虚拟发电厂完整版本

虚拟发电厂未来智能配电网的重要发展方向选题背景与意义

随着社会经济的发展和新技术的不断涌现，电力需求，能源需求都在持续增长。环境，气候问题逐渐凸显出来，各国电力系统也发生了一系列的问题事故，如2003年的美加大停电、2005年的莫斯科大停电、2006年的伦敦大停电以及2008年我国南方因雪灾造成的许多市县的电力事故等。加上能源的短缺，各国都已将节约能源，提高能源效率作为基本能源政策，并实施了一系列节能减排的措施。电力需求侧管理（DemandSide

Management,DSM），已成为与煤炭、石油、天然气和电力等同等重要的“第五能源”。美加大停电莫斯科大停电选题背景与意义虚拟发电厂（VirtualPowerPlant,简称VPP）是电力需求侧管理的一个创新模式，可以在达到建设常规电厂和相应输配电系统的同时，提高电能使用效率和减少用户电力消耗。虚拟发电厂是能量管理系统和控制的小型和超小型分散发电机组成的一个集合性电站。虚拟电厂的拥有者和操作者可以通过由电脑运算的操作规划来获得技术、经济和生态方面的益处。在风力发电等分布式电源逐渐进入家庭之后，虚拟发电厂技术可以实现家庭或个体负载将多余电量反哺电网的可能，并且合理分配周期性分布式电源与可分派分布式电源的工作时间，有效协调地区电能需求和电力批发市场的电力需求。国内外研究现状

在欧美，虚拟发电厂的提出成为了应对各类分布式电源控制问题的解决方案，在一些地区大规模的虚拟发电厂作为实验项目已经开始运行。慕尼黑电力公司通过其中一座新建成的虚拟发电厂，同时运营了六台热电联产机组、五个水电站和一座风电场，其实际能效和经济效益均要高于单独运行这些电厂。另一座虚拟发电厂是为莱茵集团的电力公司而建。在投运初期，该虚拟发电厂的发电量达到2万千瓦，到2015年将可扩容至20万千瓦。美国通过政府部门制定了虚拟政策及规则，以市场化运作模式，用过基于市场的财政激励政策，调动各方参与虚拟电厂建设的积极性，实现能效的提高；日本也是一个极其需要虚拟电厂的国家。由于日本破坏性的地震和海啸后，重建工作的时候面临的很严重的电力短缺局面。专家们相信，创建虚拟电厂比增加集中式发电厂更为快速有效的适应不断变化的能源需求。国内外研究现状在国内，自2005年以来，江苏、广东、上海等省市地区开展了虚拟电厂的试点工作，北京、河北等地也正积极探讨虚拟电厂的建设，累积了一定的经验，同时形成了一定的规模。但我国在虚拟电厂工作中仍处于探索和试营阶段，相关实施机制、技术措施、配套政策、组织模式等等均有待完善。开展虚拟电厂及其应用的研究，可以对政府、电网企业、电力用户、能源公司以及包括金融机构，节能认证机构等都产生积极的作用，所以促进我国在虚拟电厂中的发展，对国家有着十分积极的意义虚拟发电厂的控制方式一直是研究中的重点与难点。首先，虚拟电厂的特殊结构造成运用数学模型进行最优化计算上的困难。第二，由于虚拟发电厂必须提供一个分散机组在线控制的自动化方式,例如补偿不平衡电能，目前尚没有操作者能实时检查和改正结果。虚拟发电厂技术虚拟发电厂的概念虚拟发电厂的结构虚拟发电厂的分类虚拟发电厂的控制方式虚拟发电厂的通信结构虚拟发电厂的运行虚拟发电厂与微电网虚拟发电厂的概念虚拟发电厂技术（VPP，VirtualPowerPlant），是指通过虚拟控制中心将可控负荷、分布式电源（DER）和储能系统有机结合起来，在电网中以特别电厂的身份参与运行。虚拟电厂的每一部分均与控制中心相连，通过智能电网的双向信息传送，对机端潮流、受端负荷以及储能系统进行统一调度，最终降低发电损耗，降低电网峰值负荷，减少温室气体排放，优化资源利用，提高供电可靠性。（事实上，虚拟发电厂在现今而言依然处于一个理论与实验阶段，在文字上并没有对它有一个确定的定义。）虚拟电厂基本结构虚拟发电厂的结构一分布式电源二中央能源单元三可控负荷分布式电源1）公用分布式电源：这类电源包含了风力、水力等发电站，这些发电站本身就是以投放电力近于电网为目的而建造的，但是由于其发电量的变化和难以预测性而需要通过虚拟发电站来整合。2）家庭分布式电源：这是一类小型的，为个人住宅、商业或工业分部服务的分布式电源。这些电源在自主负责的电力需求满足之后，如果有盈余，可以将多余的电力反哺给电网；同时，若此类电源无法满足个体的用电需求时，电网也可以向个体提供能源。分布式电源随着家庭分布式电源逐渐融入电网，这些分布式电源可以自行组合成为一个微电网。而这些微电网，都需要一个中央控制系统来协调其组成部分的运作。使用虚拟发电厂的概念，每个微电网以及分布式电源可以作为一个整体运行，并且在系统管理任务中可以正常调用。一些分布式电源具有周期性的特性，比如：风能、没有储能设备的光伏发电系统；而另一些分布式电源，比如燃料电池和微型涡轮机，是可分派的，他们可以迅速、方便地改变运作机能。因此，不论是公共分布式电源还是家庭分布式电源都可以分成周期性和可分派性两种分类。中央能源单元整个虚拟电厂由中央能源单元管理和控制。中央管理系统可以进一步细分成更小的单元，一些学者将其称为本地管理系统，这些本地控制单元一方面与中央控制单元想联系，同时和负责协调和控制各自辖区范围内的负荷和发电机，本地控制单元也会参与中央控制单元的决策。可控负荷虚拟发电厂还应该配备一些可控负荷，比如：储能电池或者可分派发电机，以应对分布式电源的随机波动。为了保证虚拟发电站一直带着负荷进行发电，虚拟电厂可以签署一些传统的电力销售协议虚拟发电厂的分类商业型虚拟电厂（CommercialVPP，CVPP）技术型虚拟电厂（TechnicalVPP，TVPP）商业型虚拟电厂商业型虚拟电厂CVPP旨在提供一种通用途径，将VPP中的分布式电源（DER）接入到电力市场中，可以理解为VPP连接至电力市场的功能划分协调模块。对于在投资组合中的，这种方法降低了DER在市场上孤独的运作失衡的风险，通过聚合所取得的效益还能提供了多样性的资源和提高能力。在市场的DER可以获得规模经济的效益，而从电力市场的参与情报中又可以最大限度地提高收入的机会，而DER单独运作所面临的风险，又可以被自我调节型的智能电网所承担。为了达到这些目标，CVPP的设计也应根据电力市场规则，确保将VPP内部的微型电力市场和外部电网进行无缝连接。CVPP的主要功能

1.规划应用模拟所有有关能量和传播流动的费用、收益和约束。根据设定的电力交易时段，如15、30min或1h的时间分辨率，考虑到1～7天的情况。2.负荷预测。提供多种类型负荷的预测计算。其中所需的基本数据是在规划功能中决定的时问分辨率范围内的连续的历史测量负荷值。负荷预测建立分段线性模型来模拟影响功能变化的行为。3.根据市场情报，优化潜在收入的有价证券，制作合同中的电力交换和远期市场，控制经营成本，并提交DER进度、经营成本等信息至系统运营商。4.编制交易计划、确定市场价格、实现实时市场交易。技术型虚拟电厂技术型虚拟电厂TVPP是技术角度的VPP。TVPP是由负荷和分布式电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；其内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制。在其连接到传输系统的角度，可以被看成是一个带有传输系统的发电厂，具有与相连电厂相同的参数。下表列出了表征VPP的主要参数。下图总结了所需的输入和输出来表征TVPP的活动，通过CVPP提供的输入信息，TVPP改善DER对系统操作员的可观性，同时提供实时或接近实时的网络管理功能以及预定配套服务。为加强在传输电一级的DER活动管理，系统操作员通过虚拟电厂控制中心获得DER的操作位置、运行参数、网络拓扑结构和成本数据等限制信息，然后通过智能中心在线优化协调DER，从而形成TVPP。TVPP的主要功能1.提供可视化操作界面，并允许对系统做出贡献的DER活动，同时增强DER的可控性，提供系统以最低的成本运营。2.整合所有DER的输入，为每个DER建模（内容包括可控负荷，电网区域网络，以及变电站操作等）3.提供发电管理，监督虚拟电厂所有的发电和存储机组，根据每个机组各自的控制方式(独立、人工、计划或控制)和机组参数(最小／最大能量输出、功率梯度、能量内容)，此功能通过命令界面计算和传输机组的实际状态(起动、在线、遥控、扰动)、机组的实际能量输出、机组起动／停止命令和机组能量设定点。而且，根据机组状态变化监督和发信号给命令响应和设定点。如果有机组扰动，发电管理功能会根据环境变化，同时考虑到所有的限制条件，自行起动机组组合计算来强制重新计划其他剩下的机组。技术型虚拟电厂4.在线优化和协调DER。在线优化和协调功能将整体的功率校正值分配给在控制方式中运行的所有的单独的发电机组、储存机组和柔性负荷。分配算法的原则首先，必须考虑机组的实际限制(如最小、最大功率，储存内容，功率调整限制等)。其次，整体功率校正值必须尽可能快的达到。再次，最便宜的机组应该首先用于控制操作中。根据TVPP的要求，一个称为DEMS的软件包被研发并用于VPP的智能管理中心。在DEMS中，虚拟电厂的组成部分和机组以及它们的能量流动拓扑用模型元中的一些类来表示，DEMS机组组合功能计算最优化的调度计划(包括机组组合)，用于所有的柔性单元。虚拟发电厂的控制方式（1）集中控制（2）分散控制（3）完全分散控制(4)控制方式总结集中控制方式在此控制方式下的虚拟电厂称为“集中控制的虚拟发电厂（CentralizedControlledVPP,CCVPP）”。这一结构下的VPP，要求发电厂对涉及分布式运行的每一个单位的信息可以完整的掌握，同时，其操作设置需要满足当地电力系统的不同需求。这一类型的VPP，在达到最佳的运行模式时，会有很大的潜力。但是，往往由于具体的运行实际的限制，具有有限的可扩展性和兼容性。分散控制方式在此控制方式下的虚拟电厂称为“分散控制的虚拟发电站（DecentralizedControlledVPP,DCVPP）”。在分散控制中，VPP被分为多个层次。本地VPP控制着辖区内有限的DER，再由本地VPP将信息反馈给上一级VPP，从而构成一个整体的层次结构。相对于上一种集中控制模式中的弱点，DCVPP利用模块化的本地运行模式和信息收集模式有效地改进了这一缺陷。然后，运行时的中央控制系统仍然需要位于整个分散控制的虚拟发电系统的最顶端，以确保系统运行的安全性和整体运行的经济性。完全分散控制方式在此控制方式下的虚拟电厂称为“完全分散控制的虚拟发电站（FullyDecentralizedControlledVPP,FDCVPP）”：这种运行模式，可以认为是分散式制的一种延伸。分散式控制模式中的中央控制系统由数据交换处理器代替，这些数据交换代理提供例如：市场价格、天气预报以及数据记录等有价值的信息。对于分散控制模式中的小单位来说，由于FDCVPP模式下的即插即用能力（plugandplayability），在此模式下运行，相比之前的两种模式，会具有很好的可扩展性和开放性。控制方式总结基于以上三种模式的运行特点，完全分散控制的VPP应该是更适合于在市场中投入运行的模式。一个由欧盟研究委员会规划设计的未来电力系统网络模型中，就拟将一个完全分散控制的虚拟发电站视作是分布式发电成功迈向全面运营的基础，在这个规划中，电网中的每一个节点都是激活的，反应灵敏，对于周围环境的变化敏感，并且可以智能调整价格。而本文提出的基于多代理系统控制下的VPP，可以满足完全分散控制的特性和要求，笔者将在接下来的几章中进行详细阐述。虚拟发电厂的通信结构虚拟电厂需要介于分散电力机组和电力管理系统控制之间的双向通信。处于现阶段的虚拟发电厂，其主要的特点是其内各发电单元与负荷均直接或间接得与能量管理中心（EMS）相连。因此，虚拟电厂的通信系统构架十分重要，需要一个性能极佳的计算机处理中心提供最快的处理速度以及最小的延迟时间，并有足够容量接纳可能安装的新装置，为EMS系统提供各子系统实时、精确的数据信息流。然而，虚拟电厂内过多的冗余信息会使EMS系统的处理速度大大降低，为保证系统正常工作，EMS所接收的数据应按照特殊格式与特殊协议发送，一种可行的方案协议是IEC61850标准。在智能电网中所有信息的传输和交互都通过高可靠性高速光纤网实现。每一个现场测控装置和数据库都是以太网的节点，有固定的IP地址，所有的信息流都将在光纤网络中流通。智能电网通信系统的光纤通讯虚拟发电厂的运行虚拟发电厂在短期内成本最低时调用它的各个机组工作。根据这个目的，虚拟发电厂需要解决一个最优化程序，其目标函数是每小时与电网交易的电力中热、电收益之和以及热电联产燃料耗费所构成的投资收益比，约束函数是电力和热能在虚拟发电厂的电源和负载之间的平衡。同时虚拟发电厂需要和配电网运营商协商其最优化策略以维持配电网的安全，因为配电网运营商对配电网的安全负有责任。它需要操控网络以达到每天母线的电压偏差都可见并且避免任意一条线路的过载。事实上，如果虚拟发电厂的最优化策略没有得到配电网运营商的统一管理，也就是说虚拟发电厂的操作者擅自使它的所有短期成本最小化，包括生产成本和与电网的交易成本，从而强行提供他们的热能和电力，这将会导致配电网的电压和电流超出允许范围。虚拟发电厂的运行虚拟发电厂在电力市场中的运行建议了一种可行的框架。在这个计划中，分布式发电机组向虚拟发电厂运行者提供他们的能量销售建议，由虚拟发电厂的运行者在电力市场中进行谈判或者直接与用户进行沟通。在确定了公司的商业战略后，虚拟发电厂在电力市场中进行谈判，然后由电力市场运行者决定最后的商业交易。而市场的结果需要系统操作员进行验证。当技术上的约束被排除后，应该向电力的生产者和用户公示，并且允许他们与另一供应商进行比较和裁定。在这个框架中，虚拟发电厂在电力市场中角逐的同时，它的内部也有一个由所有分布式电源组成的充分竞争的市场。由于存在一些分布式电源特别是那些属于普通居民和小型商业用户的机组容量不大，并且其拥有者对电力交易知之甚少，因此可以推断这个框架并没有考虑在内。另外，哪些市场考虑在内以及这些市场的特点同样没有说明。虚拟发电厂的运行一台虚拟发电厂至少需要以下一些设备：(1)电力管理系统：用于监视，计划和优化分散电力机组的操作。(2)负荷预测系统：可以计算很短时间(1h)和短时间(至7天)的负荷预测。(3)可再生能源机组的发电预测：这个预测必须能够根据天气预报来预测风力发电和光电发电。(4)电力数据管理系统：用来收集和保存优化和预测中所需的数据，如发电量和负荷的情况以及用户需求的合约数据。(5)强大的前端平台：用于有分散电力机组的电力管理系统内的通信。虚拟发电厂与微电网

智能电网中还有一个概念是微电网。微电网是相对于传统大电网而言的，它是一个由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。虚拟发电厂与微电网虚拟发电厂和微电网的相似点是他们都是分布式电源、可控负载以及能量储备的集合。但虚拟发电厂是一个更加宽泛的概念，它对各种不同的电源都感兴趣，并且更加关注经济的效益，微电网则更加关注技术和整个网络运行的平衡。另外，从目的性来说，微电网的概念是建立在连入网络的大量微型发电机组上，它的目的在于减少对输电和高压配电设备的需求；而虚拟发电厂是一个将连入配电网不同节点、使用各种技术并且拥有丰富的操作模式和可实现性的分布式电源集合在一起的概念，其目的在于交易电能或者提供系统支持服务。微电网可以与大电网政策性地交换电能，就像一个良好的、理想化的居民所做的那样，但是虚拟发电厂会直接在批发市场中交易他们的分布式电源。多代理系统多代理系统的基本概念多代理系统在虚拟电厂运行中的优点多代理系统在虚拟发电厂中的应用研究多代理系统的基本概念

多代理系统(MAS，MultiAgentSystem)，由一些在逻辑上或物理上分离的许多代理组成的，这些分布的代理通过协作共同完成系统需要完成的一个共同的任务。主要是研究一组自治的、多个智能Agent之间行为的协调，其目的是将大的复杂系统划分成小的、彼此相互通信及协调的、易于管理的系统。在此模式下，以往需要整个系统集中完成的任务，可以通过几个子系统来完成。不同子系统之间既相对独立又有相互联系，相互之间只有信息的交流，通过协同合作的方式进行工作。多代理的主要特点

自主性和主动性每个代理都具有拥有部分解决问题的能力，能根据自身的能力独立解决问题域中的子问题。可以根据周围的情况来改变或调整该代理下的电网的运行方式；

系统交互性和整体封闭性

代理之间可以通过信号的传输，来交流各个代理所管辖的元件的运行情况；互相独立又有信息交流每个代理只需要知道自身所控范围内的情况和其他代理的少量信息，从而提高处理速度各代理有不同的运行方式

代理所要达到的目标决定了这个代理所要进行的运行方式；

多代理系统在虚拟电厂运行中的优点

相对于传统的协调控制，MultiAgent有以下几方面优势：

1.多代理技术的优势可以满足电力系统分布化的趋势，达到分布电源合理利用的目的

2.通过多代理系统的应用达到对虚拟电厂和智能电网之间、虚拟电厂与虚拟电厂之间的协调控制。

3.通过多代理系统的应用达到对电网电能质量的优化。

4.通过多代理系统的应用加强虚拟电厂对智能配电网的支撑能力从而改善电网的可靠性。5加强了电网的可扩展性和开放性多代理系统在虚拟发电厂中的应用研究1.MAS的结构分类2.基于MAS的VPP的控制框架3.VPP研究模型4.仿真控制模式MAS的结构分类

Agent体系结构是研究如何用软件或硬件的方式实现Agent。MultiAgent系统的结构体系是指各Agent之间的通信和控制模式。

MAS的通讯机制通常采用两种通信相结合的方式即联邦系统通讯与广播通讯相结合（直接的信息传输）和黑板系统（间接的信息传输）。多代理平台一般采用对象/协调服务器/数据处理器结构，由多个协调对象、一个协调服务器和一个数据处理器组成。数据处理器存储每次协调的信息。协调服务器用于监听客户机的请求、目标的寻址定位、向目标发送消息、建立与数据库服务器的连接。目前有较多开源的多代理开发平台，包括Agletssoftwaredevelopmentkit，Voyager，Zeus，JADE，Tracy，SPRINGS和SkeletonAgent等。其中，Zeus与JADE是以IEEE的FIPA作为标准的，对于虚拟电厂以及微电网层面的多代理控制来说，应当以这两种为佳。MultiAgent系统的体系结构集中式分布式混合式集中式将系统分成多个组，每个组采取集中式管理，即每一组Agent提供一个具有全局知识的控制Agent，通过它来实现MultiAgent合作的局部控制，并由一个消息传递Agent来承担消息传递任务。集中式能保持系统内部信息一致性，系统的管理、控制和调度较为容易。缺点是：随着各Agent复杂性和动态性的增加，控制的瓶颈问题也愈加突出，管理Agent的崩溃将导致区域或系统崩溃。分布式各

Agent组之间和组内各Agent之间均为分布式结构，各Agent组或Agent无主次之分，处于平等地位。Agent是否被激活以及激活后做什么动作取决于系统状况、周围环境、自身状况。此结构中可以存在多个中介服务机构，为Agent成员寻求协作伙伴时提供服务。这种结构的优点是：增加了灵活性、稳定性，控制的瓶颈问题也能得到缓解，但仍有不足之处：因每个Agent组或Agent的运作受限于局部和不完整的信息（如局部目标、局部规划），很难实现全局一致的行为。混合式一般是由集中式和分布式两类结构组成，它包含一个或多个管理服务机构，这种机构只对部分成员Agent并以某种方式进行统一管理，参与解决Agent之间的任务划分和分配、共享资源的分配和管理、冲突的协调等。其它成员之间是平等的，它们的所有行为由自身做出决策。此种结构平衡了集中式和分布式两种结构的优点和不足，适应分布式MAS复杂、开放的特性，因此是目前MultiAgent系统普遍采用的系统结构。智能配电自动化系统多代理系统具体功能智能配电自动化系统(intelligentdistributedautonomouspowersystem，IDAPS)的多代理系统由控制代理、分布式发电代理、用户代理和数据库代理组成1）控制代理负责监测系统电压和频率以及电网故障，当上游发生停电时将所采集的信号送至主断路器隔离分布式发电单元。2）分布式能源代理存储相关分布式能源信息，包括分布式能源识别信息、种类(太阳能发电，微型燃气轮机发电、燃料电池等)、功率以及分布式能源可用性等信息，并监测其功率水平和连接/未连接状态。3）用户代理为用户提供IDAPS系统的实时信息，监测负荷用电量，控制预设定优先级的负荷状态。4）数据库代理主要存储系统信息以及以上3种代理之间的数据和信息，并为用户提供数据接入口。基于MAS的VPP的控制框架各代理之间通过TCP/IP协议交换数据，并通知对方自身的服务器名称和IP地址；各代理发送功能数据给相关服务商后，用户代理、分布式发电代理与相联控制代理注册，并由控制代理响应完成多代理系统的初始化。VPP的智能控制中心指示分布式发电单元在联网运行和孤岛运行2种模式之间切换时，这时蓄电池等储能型的分布式发电自动切换至电压/频率控制，用于维持电压和频率稳定，并通过代理将状态反馈给智能电网控制中心。控制中心也可以在联网运行时将这类分布式发电设定在电压/频率控制模式下，起到对上级电网的支撑作用。对于非储能类型的分布式发电采用定功率控制，用于输出稳定的期望功率，通过控制代理修改参考功率的定值就能实现对分布式发电单元能量的管理。VPP研究模型（利用IEEE9节点模型作为VPP的基本框架，分别加入了风力发电机及VPP中广泛使用的micro-CHPs等）仿真控制模式虽然风况的变化是无法控制的，但只要在一定的风速范围内，保证风力机或者发电机转速在某一个值时，控制风力机始终跟踪其最大功率点，就能使发电系统保持最大功率跟踪模式，同时将多余的电能传输给蓄电池。但为了保持蓄电池的安全稳定运行，在设计中必须保持蓄电池的电压在一定的安全范围内，即蓄电池必须有电压/电流极限的限制。因此，风电Agent需要有三种状态的运行模式,如图4-3所示。1.最大功率跟踪模式－保持风力发电的效率最大化。2.电压/电流限制模式－保证蓄电池和风力发电以及电网的安全稳定运行。3.开断模式－当风速低于一定值，或风机出现故障或者启停时，风机Agent保持启动状态（即风机属于空转）或断开。风力发电Agent的控制模式转换原理虚拟发电厂在智能电网中的应用研究虚拟发电厂联网运行虚拟发电厂在电力市场中的应用发展虚拟发电厂所需的智能电网技术虚拟发电厂联网运行基于MAS的VPP之间、VPP与上级电网的协调调度并网后VPP各Agent调整方案仿真结果及分析基于MAS的VPP之间、VPP与上级电网的协调调度在前一天的发电预测中，VPPAgent首先将本日发电情况汇总，并将第二日的发电预测报告给电网层Agent。电网层Agent主要负责能量的管理，当它获得所管辖的下层代理的所有信息以后，通过对市场及运行的经济安全性分析，通过多目标优化的思想对每个VPPAgent的出力进行调整。这些目标主要包括一些经济性的指标，如网损、发电成本等；还有电能质量方面的指标以及均衡负载等。当最高级Agent根据每个VPP的发电预测进行微调以后，给VPP分配计划出力定值，VPPAgent就可以通过对最底层Agent进行相应的调节。而不再需要主网对将每个微型电源进行指令干预。VPPAgent在控制元件的同时还要与上层代理进行数据交换，主要内容为该代理所在网络的电压、电流、有功功率、无功功率、最大功率裕度以及VPP的开断状态等。基于MAS的VPP之间、VPP与上级电网的协调调度当并网后发生故障时，可由相应的Agent迅速定位故障点的位置，这将极大地提升电网故障的排除速度。当故障点在VPP内部时，该管辖范围的DERAgent迅速做出响应，如将故障是否切除、切除以后带来的功率变化等信息传递给VPPAgent，由VPPAgent通过综合各代理的信息给出新的控制目标。当故障点在VPP外部时，通过局域的智能配电网Agent与各高级Agent相互通讯以确定故障的严重程度。如果超出自身调节能力，相应的VPPAgent可以选择与主网断开，进入孤岛运行，这样可以同时保证主网和VPP的安全稳定运行。多代理系统控制下的VPP联网运行图并网后VPP各Agent调整方案当VPP与上级电网联网时，各Agent的控制模式又会有相应的改变。调整方案如下：1）风电Agent由于没有能量极限的限制将一直保持最大点功率跟踪模式。2）蓄电池Agent停止放电运行；在发出电量高于计划出力时，蓄电池Agent进行充电运行。3）VPPAgent将同时承担与上级Agent、同级Agent、数据库Agent之间的通讯协调工作，而不再仅仅承担VPP内部的调度工作。仿真结果图仿真分析并网后MultiAgentSystem可以通过对VPP的灵活调度对上级电网进行有效支撑。当风力发电过剩，为维持VPP出力，蓄电池可以进行充电运行；当风力发电不足时，需要电能补充时，micro-CHPs

可以通过提高电能输出达到对上级电网支撑的效果。与VPP内部协调调度时不同，在本算例中，采取Micro-CHP作为风电补足的备用电源，因此在大部分时间都处于低输出运行模式。虚拟发电厂在电力市场中的应用VPP在以下三个独特的方面非常有作用：（1）电力市场：一个VPP可以自行通过签订合同或达成双边电力交换条件的方式和其他类型的电力负荷进行交易（2）内部市场：VPP在电力系统中，不仅扮演市场经营商的角色，更是扮演了服务营办商的角色。VPP可以提供不同投标情况、不同价格信号的市场方案，以满足不同市场的需求。3）其他市场：一旦市场的参与者数量达到了一定的层面，VPP可能会与其他类型的厂商在电力市场中的理想结构图VPP在外部电力市场的运作模式虚拟发电厂进入电力市场有两种方式：一种是VPP以一个整体进入地区代理电力市场，另一种选择就是虚拟发电点也参与电力批发市场的运作。对于只负责为本地负荷提供电力的虚拟发电厂而言，第一种方案更加可取，因为第二种方案中，虚拟发电厂需要为整个电力市场负责，这样可能导致VPP疲于应付市场上的电力需求而忽视了本地的电力需求。从市场管理结构的理论来看，第一种方案也比第二种更简单。在应用第二种方案时，控制者需要保证不产生不安全的电力分销，这样会使得控制系统更加复杂。基于MAS的VPP运行算法虚拟发电厂的运行算法主要分为以下四个部分：(1)DERAgent通过天气预报和发电预测提交DER发电计划表至数据库Agent；(2)VPPAgent通过数据库Agent所提交的信息，综合天气预测，最优化算法和合同协议等信息，做出将VPP发电预报时间计划表，提交给上级电网Agent；(3)上级电网Agent提交信息至IDAPS（智能配电自动化系统，简称IDAPS)中心，控制中心根据网络条件启动审核程序，根据电能质量、潮流分配、电网容量等综合因素计算，向VPPAgent提交发电量需求和市场价格反馈；(4)VPPAgent向DERAgent发出任务指令，执行配电。多代理系统控制下的VPP运行算法VPP在内部市场的运作模式1)一般招标方案（GeneralBiddingScenario）2)价格时变方案(PriceSignalControlScenario)3）一般招标方案VS价格时变方案一般招标方案选择一般招标方式的分布式电源如果其投标价格被接受，他们将按照电力市场的普通价格来出售其电能。因此，能否盈利取决于其发电的成本。VPP会对每日所需电量进行预测，在日常运行期间，VPP仅负责与不同的合作者联系、交换资料，整合包夹，分布式电源的工作就是根据VPP前一天对于运行负荷的预测，优化运行时间表。在本文中，VPP的控制框架是基于多代理系统，因此在这样的框架下，一般招标方案流程如下表所设计：价格时变方案价格时变方案有几个关键变量需要妥善处理，以确保完美无暇的工作：（1）参与者的数量（2）拍卖回合时间的控制（3）需求量（4）起始价以及价格变化保证本地一定的电能储备以及与周边地区的电能资源有良好、紧密的合作关系可以提高整个系统的鲁棒性。此外，开展一次短期紧急价格拍卖轮也是一种解决方式。一般招标方案VS价格时变方案一般招标方案是一个可以让经营者自己报价的传统市场，这要求每个DER运营商有很好的决策能力，因为过高的价格会使其丧失销售机会。因此，每位业主会以其系统的边际价格竞标，以实现利润最大化。然而，这种方案会使得有些运营商无法及时售出其多余的电能。在价格时变方案中，DER的运营商会对其可以接受的价格做出反馈。但是，由于运营商对于价格反馈的不确定性，拍卖也有可能会失败。在这样的情况下，需要研究各个分布式电源运营商对于不同价格的反馈，以提高系统的鲁棒性。不过，在运行VPP的早期阶段，这种运行方案可能更受分布式电源运营商的青睐，因为价格的决定权部分在他们手中。一般招标方案VS价格时变方案从VPP运营商的角度来讲，一般招标方案是一个更可靠的竞价方式。一个运营一般招标方案的VPP，其经纪费可以从每个运行参与者处收取，从而将风险转移至每个分布式电源个体上。相对的，价格时变方案中，VPP拍卖价格完全基于每个分布式电源的自身容量和对价格的评估。由于不清楚运营商对价格的反馈情况，交易的风险将完全由VPP的运营商来承担。VPP可以独立运行两种方案中的一种，也可以选择基于他们的优点和弊端，分时运行这两种方案。运行一般投标方案的运营商会结合一天或一小时前的电力系统运行情况以及实时的电力运行情况，这些情况都会由一个经验丰富的VPP提供，它也可以为系统进一步改进内部市场提供经验。发展虚拟发电厂所需的智能电网技术数字化的量测体系先进的监控软件和辅助决策体系负荷预测与发电预测技术高级配电运行适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术数字化的量测体系1）提供双向计量，能支持具有分布式发电的用户；2）提供断电报警和供电恢复确认信息处理；3）提供电能质量的监视；4）可以进行远程编程设定和软件升级；5）支持远程时间同步；6）能根据需求侧响应要求而限制负荷。先进的监控软件和辅助决策体系智能电网中，随着符合侧管理数字化仪表的应用，分布式的监控系统不仅能够采集、分析本地的数据，并且筛选出需要与上级或其他分布式系统通信的数据，分布式监控系统还能够根据计算的结果决定采取必要的本地控制措施，在智能电网中，VPP可以引入多代理系统，将信息发布至相应等级的代理来处理，而集中式的监控层主要负责统筹和协调各个代理之间的信息通讯和交流。在辅助决策层面，VPP需要强大的可视化界面和运行决策支持平台。负荷预测与发电预测技术

（1）负荷预测系统：可以计算很短时问(1h)和短时间(至7天)的负荷预测。（2）可再生能源机组的发电预测：必须能够根据天气预报来预测风力发电和光电发电。高级配电运行高级配电运行的技术组成包括：高级配电自动化、高级保护与控制、配电快速仿真与模拟、新型电力电子装置、DER运行、AC／DC微电网运行以及运行管理系统等。ADO的主要功能是实现电网的自愈功能，它为电网提供了实时监测和分析系统目前状态的功能，帮助虚拟发电站做出快速响应和预测。高级配电自动化（ADA）可帮助虚拟发电站实现自愈功能，适应新能源接入的输变电系统无功电压控制技术对于大多数地区电网调度而言，电网频率控制一般不作为其主要职责，而电压/无功控制(VQC)则作为其主要任务而倍受重视。电压/无功控制（VQC）主要是采用有载调压变压器分接头和并联补偿电容器组的投切来实现调节电压合格和无功平衡的目的。VQC的控制策略是决定其控制性能的关键因素。智能AVC是适应新能源接入的电力系统无功电压控制技术的最新研究方向，是建设智能电网的重要内容之一。为了适应系能源的接入以及无功电压控制智能化的要求，建设智能化AVC系统（SmartAVC）成为了当前的最新研究方向。智能AVC的主要特点

（1）建立自主分层的AVC系统。建立电厂侧、输电侧、配电侧和用户侧的分层控制体系。各层有自己的控制目标，同时相互协调。鉴于这种分层结构与多智能体系统（MAS）的体系结构十分相似，应研究如何将多智能体技术应用在智能AVC的分层控制领域。建立符合未来电网发展需要的智能AVC分层控制模型。（2）对电网的精细分析。由于电网本身的结构和运行方式在不断的变化，所以该智能AVC系统应该能够自动感知电网发生的变化并做出相应的调整。以便获得当前电网的实时数据并选择最优的算法进行对电网的运行进行精细分析。（3）智能控制。智能AVC应该能够综合各种控制目标，包括电压安全、稳定、电能质量和电网经济型，选择恰当的控制策略实现最优控制。还应该深入研究如何协调控制好各种灵活交流输电装置。智能AVC的主要特点（4）用户互动。只有深入了解当前电网的运行情况以及用户的需求才能采用正确的控制策略对电网运行进行控制。故应建立友好的用户界面，实现用户、电网、智能AVC三者之前的灵活互动和协调。（5）电压自愈。充分利用串联补偿器(TCSC)、静止无功功率补偿器(SVC)和其它灵活输电装置的快速响应特性，