虚拟电厂项目建设方案

员区虚拟电厂建设方案

XXXX公司

2024年3月28日

目录

一、总论..............................................................4

1.1市场背景......................................................4

1.2必要性分析....................................................6

1.2.1虚拟电厂是贯彻落实国家战略...............................6

1.2.2虚拟电厂可提高电力系统的灵活性和可靠性..................6

1.2.3虚拟电厂可促进可再生能源的消纳和利用....................6

1.2.4虚拟电厂可降低电力系统的运行成本........................7

1.2.5虚拟电厂可提高经济效益...................................7

1.3建设依据......................................................7

二、现状分析..........................................................8

三、项目需求分析......................................................8

3.1核心业务......................................................8

3.1.1能源聚合..................................................8

3.1.2能源调度................................................10

3.1.3电力交易................................................11

3.2、非功能需求.................................................12

3.2.1可用性..................................................12

3.2.2安全性..................................................12

四、项目建设方案.....................................................12

4.1建设目标......................................................12

1.可持续性目标...............................................13

2.经济性目标................................................13

3.可靠性和安全性目标........................................13

4.技术创新目标..............................................13

5.环境和生态目标............................................13

6.灵活性和适应性目标........................................13

7.智能化和数字化目标........................................13

4.2整体架构.....................................................14

4.4技术架构.....................................................15

4.3核心软件功能产品设计.........................................16

4.3.1能源物联网..............................................17

4.3.2运营平台................................................19

4.5数据架构.....................................................29

4.6算法架构.....................................................31

4.7网络安全架构.................................................33

4.8分布式能源接入方案...........................................33

4.8.1储能场站................................................34

4.8.2充电场站................................................35

4.8.3光伏场站................................................36

4.8.4城市路灯................................................37

4.8.5楼宇空调................................................40

4.8.6移动基站................................................40

4.8.7大工业..................................................42

4.8.8柴油发电机组............................................46

4.9能源接入所需便件清单.........................................46

五、技术要求.........................................................48

5.1聚合能力要求.................................................48

5.2安全防护要求.................................................49

5.3系统稳定性要求...............................................49

5.4用户终端要求.................................................49

5.5数据交互要求.................................................50

六、运维服务.........................................................50

6.1应用服务方案.................................................50

6.2服务器资源清单...............................................50

6.3稳定性保障...................................................52

L监控........................................................52

2.备份和恢复................................................52

3.安全管理...................................................52

六、运营方案.........................................................52

6.1收益模式......................................................52

6.2统一调度能力.................................................53

6.3能源评估与接入...............................................55

6.4市场分析.....................................................55

6.6市场交易.....................................................55

6.7客户服务与关系管理...........................................56

6.8数据分析与优化...............................................56

6.9收益测算.....................................

一、总论

1.1市场背景

在2020年9月，习近平主席在第75届联合国大会上宣布了我国的"双碳"目标,

即至IJ2030年前实现”碳达峰、并在2060年前实现“碳中和“。2021年10月26日，

国务院发布了《2030年前碳达峰行动方案》，旨在贯彻党中央、国务院关于碳达峰和

碳中和的重大战略决策。该方案加快了生产和生活方式的绿色转型，推动经济社会发

展以资源高效利用和绿色低碳发展为基础，确保按计划实现2030年前碳达峰目标，

并朝着2060年碳中和的目标迈进。方案明确提到要"加快建设新型电力系统”。为了

建设一个新能源比例逐渐增加的电力系统，需要大力推动"新能源+储能”的模式，支

持分布式新能源合理配置储能系统，并积极发展综合能源调配和多能互补。

国家发改委规划时间表:

•----------------------2025年------2030年

全国统一电力市场体系初步建成全国统一电力市场体系基本建成,

适应新型电力系统要求

政策面项目端

2015年

2022年上海黄浦区，虚褥电厂试点，2021年

中电科陕，阜头家重点

参与需求哈应oan

国家层面：暂无相立政策2016年研发计划项目一视模化灵舌

国家发改委批复上海黄埔西资源虚掰电厂聚合互动调控

关通报术项目”

Q国家发改委、能源局：＜一十四五.现代豌春体业建筑需求制詈理示范项目

系规划》-提出开展虚橄电厂示范2017年•----------------------------2022年

上海建成商业建筑虚拟电厂突飞猛遇,进一步明确容

Q国家旋源局：（电力现货市方亚本爆财》•慢出推

■电价核定和抽■补贴

就制豌、分布式发电、负荷修台商'0拟电厂知示范工程

新能源货店网等新型市埼主博攀与交幕。2018年年

0理电厂标准我得国际电工娈2023

国家发改变，发布关于第

员会ftt准立项（国网K北公司）

2020年三监管周期，省级电网前

看市级层面：8个虚拟电厂专项文件配电价有关•项

㈤海上海电力，城市公共St筑

群（SHX电厂藏合现度关健技术

研究及应用项目

国内虚拟电厂的政策和标准

2023年5月19日，国家发展改革委发布关于向社会公开征求《电力需求侧管理

办法（征求意见稿）《电力负荷管理办法（征求意见稿）》意见的公告。其中《目力

需求侧管理办法（征求意见稿）》中指出，积极拓宽需求响应主体范围，提升需求响

应能力。到2025年，各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%,其中年度最

大用电负荷峰谷差率超过40%的省份达到5%或以上。

中国各告市虚拟电厂行业发展方向冀北虚拟电厂系统

云曲鼻拗联结构

需求响应+辅助服务

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辽宁：冷敏幽生匚易・我事契法&•叼・电♦务

上海虚执电厂系统

河箕：槽*断**—内、厂,多，彩式♦幻“Mif!

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天津：响幅”整qm.fQO25«.异构适配技术结构

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山东19«•—"•・・・4B«AfiA

江苏：tlit.g箜罩虹.多A制式B.HE务需求响应+辅助服务

安・电厂葬・g力而增工依•，女・；■迎詹4电

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上海.开“户・厂・W,K2023T.■京・兔・女隔皿

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贵州：夕W・鼻电厂―号“管U云•边-蜡物联结构

广东：卯0就那睡虬UR.・*电力«需求*应+辅助服务

索市场化矶用.。弁史区能力

中国各省市虚拟电厂项目试点和发展模式

2023年9月，国家发展改革委国家能源局印发《电力现货市场基本规则（试行）》

通知，10月印发《关于进一步加快电力现货市场建设工作的通知》旨在进一步加快

推进电力市场建设、规范电力现货市场的运营和管理.《通知》中指出虚拟电厂可作

为经营主体参与交易。

黑龙江

省级电力现货市场建设进展

1.2必要性分析

随着能源消费的不断增长和能源结构的持续优化电力系统面临着巨大的挑战。

一方面，传统电力系统的僵化结构和有限资源难以满足日益增长的电力需求；另一方

面，可再生能源的大规模接入和分布式能源的广泛应用，使得电力系统的运行和管理

变得更加复杂。在这样的背景下，虚拟电厂作为一种创新的能源管理模式，应运而生,

并且正在逐渐成为现代电力市场的重要组成部分。

1.2.1虚拟电厂是贯彻落实国家战略

根据国务院发布的＜2030年前碳达峰行动方案》以及发改委发布的《电力需求侧

管理办法（征求意见稿）》，要加快建设新型电力系统建设。随着国家能源结构的转

变，可再生能源在电力系统中的比重逐渐增加，虚拟电厂通过聚合分布式能源，能够

有效地整合这些可再生能源，提高电力系统的稳定性和可靠性，是建设新型电力系统

的重要组成部分。

1.2.2虚拟电厂可提高电力系统的灵活性和可靠性

虚拟电厂通过聚合分布式能源形成一个能源丰富的“电厂二这些能源可以根据电力

系统的实时需求进行快速响应和调度，从而提高电力系统的灵活性和可靠性。

首先，虚拟电厂可以平抑电力系统的峰谷差。在电力需求高峰时段，虚拟电厂可

以调度储能电池等能源释放电能，满足负荷需求；在电力需求低谷时段，虚拟电厂可

以调度分布式光伏等能源进行充电或储能，为电力系统提供调峰调频等辅助服务。这

样不仅可以减少电力系统的备用容量需求，还可以降低电力系统的运行成本。

其次，虚拟电厂可以提高电力系统的供电可靠性.在自然灾害或设备故障导致实

体发电厂停运时，虚拟电厂可以迅速调度其他分布式能源进行替代，确保电力系统的

稳定运行。此外，虚拟电厂还可以通过优化调度算法和预测技术，提前预测并应对潜

在的电力供需失衡问题，进一步降低停电风险。

1.2.3虚拟电厂可促进可再生能源的消纳和利用

可再生能源的接入和利用面临着诸多挑战，如波动性、间歇性、难以预测等。虚

拟电厂通过智能调度和协同运行，可以促进可再生能源的消纳和利用。

首先，虚拟电厂可以平滑可再生能源的出力波动。通过聚合多个分布式光伏项目,

虚拟电厂可以形成一个相对稳定的出力曲线，减少单个项目的出力波动对电力系统的

影响。同时，虚拟电厂还可以利用储能电池等能源对可再生能源进行储能和释放，进

一步平滑其出力波动。

其次，虚拟电厂可以提高可再生能源的利用率。在传统电力系统中，由于可再生

能源的接入比例较低且分散分布，往往难以充分利用。而虚拟电厂通过智能调度和协

同运行，可以将分散的可再生能源进行集中管理和优化配置，提高其利用率和经济效

益。

再次，通过优化调度可再生能源可大大减少化石能源的消耗，进而降低能源生产

过程中的环境污染和碳排放，推动能源转型和绿色发展的进程。

1.2.4虚拟电厂可降低电力系统的运行成本

虚拟电厂通过智能调度和协同运行，可以降低电力系统的运行成本。首虚拟电厂

可以减少电力系统的备用容量需求。在传统电力系统中，为了应对突发事件和电力供

需失衡问题，往往需要建设大量的备用容量，而虚拟电厂通过调度分布式能源进行快

速响应和替代，可以减少对备用容量的依赖和需求。

此外，虚拟电厂可以降低电力系统的线损和能耗。通过优化调度算法和协同运行

机制，虚拟电厂可以实现能源的高效传输和利用，减少线损和能耗的浪费。此外，虚

拟电厂还可以促进能源的本地消纳和利用，降低远距离传输的成本和损失。

根据国家电网的测算，如果通过火电厂来实现电力系统的削峰填谷，满足5%的

峰值负荷需要投资高达4000亿元。相比之下，虚拟电厂的投资仅需500亿至600亿

元，这意味着虚拟电厂的建设成本仅为火电厂的1/8至1/7。

1.2.5虚拟电厂可提高经济效益

通过参与需求响应、调频调峰等辅助服务市场以及现货交易市场，虚拟电厂可以

为电力客户提供额外的收入来源并创造经济价值，这不仅可以降低电力系统的运行成

本，还可以提高电力系统的经济效益和市场竞争力。

1.3建设依据

项目实施过程中参考或遵循了以下政策及标准：

《“十四五”现代能源体系规划》

《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》

《国家电网公司信息化建设管理办法》

《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》

《电力并网运行管理规定》

《电力辅助服务管理办法》

《电力现货市场基本规则（试行）》

《中国电力企业联合会标准》

《电力需求侧管理办法（2023年版）》

《电力负荷管理办法（2023年版）》

二、现状分析

园区占地6.289平方公里，拥有一个多元化的分布式能源组合，包括分布式能源

站、建筑光伏、充电桩、路灯以及暖通空调系统。这些资源不仅在物理位置上分散，

而且在能源类型和需求响应能力上也具有多样性，这种多样化的能源组合使得园区在

能源供应方面具有显著的多能互补优势。

通过整合这些分散的能源资源，园区有潜力构建一个源网荷储一体化的虚拟电厂,

可充分利用各种能源资源，提高能源利用效率，降低能源成本，并且增加能源供应的

可靠性。例如：

•分布式能源站可以提供基础的电力和热能供应，其高效的能源转换为园区提

供了稳定的能源基础。

•建筑光伏能够在日照充足时产生大量电能，通过虚拟电厂的智能调度，可以

在需求高峰期供电或者存储于电池中备用。

•充电桩和路灯等基础设施，通过智能管理，可以作为灵活负荷参与到电网的

需求响应中，进一步优化能源消耗。

•暖通空调系统是园区内主要的能源消耗设备之一，通过虚拟电厂平台的智能

控制，可以实现更加高效的能源使用，减少浪费。

三、项目需求分析

3.1核心业务

3.1.1能源聚合

虚拟电厂业务的基础是分布式能源的聚合，聚合工作主要包括三方面的工作：可

调能源评估、电力客户签约与可调能源接入。可调能源评估需基于电力客户实际的能

源调控能力进行评估分析，部分客户还需进一步的根据实际情况做数字化和智能化改

造方案。

响应等级响应时间（T）

一级T<=1s

二级1s<T<=1m

三级1mvTv=10m

四级10mvT<=30m

五级30m<T<=2h

六级2h<T<=24h

七级T>24h

分布式能源分级

分布式,JI

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机

化

械

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・

版

分布式能源分类

有功可售：450fcWWTOBIB：200kW有功可得：ISOkW

分布式能源分层分区

通过分时分类、分层分区建设，虚拟电厂可实现更加精细化和智能化的调度和优

化，提高能源利用效率，减少能源浪费，为电网的稳定性和可靠性提供有力支持。

在确定客户可调能源条件及规模后，可展开与电力客户的签约工作，平台需具备

客户管理、合同管理、账号管理、控制单元等基本功能。最后一步就是要完成可调能

源的信息化及平台接入工作，平台需具备可调能源的调节能力、地理位置、能源类型

等信息化产品功能，还需具备设备接入、设备管理、运行监控、数据浏览等能力。

为更好地实现分布式能源接入，需建设高效、可靠的物联网基础设施，实现分布

式能源的实时监控和控制，同时还需最大限度地保障稳定性，能够保障可调能源24h

在线并实时接收调度指令参与电力交易业务。

边缘云端

应用层(ECSaaS)应用层(SaaS)

量务协同

项目设备资产本妁白泊♦理总务工♦处理I设备租出戢角

设备

平台层(ECPaaS)

应用实例/应用运行讦境/日志展男/监控告鲁应用管理娴

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基砒设施(laaS)

边串整砒设薨(做努㈱、虚掷化)

云基础设施

(服务器、存储、网络、虚拟化)

核心板开发板

实现六个虚树电厂核心服务协同，支持Modbus、OPCUA、IEC61850、IEC104和BACnet等70十份议接入

云边一体化架构设计

通过虚拟电厂能源聚合模块的产品功能，可实现将电力客户的分布式能源或既有

能源管理平台接入聚合商虚拟电厂云平台，聚沙成塔，对外形成一个统一的虚拟电厂。

3.1.2能源调度

能源调度依赖数据分析、高级预测、算法模型以及高效的物联网基础设施，因此,

在完成分布式能源聚合后，需要完善数据分析能力，利用机器学习、数据挖掘等技术

进行深入分析。这些分析可以揭示能源使用的模式、趋势和潜在优化点。分析后的数

据被进一步转化为与虚拟电厂运营直接相关的业务数据，如预测发/用电量、需求响应

潜力、设备维护需求等，这些数据一方面可通过数据可视化技术在虚拟电厂云平台中

呈现，另一方面可传递给调度系统用于调度决策。

风力发电

虚拟电厂通信调度链路

借助虚拟电厂云平台提供的数据可视化能力以及辅助决策服务，运营、运维人员

可高效做出决策，如调整发/用电计划、优化能源分配、响应市场需求等，从而增加虚

拟电厂的实际运营收益。

3.1.3电力交易

虚拟电厂云平台需具备参与电力市场的业务功能包括需求响应、辅助服务与现

货交易。要更好地参与这些业务，虚拟电厂云平台需具备算法预测能力，需要利用先

进的数据分析和预测算法，预测其聚合资源的未来出力能力，并基于市场需求、电价

和其他相关因素制定参与策略，虚拟电厂根据市场价格和自身成本进行报价，并与其

他市场参与者进行交易。一旦交易达成，虚拟电厂需要根据实际的市场需求和调度指

令，实时调整其聚合资源的出力。在交易完成后，还需与签约电力客户进行交易结算,

平台需提供收益测算、结果评估、交易结算等功能。

需求响应（日前-提前遨约）电网补贴需求响应

风光并网需求预测需求响应：1〜4元/度。大工业用户：分成＜10%

削峰调谷修谷套利能耗监测并网调度：1〜3元/度。中小工业企业：分成30%〜50%

柔性互动综能管理

辅助服务（日内l-2h/分钟级）电网补贴辅助服务

调蛙调频快速/慢速/延迟向上恢复抽蓄调频：6〜15元/度O根据客户储能设备损益和项

目性能分成20%〜50%

有功平衡快速/慢速/延迟向下恢复博谷调峰：0.3〜2元/度

O聚合商分成30%〜50%

无功平衡事故应急启动（黑启动）

现货市场电网补贴电能量交易/绿电交易

日前市场现货套利：0.1〜1.5元/度O固定电价

日内市场。服务收费

实时市场O收益分成（30%〜40%）

虚拟电厂核心电力交易业务

3.2、非功能需求

3.2.1可用性

虚拟电厂云平台需保障24h稳定运行，满足电网对软件平台在性能、易用性、可

维护性等方面的要求。

3.2.2安全性

虚拟电厂工平台需要处理大量敏感信息，如用户身份数据、交易详情、能源生产

消费数据等，在业务交互过程中必须要确保这些信息的机密性、完整性和可用性。因

此，除了在基础技术链路上的加密传输、加密存储等措施外，虚拟电厂云平台还需构

建完善的安全模块，以防止数据泄露、篡改或非法使用，充分保障用户数据及业务运

行安全。

四、项目建设方案

4.1建设目标

支持政府在能源转型和电力市场改革方面的政策目标，整合分布式能源（如太阳

能、风能、储能和可调负荷等）实现多种能源的互补和优化配置，通过调度分布式能

源资源响应电网需求，提升电网对可再生能源波动和负荷变化的适应能力，并从中获

取丰厚收益。

整体上园区源网荷储一体化的虚拟电厂可实现：

优化能源结构：通过集中管理和调度，可以最大化可再生能源的利用，减少

化石能源的依赖，降低碳排放。

・增强电网稳定性：虚拟电厂可以通过快速调节能源供应来应对电网负荷的波

动。

•提升经济效益：通过参与电力市场的多种交易形式，如需求响应、频率调节

等辅助服务，虚拟电厂可以为园区带来额外的收益。

•增强能源安全：分布式的能源资源可以在主电网发生故障时提供紧急备用电

源，提高园区的能源安全性。

综上所述，这个园区不仅可以成为一个现代化的能源管理典范，而且能够展示如

何通过虚拟电厂技术实现可持续发展和智慧能源的未来，可设定以下目标：

对于这样一个园区虚拟电厂的建设目标，可以从以下几个关键方面进行设定：

1.可持续性目标

•减少碳排放：通过优化能源组合和提高可再生能源的使用比例，制定具体的

碳减排目标。

•提升能源效率：设置能效提升的具体指标，例如通过实施能源管理系统减少

能源浪费。

2.经济性目标

•成本效益：确保园区电力客户的投资回报率达到预期，制定收益具体目标。

•市场竞争力：通过参与电力市场，提供竞争性价格的电力和辅助服务。

3.可靠性和安全性目标

•提高供电可靠性：辅助电网实现电力供应的连续性和稳定性。

•系统安全性：确保虚拟电厂的操作和数据安全。

4.技术创新目标

•技术先进性：采用最新的能源管理技术，如智能调度、高效储能等。

•研发新技术：鼓励对新能源技术的研发，如能源互联网、微电网等。

5.环境和生态目标

•生态保护：在建设和运营过程中保护园区内的自然环境和生态系统。

•绿色建筑：推广绿色建筑标准，提高新建筑的环境绩效。

6.灵活性和适应性目标

•响应电网需求：虚拟电厂能够灵活响应电网需求，参与需求响应项目。

•适应市场变化：能够快速适应能源市场和政策的变化。

7.智能化和数字化目标

•智能化管理：实现能源资源的智能化管理和自动化控制。

•数字化平台：建设数字化能源管理平台，实现数据的集成和分析。

4.2整体架构

负荷商虚拟电厂云平台向上接入省级虚拟电厂平台，向下通过边缘网关接入分布

式能源，具备能源聚合、客户管理、实时控制、电力交易等功能。

省级虚拟电厂平台

电网适配层（适配多地电网调度逻辑）

.

聚合商虚拟电厂云平台

聚合商运营平台

实时调度系统

数据采集调度指令分解智能调度实时响应监测

云边通信/协同层

能源聚合层（适配多种分布式能源场景）

分布式能源客户

终端类型

Scada系统能源管理平台电力设备

4.4技术架构

虚拟电厂云平台以能源物联网（EloT）为技术基础，基于云计算，采用容器化、

微服务、持续集成、实时监控、网络安全等云原生技术，能够实现具备可弹性扩缩容、

可水平扩展、高可用、低成本、安全可靠的服务能力，

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