式儲能典型商業模式3.1儲能配套新能源商業運行模式一美國光儲領域>光伏租賃模式指用戶無需購買設備，只需要每月從節省下來的電費中根據一定的租率向公司支付一定的設備租賃費用，既省去大筆設備投資成本，又可以享受廉價綠色的電力。美國凈計量電價(NetMetering)政策為該模式是指光儲系統提供商和商業用戶、電維護光儲系統，并將電出售給電力公司并收取電費；電力公司再將這部分電力出售給用3.1儲能配套新能源商業運行模式一德國光儲領域3.1儲能配套新能源商業運行模式一德國光儲領域第三方第三方用戶3.13.1儲能配套新能源商業運行模式一中國>項目牽頭單位：電網公司或發電企業>項目資金來源：企業自有資金+科技項目資金支持+銀行融資>收入來源：電力出售(經濟性低)>需要良好的政策環境、構建合理的收益模型無錫新加坡工業園智能配網儲能系統——合同能源管理模式3.2儲能參與微電網的商業運行模式●微電網形成售電主體網網網>>>>>>>配套分布式能源參與需求側管理購售電價套現客戶關系結算方法3.33.3電力系統儲能的新形態：云儲能源，并按照使用需求而支付服務費。●出售服務●分析預測●優化調度●資金結算電網●鋰離子電池●液流電池●壓縮空氣儲能●超級電容●居民用戶佩佩息參見康重慶，劉靜琨，張寧《未來電力系統儲能總結虛擬電廠參與電力交易虛擬電廠參與電力交易虛擬電廠參與市場化交易的總體架構遠期遠期儲能直接參與中長期市場儲能直接參與中長期市場維度發電參與現參與現貨市場輔助服務市場場的二級市場柔性負荷參與高峰調峰交易電力電力分布式電源分布式電源系統調頻輔助服務交易虛擬電廠與電力用戶直接交易機制448度直接交易和8度直接交易和接交易價格交易出清結果提交所涉電網各級量分別按照雙方申報電價的中間價42按照報價優先的原則將購售按照報價優先的原則將購售雙方申報電量購售雙方通過電力交易平臺進行交購售雙方根據排序依次進行配對交購售雙方根據排序依次進行配對交機構會同電力調度機構校核評估后，開展集中競價交易5交易執行交易電力交易機構將交易出清結果納入交易電量所在月份的電能平衡計劃行安全校核電力維度：(1)替代低谷調峰交易機制低谷時段機組下待上海電力調峰輔助服務市場運營較為成熟以及相關配套政策完善后，再直接參加電力調峰輔助服務市場，相關規則另行制定虛擬電廠：聚合多種分布式能源資源要減少出力(增加負荷)。調峰輔助服務市場的二級市場集中式交易虛擬機組和低谷調峰中標火電機組進行雙向拍賣交易，形成替代調峰的交易方案。雙邊式交易電力維度：(2)參與高峰調峰交易機制電力供應短缺虛擬電廠：由虛擬機組構成的特殊類型的發電廠，在負荷高峰時需要增加出力(或削減負荷)。高峰調峰量：虛擬機組在用電高峰時段減少出調峰量分配：在電力供應短缺時，通過行政指>無法準確獲知電能在不同機組中創造的效益>即便可以準確獲知每個機組的電力使用效益,進行有差別的分配電能也違反了公平性原的各發電機組按照一定的規則對調峰>解決調峰量分配存在的問題，實>促進電能資源的合理流動、優化電電力維度：(2)參與高峰調峰交易機制根據歷史數據以及其他電量平均。若虛擬機組在完成調峰量配額后，還有剩余高峰調峰資源可撮合進行調峰量市場化交易>采用市場規則確定用電增削安排，以保證對各機組是公平、公正的>促進電能資源的合理流動，提高社會總體效益(3)參與系統調頻交易機制調度機構直接購買方式在認定虛擬機組的調頻容量的基礎上，賦予其調頻機組的地位，計及容量、速率、精度等，按照常規機組標準對其補償。與常規機組的調頻輔助服務替代交易五五主要內容主要內容。3…39國外虛擬電廠的商業化新模式尚在探索之中。國外虛擬電廠一部分由獨立第三方運營.另一部分由分布式電源、儲能等業主自行運營。英、法兩國的虛擬電廠發展過程中出現了電網公司參與的新型商業模式，主要是為解決電網平衡調節和阻倉美國配售電公司不僅可以擁有用戶資源，還可以擁有電源資產，如分布式電英國：基于社區(用戶)的商業模式、發電企業模式、基于電網公司的平臺616萬千瓦。獨立運營商發起推動了虛法國：基于社區(用戶)的商業模項目開發情況：2014-2015年之德國：第三方運營的混合型模式、售(用戶)的商業模式日本：交易型虛擬電廠模式、可再生澳大利亞：主要采用獨立運營模式，由政府補貼并進行監管。以特斯拉為代表的獨立運營商負責搭建平臺，整虛擬電廠需要“實化”,應具有運行靈活性和可調度性，承擔系統平衡等責任，接受電網的統一調度，與常規電廠同責同權。虛擬電廠可以把分散的系統資主體需具備什么條件、如何參與市新型電力系統不可或缺的新成員基于此，我們認為，虛擬電廠統將難以調度點多面廣的分布式資空間尺度更廣闊的、全供需鏈參與型電力系統之中。未來，更多新技R—?—應與常規電廠同責同權虛擬電廠依托數字平臺和智能型電力系統安全穩定運行的重要支所以，虛擬電廠首先應是“電力系統調度運行需要的一種高級方虛擬電廠首先應是“電擬電廠系統價值的基本要由于目前對虛擬電廠的技術意角度來思考怎么用好資源、如何規體，并未明確“責、權、利”的邊界。從新型電力系統安全穩定運行的強烈需求看，虛擬電廠需要“實化”,應該實現與常規電廠同責同從聚合的資源構成看，當前我施等),具備“電J”性質的項目很負荷的10%,具備持續參與響應不小虛擬電廠是對系統內點多面廣“運行”的概念。虛擬電廠代表其 (分布式的)內部成員主體參與系統V需要達成共識的幾個問題虛擬電廠作為前沿技術以及新一是關于虛擬電廠的系統角色為，虛擬電廠首先必須是一個“電廠”.為系統安全穩定運行提供支持二是關于運行管理方面的技術三是要對虛擬電廠參與電力市虛擬電廠標準體系構建研究及其建設實踐作情況與規劃第一階段邀約型階段第二階段市場化階段2020年減負荷352萬千紀錄達到402萬荷的3%~5%。則》。2015年=@·節能服務商建設虛擬電廠參加需求響應、負荷專·主要目標建設虛擬電廠參與現貨電能量市場，調綜合能源服務公司、新型工業園區、新型樓宇、·總容量39.0萬千瓦，最大調節能力20萬千瓦，全程參與了華北調峰輔助服務市場出線連續提供調峰服務超過3200小時，累計增發新能源電量4191萬千瓦時，運營商和用戶收益683.8萬元口深圳虛擬電廠平臺利用網地一體口深圳虛擬電廠平臺利用網地一體現貨市場盈利的案例，2022年5口目前，該平臺接入負荷資源超過500兆瓦，相當于約9萬戶家庭光伏容量300兆瓦口發電企業(華能)、非統調小水 (配網層級聚合體)、綜合能源商(大型聚合商和運營商)、社會聚合商(鐵塔、電動汽車)口目標：建設虛擬電廠參與中長期口各地市以需求響應為基礎建設虛口客戶：地市公司營銷部、區域大新型工業園區、新型樓宇、綜合能源站1.電網公司虛擬電廠(南網、國網)2.獨立虛擬電廠(大客戶);《“十四五”現代能源體系規劃》用。虛擬電廠相關政策梳理國家發改委國家能源局《關于完善能源綠色低碳轉型體拓寬電力需求響應實施范圍，支國家發改委國家能源局《關于完善能源綠色低碳轉型體拓寬電力需求響應實施范圍，支與電力市場交易和系統運行調節。i九部門《科技支撐碳達峰碳中和實施方案》《關于推進電力源網荷儲一體《2030年前碳達峰行動方案》化和多能互補發展的指導意見》化和多能互補發展的指導意見》務、現貨等市場交易，為系統節，建設堅強智能電網，提升《廣州市虛擬電廠實施細則》將虛擬電廠作為全社會逐步形成約占廣州市統調最高負荷3%左右國家發改委國家能源局場體系的指導意見》用戶側源荷儲聚合運營特斯拉應用程序注冊加入虛擬電廠，利用其戶用光儲系統，統一參與CAISO的需求響應-緊急減載計劃；收益為2美元·分布式資源供應商(DERP)作為運營主體，需要與資源所典型特點·主要收益模式：分布式資源通過聚合商實現優先就地消納及平衡潛力調用管理，需求響應與電價套利域聚合與電網計量；源荷儲聚合，不強調自平衡，主要挖掘響應潛力··配電網運營商DSO全面負責了新能源電力·在此基礎上，剩余電力交易由平衡基團負責，這樣既保證了新能源的電力消納，又給予非新能源電力的市場調節。>平衡基團是一個虛擬的市場基本單元，德國約有2700多個平衡基團；每個單元源荷電量必須達到平平衡基團責任方(BRP)負責每天該區域96點的供需預測，并根據需要將買入或賣出電量上報輸電網公司(TSO);TSO會根據這些需求在內部平衡之后做出全區域的計劃。當預測和實際發生偏差時，BRP承擔系統的平衡費用統一平衡市場基于已有的充足靈活資源建設，輔助種類齊全的電力市場建設，并通過分層分區的運營平臺建設，才能建成一個完整的區域虛擬電廠運營平臺建設標準運營平臺建設標準資源聚合與協同互動研究資源聚合與協同互動研究資源建設靈活運營技術研究資源建設靈活運營技術研究國際標準國際標準國家標準國家標準企業標準企業標準m標準組織標準組織團體標準團體標準寫中)交易-系統-聚合-互動-運營多技術領域綜合布局作情況與規劃1.總體要求2.平臺體系架構3.應用功能4.支撐體系1)體系構成1)功能架構1)安全防護2)主要參與者2)基礎應用功能3)高級應用功能2)數據存儲3)系統交互·2021年8月召開能源互聯網交易平臺技術規范研討會·2021年9月編制工作計劃與制定分工，組織專家進行標準大綱修改；·2021年10月依托綜合能源服務公司類型的主體，進行交易平臺功·2021年11月完成標準編制的初稿；·2022年2月完成征求意見稿審查會·2022年5月完成送審稿評審會國網公司企業標準標準主要結構：標準主要結構：1.1總體功能要求2.2系統性能要求3.1虛擬電廠管控平臺與內部分布式資源信3.2虛擬電廠管控平臺與外部系統信息交互2.電力負荷聚合與互動技術導則·本標準由浙江省綜合能源服務公司牽頭，國網上海能源互聯網研究院主要編寫；·本標準規定了電力負荷聚合的系統架構、互動對象聚合模式、信息傳輸和安全防護等技術要求；·聚合商職責、聚合商互動導則以及信息安全要求部分；·本標準經過了前期資料收集整理、初稿編寫、三次討論會；·完成征求意見稿、送審稿；1)聚合與互動總則2)系統架構3)聚合主體2.電力負荷聚合導則1)聚合功能架構2)用戶管理功能4)聚合響應實施功能3.電力負荷互動導則1)互動功能構架3)聚合層內部交互4.安全防護要求1)總體要求>成立背景·2021年7月21日成立容3.虛擬電廠系統第3部分：管理規范4.虛擬電廠系統第4部分：通信規范主要規定虛擬電廠系統與外部管理系統所交互的數據要求1.虛擬電廠系統第1部分：用例2.虛擬電廠系統第2部分：技術規范2)《虛擬電廠系統運營建設規范》3)《分布式資源聚合調控網絡安全防護技術要求》5.虛擬電廠系統第5部分：資源聚合規范1)《可調負荷聚合與互動技術規范》;2)《分布式電源聚合與互動技術規范》6.虛擬電廠系統第6部分：評價指標在2021-2025的5年時間中，擬安排4個階段的標準編制工作2021.01—2022.062022.07—2023.122024.01—2024.12虛擬電廠通信、分布式電源聚合則》(在編)互動技術規范》(在編)A1.省級系統建設——基于省級電網的虛擬電廠運營管理系統平臺層節點層資源層調度系統項目背景項目背景解決方案口交易運營管理口協調控制管理運行與響應預測口資源池管理口營業廳上海院虛擬電廠建設實踐虛擬電廠統一支撐平臺■針對省市級的規模化虛擬電廠運營管控體系需要，構建統一口承載各類子系統的高階應用；口支撐資源彈性擴展接入與電力市場多維度運營*#協體化詞行可平移負荷可滿負荷可中新負荷分有式電勞變用戶份儲型合商≤上海院虛擬電廠建設實踐活管理上海院虛擬電廠建設實踐A3.省級系統建設——河北省級虛擬電廠運營管理平臺項目背景項目背景解決方案主要成效蓋日蓋日*系交縣系級核電廣平臺并R*#*6g*.A*浙江省外來電占比高，電網形態復雜；負荷雙峰壓力較大，清潔能源裝機占比37%,消納壓力較高、低碳發展需求迫切；用戶組織-需求響應事件發布-響應結果四個環節，可打通市場化售電負荷資源參與需求響應，并為進一步進一步構建精準負荷控制、負荷側輔助調頻、備用等功能模塊，支撐用戶側靈活資源通過市場方聚合商運營交易系統構建混合實時仿真、用戶管理、集成浙江紹興多座區域綜合能源站等資源，實現用戶多能供需統籌優化，通過聚合商形式，組織綜合能源站集群參與電網靈活響應與入即插即用的邊緣計算終端，實現綜合能源站集群動態聚合，構建在集群運行經濟型最優的目標下，進行優化調用并制定靈活交易方案，支撐用戶端能效提升，促B3.聚合商級系統建設項目背景項目背景解決方案主要成效感謝聆聽!感謝聆聽!虛擬電廠的優化調度技術與市場機制設計需求響應(DemandResponse,DR)和分布式儲能儲能系統的整合與協同調度，實現VPP最優化運在負荷側，快速增加的電動汽車(Electric1VPP的功能與定義度的定義。VPP這一概念，最早起源于1997年進行了定義2。虛擬公共設施被定義為獨立實體的安全性和可靠性26],如圖1所示。圖中DERDER不可見P.QFig.1VPParchitectureinFENIXpro2VPP的典型控制架構遞至控制協調中心(ControlCoordinationCenter,本地VPP本地VPP本地VPP本地VPPFig.3Centralized-decentralizFig.4Fullydecentralize中心的功能，控制中心則成為數據交換與處理模型目標函數為-C為VPP中的DR成本。具體的表達式可根據實際研究的側重點進行定義。同時，VPP優化調度還(1)燃氣輪機約束：式中：P;和P分別為第i個燃氣輪機功率的上、組可調度功率；P,和P分別為預測的t時刻第i(3)儲能充放電約束：式中：SOC;和SOC"分別為第i個儲能設備的容量和最小儲能值；P和P分別為第i個儲能設備的最大充電功率和最大放電功率。式中：P'…為t時刻第i個DR用戶的中斷負荷功率；P為t時刻VPP中所有DR用戶的中斷負荷功率；N為VPP中DR用戶的數量；P為t時刻第i個DR用戶的中斷負荷功率上限。(5)系統功率平衡約束：場提供的功率，正值代表向能量市場輸出功率，負值代表從能量市場輸入功率。(6)線路潮流與母線電壓約束：3.1VPP對綜合能源的優化調度近年來，隨著綜合能源概念的不斷發展，能源行業的發展模式愈加要求高效、安全和可持續，VPPHeatingandPower,CCHP)型綜合能源系統實現協調優化控制。VPP參與能量市場和旋轉備用市場，可以加強系統內部各單元間的協調調度，提高系統決策靈活性，獲得更為可觀的經濟效益。文獻[32]在考慮熱電聯產機組參與旋轉備用市場情景下，建立了能量市場和旋轉備用市場下VPP的日前熱電聯合調度優化模型，針對VPP面臨的不確定性問題和由此帶來的風險，采用魯棒優化處理能量市場(EnergyMarket,EM)電價、旋轉備用市場(Spinning負荷和熱負荷的不確定性，降低了系統風險。文獻[33]研究了包含風電供熱的VPP“熱電解耦”負荷優化調度，提出了將供熱區域內的大型熱電廠、風力發電、光伏發電整合成VPP參與電網運行，并加入風電供熱作為熱負荷側可調度資源，構建了含風電供熱的全因素VPP熱電負荷優化調度模型，設計了VPP運行策略及偏差補償策略。文獻[34]則針對燃煤熱電聯產機組“以熱定電”的運行方式造成的靈活調節能力不足的問題，運用基于拉丁超立方采樣的場景法處理風光出力的不確定性，提出了一種基于實時電價的VPP運行策略，優先利用新能源發電，在獲得較好經濟效益的同時，使電力系統的運行更加低碳、安全。文獻[35]在之前的基礎上加入了冷負荷，建立了多區域VPP綜合能源協調調度優化模型，該模型考慮了VPP內不同區域間的冷、熱、電交互，以及區域內的冷、熱、電互補問題，將單區域VPP的熱電協調調度優化問題擴展到多區域VPP的冷熱電協調調度優化問題。文獻[36]在VPP中進一步增加了電轉氣單元，同時考慮VPP參與由EM,SRM及天然氣市場組成的多種市場，并提出了綜上所述，VPP通過雙向通信技術實現發電側、需求側、電力交易市場等各個部分的信息與數據的調度，可有效提升系統的能源利用效率，使系統運行更加靈活可靠，充分實現了資源的優化配置。3.2VPP對電動汽車的優化調度EV因其節能、零排放的優點，近年來得到了快速發展，但大規模EV接入電網充電時會加劇電網峰谷差，對電網運行的安全穩定造成影響。然而，通過VPP聚合EV既可有效緩解EV無序充放電給并分析了VPP和EV對日運行成本及環境的影響。DR-VPP,提出了一種考慮DR-VPP的風電并網系光熱電站調節潛力并提升了虛擬電廠調節能力。VPP在市場中與獨立系統運營商(Independent向的DR分為價格型DR和激勵型DR,分別對各自參與VPP運營的情況進行了論述。文獻[3一般的組織流程為VPP以整體收益最大為目營收益，VPP層使VPP經濟效益最高。文獻[66-和電量競標2個階段存在主從遞階關系，建立了VPP的電價競標模型和電量競標模型，將為VPP支付給內部分布式電源和負荷的費用，可正為與配電網發生交易的收益。式(8)與式(9)為下層模型，解決電量優化問文獻[69-70]選取了非合作博弈，前者運用非合作博弈理論構建發電側和用戶需求側的互動模下實現用戶負荷側經濟最優以及發電側效用最優；后者提出了考慮VPP經濟性和配電網安全性的非均衡。文獻[71]進一步考慮了博弈論中的合作模電商和EV聚合商以VPP合作模式和非合作模式參4.2VPP的工程應用源的整合與應用。2001起實施的歐盟虛擬燃料電池發電廠(VirtualFuelCellPowerPlant,VFCPP)項目將31個分散的居民燃料電池聚合成1個有機的熱電聯產整體，降低了生產成本和峰值負荷。2005年歐盟實施FENIX項目，采用北部和南部2個現高性價比、安全、可持續的技術體系和商業框VPP項目，實現了在電價的驅動下降低配電網峰項目29。2009年丹麥的EDISON項目采用VPP技術對電動汽車智能充放電進行管理，為大規模的EVWEB2ENERGY項目以VPP的形式將分布式電源與了智能能量管理和智能配電自動化"。文獻[25]還提出2012年德國萊茵集團(RWE)開始運營第一與歐洲VPP項目相比，美國的VPP研究更關注品包括緊急DR計劃、日前DR計劃、有自備發電裝機的特殊資源以及需求側輔助服務計劃4類；PJM電力市場下的DR分為參與PJM能量市場的DR、參與PJM容量市場的DR和參與PJM輔助服務市場的DR3類，其中第3類對檢測設備要求最高；德克薩的負荷響應，參與的負荷作為一類獨立資源的負的VPP更加側重于DR,可控負荷在其中占據重要其內部靈活負荷的DR。我國的VPP項目起步較晚但發展迅速，上海市于2019年12月組織開展虛擬化管理水平。河北省的實踐主要集中在DR方制及模型設計”和“高效便捷的用戶及電網側裝備”,選取蘇州環金雞湖地區和常州武進地區為示范工程，使示范互動家庭用戶綜合能耗下降5.5%以上，示范區峰谷差下降5.8%以上。南方電網公目共115項，已建成或初步建成合同能源管理項目5結論電網運行當中。它的概念側重于對外界表現出的功能與效果，其核心內容可概括為“通信”與制、完全分散控制3類，在優化調度層面聚焦過對競價策略的研究確保VPP在市場環境load,andelectricthepowergridasflexibleresourcesofFRaggregation,virtualpowerplants(VPPs)canfacitheaggregation,storage,supply,andconsumptionofresourcemanagementofVPPs.Thetechnicalchalleonenergy,space,andtimethehierarchicalstructureandbasthecloud-tube-