【案例】东南大学高赐威虚拟电厂研究中的概念思辨

虚拟电厂研究中的概念思辨高赐威教授东南大学电气工程学院电力经济技术研究所1●从2017年起支撑上海虚拟电厂研究和建设，承担上海、广州、深圳、国网综能等单位委托虚拟电厂研究项目三十余项。●城市商业建筑虚拟电厂系统关键技术及示范应用，2020年上海市科技进步二等奖；●面向需求响应的海量柔性负荷聚合运行关键技术及应用，教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖；●TC575全国电力需求侧管理标委会虚拟电厂标准工作组组长；●作为主答辩人参与首批两项虚拟电厂国标《虚拟电厂资源配置与评估规范》《虚拟电厂管理规范》国标和一项行标《虚拟电厂可调节能力》答辩并成功立项。25总结3已成必然趋势。2030年实现“碳达峰”用电负荷“尖峰化”、“季节性”形势更为严峻上海用电负荷持续时间(最高负荷年)上海全年用电负荷(最高负荷年)负荷(万干瓦)负荷(万干瓦)持续间(小时)最高负荷：3352万千瓦持续间(小时)最高负荷：3352万千瓦最大峰谷差：1212万千瓦电力系统运行视角双碳目标下，新能源大规模发展，传统火电调节资源逐步下降，预计2030年下降至50%,系统灵活性缺乏问题凸显。的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升或下降信号后，改变其固有的习惯用电模式，促进供需平衡，从而保障电网稳定的短期行为。5223344556交易的载体一通过“聚合”和“通信”进行运行控制分布式储能设施、可控负荷等不同类型分布式资源进行整合协同开展优化运行控制和市场交易的载体，实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动，对电网提供电能或调峰、调频、备用等辅助服务。其核心在于“聚合”和“通信”。义何在?义何在?虚拟电厂和负荷调度(可调负荷)是什么关系?虚拟电厂和负荷调度(可调负荷)是什么关系?虚拟电厂连接用户侧(分布式)和大电网/批发市场分布式、用户侧传统来说对于大电网完全不可见，通过负荷预测作为系统运行的边界条件。光伏储能互联网为“厂房”,以数据为“燃料”可调容量可控负荷能量交互充电桩虚拟电厂8要称之为电厂，二者至少必居二者至少必居其一是必须的吗?控制是必须的吗?集中型电站不是，监测+预够格呢?市+分布式资测也是管理源可以吗?以是分布式电源、柔性负荷、储能或其组合，但应该是分布式，否则谈不上“虚拟”。聚合分布式资源的目的是可管理，即监测+预测+控制。大系统运行调度。分布式可管理规模化9虚拟电厂可以做需求响应与需求响应与需求响应有负荷基线扮演的是负荷聚合商的角色，并非虚拟电厂。●这意味着这些虚拟电厂具备需求响应的能力，可以提供需求响应服务。虚拟电厂不仅做需求响应●需求响应不应该是虚拟电厂的主要功能；●需求响应是负荷聚合商的主要职能。虚拟电厂应该被当做“电厂”来看待虚拟电厂不虚拟电厂不存在负荷基线问题。·一般而言，虚拟电厂应该具备功率输出和功率可调的特征；●虚拟电厂的聚合功率如果为负荷即为负的电源，也即可调节负荷。虚拟电厂调用下属负荷资源可基虚拟电厂发挥负荷聚合商作用，参虚拟电厂发挥负荷聚合商作用，参般不存在长时间常态化的情况；和调度●市场环境下可以反映为节点价格偏高；●可以借助行政措施解决硬缺口问题(有序用电),可以转化为用电权分配或者交易；从分布式资源到虚拟电厂、可调节负荷的基本认识空调电动汽车充电储能小型燃机分布式光伏分散式风电灵活性电能量可调节负荷、负荷型虚拟电厂?虚拟电厂电源型虚拟电厂?(可调度、消耗电功率)(可调度、输出电功率)(不可调度、输出电功率)辅助服务市场(功率平衡能力)能量市场需求响应作为买方参与，但是此虚拟电厂吗?辅助服务市场(功率平衡能力)能量市场需求响应√由中电联组织，TC575牵头TC56厂”标准工作组，规划了22项虚拟电厂标准，目前两项国标立项、一项行标立项；√TC549、TC575编制了二十余项有关“需求响应”的国标行标，涉及了需求响应信息模型、需求响应系统与终端、负荷聚合商需求响应平台、需求响应效果评估等√国调牵头制定了一系有关“可调负荷”的行业标准，可调节负荷不一定需要聚合，但可以包括聚合。概念本身是用于做区分的，明确而清晰的概念使得人们对事物的认识和描述更为准确，倾向于下面的区分：业务业务,可调度负荷辅助服务能量市场辅助服务能量市场虚拟电厂能量市场辅助服务市场价格价格以盈利作为目标是如何聚合不同类型分布式资源虚拟电厂构建从而形成虚拟电厂的依据。虚拟电厂构建分布式电源柔性可调负荷储能虚拟电厂的资源配置类型规模成本市场机制的重要性：市场缺什么,应该反映到价格上，分布式光伏特定场景下为什么要聚合成为虚拟电厂√分布式光伏上网按基准价结算；√分布式光伏上网按基准价结算；格大致相当于基准√光伏出力的不确定性在市场中意味着损失和风险；√基于成本收益分析计算确定配储容量。●对分布式光伏而言虚拟电厂参与批发市场有可能获得更高价格(批发售电价格>分布式光伏上网电价→对照一般商品本应如此);的收益。22334455参与主网调度运行或者批发市场参与主网调度运行或者批发市场●分布式资源应聚合等效至其对应的22●分布式资源应聚合等效至其对应的22万母线或者50万母线，由市场交易结果确定虚拟电厂调度方案，并进行指令分解。解决分区内部/配网局部热点等供需平衡布式资源，采用需求响应或者虚拟机组500KV分区分区分区-X一正常断开、备用电源自投按导则：相邻分区之间保持互为备用层内分区224455分布式交易用户1用户2用户n发电单元负荷储能用户一次委托，长期有效，用户一次委托，长期有效，VPP可直接调用/代理用户侧资源。要求用户有较高的实时竞价决策能力和设备状态掌控能力。√代理方式：一次性买断一段时间的用户资源代理控制权，并进行安排和控制；√在线购买方式：根据市场情况或资源状态发起交易，随时购买用户资源。在线分布式交易带来了什么?带来了更精细化的在线分布式交易带来了什么?虚拟电厂的运营管理模式(离线分布式交易)1.集中管理模式(分布式交易-代理控制权转让模式】VPP功能柔性柔性柔性负荷柔性负荷集中管理模式下，VPP对于所属的资源具有集中优化控制的职能，分布式资源用户向VPP让渡了控制权，VPP与用户间的控制权转让交易还需额外的交易机制安排。与VPP签到合约虚拟电厂的运营管理模式(在线分布式交易)2.分散管理模式(分布式交易-在线购买方式)DER交易信息VPP功能DER辅助服务和转发者，即由所属的分布式资源自主并向市场申报，该过程中实际上已经融市场价格、气象及负荷预测制定运行计划参与市场招投标提供辅助服务并参与辅助服务市场风险管理内部DGs签定个性化合约资源优势互补支撑虚拟电厂2.0的技术分布式交易作为底层资源之间互动运行的逻辑虚拟电厂内部：间歇性新能源本地平衡机制和技术机制层面：多元用户之间的电力能源交易；技术层面：可交易能源技术，电能按照交易结果调度运行；分布式交易用户间的分布式交易实现了配网层面的发用电分布式交易优化调度?用户2用户2分布式交易发电单元负荷储能配网层面分布式交易的国内外案例案例“2020年8月，荷兰鹿特丹港口启动了以区块链分布式账簿技术和人消费者需求，减少供需两端不必要的消费。两个月时间里，Di台完成了2000万笔交易，其中92%的太阳能电力“即产即销”,在光伏业主、公共机构、企业买家之间搭建了一个点对点交易的桥梁。 (美国、西班牙、爱沙尼亚、南非等都有很多应用案例)”/article/html/e√国家发改委/能源局2017年联合发布《关于开展分布式发电市场化交易试点的通知》。√2020年3月，江苏省发布了《关于积极推动分布式发电市场化交易试点有关工作的通知》√2022年12月《浙江省完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的实施意见(公开征求意见稿)》,试点推进分布式发电市场化交易。22334455虚拟电厂是一个技术平台●依托通信、控制技术聚合调控分布式资源；●资源散布于电网各处，聚合需考虑电网拓扑