上海电力大学（林顺富）：2025年新型电力系统下的虚拟电厂关键技术研究报告

2025年7月4日-6日中国·上海2025年7月4日-6日中国·上海上海电力大学林顺富2025年7月5日一新型电力系统下的虚拟电厂二虚拟电厂聚合建模技术三虚拟电厂潜力评估技术四虚拟电厂协同优化调度技术五虚拟电厂技术展望2非化石能源分品种发电量2024年上海市高峰负荷4030万千瓦万干瓦(亿干瓦发电量2024年(亿干瓦发电量2023年2023年0非化石风电光伏来源：中国能25848390965687876090951551153051346762013000201202801536465443705050055300源展望20602022年负荷97%最大值持续8小时来源：国网上海市电力公司3虚拟电厂运营虚拟电厂云中心虚拟电厂云中心协调控制电动汽车电动汽车能量交互新能源大电网新能源一新型电力系统下的虚拟电厂一三虚拟电厂潜力评估技术虚拟电厂协同优化调度技术五五虚拟电厂技术展望5市场拓展难度大平台、通信技术和物联网技术市场拓展难度大平台、通信技术和物联网技术?分布式资源类型多样，缺62.2虚拟电厂聚合建模技术——面向需求响应的负荷曲线聚类技术数据降维：基于曲线波动信息熵分段聚合聚合稳定性：改进的谱聚类算法聚合结果聚合稳定性对比算法对比分析数据集数据长度误差72.3虚拟电厂聚合建模技术——基于稀疏自动编码器的负荷曲线分类提高标签数据精度：双尺度相似性度量的优化谱聚类算法利用基于距离与形态双尺度相似性度量的优化谱聚类算法对负荷曲线进行精准标签化处理，改进的稀疏自动编码器神经网络对大规模负荷数据进行特征学习和分类器初始化，克服了神经网络随机初始化的局限性。时段(30min)80(c)类别三0时段(30min)00555(e)类别五()类别六010算法总耗时样本训练+SVM分类耗时针对问题：居民用户负荷种类辨识技术突破：进行负荷辨识为研究用户负荷的使用行为，本研究基于负荷高频特征图像化提出非侵入式负荷辨识技术，融合多特征生成RGB图像，经ShuffleNetV2高效识别，为后续潜力评估提供支撑。精确度%节能灯.U.P洗衣报吸尘器得性曲线ABCDEFGHJK00000000000000000000200000100000001000000000000000000000010000000000000100000000000001000000000000000100000100ABCDEFGH1JK准确率%准确率高达99.5%基于负荷高频特征图像化的非侵入式负荷辨识基于负荷高频特征图像化的非侵入式负荷辨识技术研究.电网技术(2025.03)9风光不确定性参数估计：非参数核密度估计法(高斯核函数)风光出力具有不确定性且同区域风光出力具有相关性，基于非参数核密度估计选取高斯核函数生成24h内每个时段的风、光出力概率密度函数，采用三次样条插值方法求解出其累积概率所对应的样本值，采用同步回代消除法对采样样本进行场景削减，建立基于Frank-Copula风光出力相关性模型，可以更好的拟合区域风光出力特性。风规B力/pt计算得到的秩相关系数和欧式距离Copula函数秩相关系数欧式距离/Frank-Copula函数的秩相关系数与Empirical-Copula函数接近且与其之间欧式距离较小，因此选取Frank-Copula函数描述风光相关性。一新型电力系统下的虚拟电厂一三虚拟电厂潜力评估技术四四虚拟电厂协同优化调度技术虚拟电厂技术展望虚拟电厂技术展望外包近似法：灵活性资源可行域的最小外包多面体，存在分解指令不可运行风险。多面体内接近似法：灵活性资源可行域内接近似，存在牺牲设备灵活调控小样本场景下潜力评估引入机器学习、多源数据融合方法解决了虚拟电厂潜力评估数据多样性不足、数据匮乏及维度单一等问题，但动态场抽样仿真法根据灵活性资源功率分布和分布式能源出力特征，采用蒙特卡洛等抽样方法，生成大批量虚拟电厂运行场景，评估获得响应潜力。缺点是计算负担大。优化评估法考虑虚拟电厂内部潮流安全和电压范围约束，通过优化计算得到有功功率的最大/最小调节范围，评估获得响应潜力范围。3.2虚拟电厂潜力评估技术——基于闵可夫斯基求和的柔性负荷潜力评估方法考虑负载异质性，在基于几何多面体个体空调建模的基础上，提出一种基于闵可夫斯基求和变频空调响应潜力评估方法0power/MW负荷聚类分组power/MW。:多面体原型αα+P:单体空调响应潜力d,⑧₀+β:最大内部近似d+P:d+P:最小外部近似目标跟踪的响应效果Anevaluationmethodfortheresponseflexibilityofaggregatedinvertera3.3虚拟电厂潜力评估技术——考虑时序相关性的可调节功率域聚合利用基于时序相关性的线性边界约束法，对需求侧资源相邻时段可调节功率域进行量化建模。改进的上下边界近似对多类型异构资源进行聚合。采用自适应分布鲁棒优化算法，将功率灵活性聚合表示为一个两阶段优化问题，以降低求解负担。时刻时刻→向上调节备用容量一向下调节备用容量功率/kW0功率/kW需求侧资源集群的可调节功率范围考虑时序相关性的需求侧资源可调节功率域聚合方法.电力系统考虑时序相关性的需求侧资源可调节功率域聚合方法.电力系统保护与控制.(2024)14提升小样本评估精度：设计半监督学习评估模型针对历史响应样本缺失导致的小样本问题，提出了一种基于加权动态时间规划(WDTW)和深度模糊聚类的潜政策负荷解码器层特编码器参数聚类层无标签样本有标签样本用户奥型日计算层次聚类负荷模式2潜力用户负荷模式n潜力用户响应时段特征R预测数据历史数据潜力用户类型1潜力用户潜力用户⑤原始数据响应时段负荷信息响应模式负荷模式1Y潜力用户Y样本随机噪声向量：第二阶段6二阶段居民用户DR潜力评估框架00:0006:0012:0018:0024:0000:0006:0012:00用户遴选前后典型负荷模式3对比图线协同回归算法部分评估曲线表明该DR潜力评估与真实响应量误差小、趋势一致。一一二三四五新型电力系统下的虚拟电厂虚拟电厂潜力评估技术虚拟电厂潜力评估技术虚拟电厂协同优化调度技术虚拟电厂技术展望虚拟电厂技术展望协同关系。然而，海量异构资源协调、多目标(经济、隐私)冲突、跨主体利益分配尚一市场到多类型(电碳)联合市场的演化。配网侧VPP在参与电力市场调度时，主要追求经济获利，当配网中存在高比例VPP资源时，VPP调度会影响配网潮流最优分布，并引起电压问题，有必要研究配网-VPP协同4.2虚拟电厂协同优化调度技术——计及配网潮流约束的多VPP协同优化调度DSOoperationlayerMarketcleab造MTRESMT霞P2PpaymentVPPagent2P2Pcneryendngpower_.牌册DPQVPP系统互动框架1.02一有无功骑幼服务无无功辅助服务2030系统的经济性提升3.38%无P2F5差异化控制策略：为每组制定针对性的控制策略针对问题：单一控制模式适应力差技术突破：两阶段优化机制：离线预训练阶段、在线动态调整阶段资源潜力挖掘：通过聚类分析识别高调节潜力负荷在线训练禁忌搜索法复制优r经验或者优先经验回放(s,a)激励-思罚优能量轨迹上层：孤岛电网电费最少动作EWH环境日前阶段实时阶段4.4虚拟电厂协同优化调度技术——考虑用户心理的商业楼宇集群能量共享策略针对商业楼宇集群能量共享及利益分配问题，利用行为经济学对非理性用户参与需求响应心理进行建模；利用纳什谈判理论建立楼宇-集群商联盟效益最大化模型，利用交替方向乘子法对模型求解。根据用户对联盟的贡献大小，提出非对称纳什议价理论进行利益分配。功率kW功率kW考虑用户心理的电动汽车充放电结果0-500一储能充放电功率一共享能量—光伏出力运营商交互功率—商业负荷选代次数选代次数p选代次数选代次数204.5虚拟电厂协同优化调度技术——考虑多重不确定性的含电碳交易的VPP优化调度针对虚拟电厂中多重不确定性表征考虑不全面且处理方法单一的问题，提出一种基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法的风光出力、电价建模方法，并利用区间法对碳价、需求响应进行建模；建立基于区间线性规划的虚拟电厂优化调度模型，采用强区间线性规划法中的两阶段分解算法进行求解。0时制0500储能荷电状态盘场景1如扬犀2时刻s00碳恰(元·k)一燃气轮机出力下限。-碳排量下限◆场景4中需求响应负荷下限。*场景4中需求响应负荷上限考虑多重不确定性的含需求响应及电碳交易的虚拟电厂优化调度策略.电力自动化设备，2023.21高维不确定性问题求解效率：量子-经典混合鲁棒优化针对问题：极端气候对乡村微网影响技术突破：提升经济性与韧性：提出韧性指标驱动的多目标优化确保实际量子下设备稳定性：提出量子噪声自适应策略HeangCooOptinizanicnPachfxM6-ObjectiveFunctons不同场景下的鲁棒性Integrate