东北电科院分布式灵活资源聚合管控虚拟电厂

工信部虚拟电厂实践专题赛典型作品汇报会暨第四届虚拟电厂应用发展论坛演讲主题：东北电科院分布式灵活资源聚合管控虚拟电厂演讲人：徐辰冠演讲单位：国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司2025年11月山东·烟台目目录项目概述建设内容项目概述建设内容创新点及效益 能效公司实践能效公司实践随着国家“双碳”战略推进，分布式可再生能源、储能、电动汽车等灵活资源大规模接入电网，传统配电网对灵活资源的承载能力不足，而虚拟电厂技术是提升电力系统调节能力和保障电力供应的重要手段。国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司支撑国网辽宁电科院，以新型电力系统建设路径为指引，结合园区具备丰富的分散式小微负荷特点，立足政府、电网、用户多方需求，打造辽宁省内首个以小微负荷聚合管控的虚拟电厂典型示范工程。在小微负荷聚合管控方面在小微负荷聚合管控方面，充分挖掘各类资源调节潜力，推动虚拟电厂规范管理运营、完善市场运营机制、商业模式和技术标准，国网辽宁电科院开展虚拟电厂示范工程建设，探索商办楼宇、小微园区分布式资源的聚合调节控制方式。结合院区丰富的分散式小微负荷特点结合院区丰富的分散式小微负荷特点，聚合需求侧分布式光伏、储能、空调、电炊具以及充电桩等分散资源，将这些闲散、碎片化负荷资源串联起来、管起来、聚起来和用起来，基于平台开展供需平衡潜力分析，制定针对性调控策略，实现资源合理化配置及利用，根据辽宁省电力市场和需求响应政策，与电网进行灵活，精准、智能化互动响应，削峰填谷平抑电网峰谷差，助力电网安全稳定运行，提升电网的经济运行水平。平台总体架构按照“平台总体架构按照“资源层-网络层-平台层”三层进行建设。资源层可通过智慧能源单元等设备直采或云云对接方式与用户侧资源进行交互。网络层支持光纤专网、无线专网、无线虚拟专网、互联网等多种方式与资源层进行连接。平台层部署虚拟电厂应用服务及物联服务。向上与新型电力负荷管理系统进行对接，并实现与电力交易平台、调度系统的交互。平台实现院区各类负荷设 备智能化管理、灵活调度与紧急控制等多场景应用需求，促进源网荷协调并提升负荷精准控制能力，为辽宁省区域级虚拟电厂机制建立提供范本。平台包括虚拟电厂全景监视、资源聚合管理、负荷评估、负荷调控、代理合约管理、交易申报管理、结算管理等应用模块，按照不同的用户划分，不同的用户可以访问不同的功能应用。“源网荷储”各环节典型用能场景的负荷资源类型，通过系统云云对接或智慧能源单元设备直采等方式，接入虚拟电厂运营管理平台，实现设备数据的采集与信息的计算、存储，完成资源聚合、分析预测、协调优化控制，促进清洁能源消纳设备直采协调优化智慧控制全景监控设备直采协调优化智慧控制全景监控资源聚合虚拟电厂运营管理平台云云对接云云对接工业负荷中央空工业负荷中央空围绕负荷资源摸排与分析、典型用户负荷接入实施、可调负荷资源深化应用三个步骤，分步分类建设面向全业务、全区域、全时间尺度的电力负荷资源池。负荷资源池尺度行业分类日前响应负荷资源池尺度行业分类日前响应商业广场、办公楼宇用户充电站、电信、铁塔等用户商业楼宇资源池聚合商资源池商业广场、办公楼宇用户充电站、电信、铁塔等用户商业楼宇资源池聚合商资源池采用人工标签化、规则标签化和数据挖掘标签化等方法构建用户标签体系，同时结合业务场景，优选负荷调控用户群针对负荷响应时间、可持续时间、响应不确定性差异化特征，对负荷按照响应时间聚合建模，按照响应时间级别分为七级，满足电网不同运行场景调控需求。调级应调级应场4级控别用景虚拟电厂可通过参与电力市场交易获取收益，通过不同的资源组合方式，可参与不同的市场，发挥不同的功能2参与快速频率响应、调频、调峰等辅助服务市场2参与快速频率响应、调频、调峰等辅助服务市场，辅助电网运行，获取辅助服务收益。3参与需求响应进行削峰填谷，获取激励或补贴。参与不同时间尺度电能量市场：中长期、日前、实时等，进行电能量交易。电力市场多时间尺度多类型电力市场电力市场准入准准入准出机制信用管理机制不同时间尺度市场多品种类型市场结算结算机制分布资源分布资源社会活动数据等多源信息的分析和学习，AI可以准确预测未来短期内不同区域、不同时段的电力负荷需求。发电预测是根据分布式光伏历史发电数据和气象因素等，建立精准发电预测模型，准确研判发电潜AI可以分析电力市场的价格波动、供需关系等信息，为虚拟电厂制定最优的市场交易策略。例如，根据市场预测，选择合适的交易时段和交易价格，参与电力现货市场、辅助服务市场等交易活动，提高通过AI实现发电侧、储能侧、用能侧分布式资源的协同调度和优化。实时获取各主体的运行状态和需求信息，制定调控计划，确保整体运行效率和稳定性。根据电网的实时运行状态、调度指令等信息，已完成一期系统开发部署、算法研发、工程施工、资源接入等工作，系统已正式上线运行，并接入辽宁省新型电力负荷管理系统，完成第三方安全测试。并实现和电科院负荷管理与供需互动应用技术实验室的联动。目前已完成沈阳市和平区、沈河区、铁西区3个院区内水源热泵机组、办公区域负荷、电炊具、分布式储能、五爱市场电蓄热等累计15余兆瓦的负荷资源聚合并接入虚拟电厂管控平台，具备1.23万千瓦最大上调能力和0.48万千瓦最大下调能力，实现对聚合资源的集中监控与远程调控。平台与辽宁省新型电力负荷管理系统完成对接，实现资源聚合调控，典型经验在国家电网报上进行宣传报道。平台参加国网总部组织的源网荷储互动“百佳”示范工程—虚拟电厂场景技术方案评审暨工程建设推进会，获得专家组认可。项目共获得授权发明专利12项、实用新型专利1项，发表中文核心期刊及SCI、EI检索论文9篇、专著1项。虚拟电厂软件平台和智慧能源单元硬件产品均通过第三方检测，取得检测报告和认证证书。03创新点及效益项目以数字化平台为基座，科技研发为引擎，仿真实验为驱动，人工智能为中枢，实现体系化协同与赋能。依托产、学、研多方深度合作，形成了包括虚拟电厂灵活资源群特性辨识与等效建模技术、支撑配网弹性提升的资源群优化运行策略、基于智慧能源单元的多层级交互控制方法在内的系列研究成果。存在问题研究成果不同灵活资源可调节能力各异，虚拟电厂优化运行决策困难。研究考虑灵活资源可调节空间的虚拟电厂模型，提出了一种基于集中量测数据的灵活资源群特性辨识与等效建模方法。分布式灵活资源大量接入导致配电网用电负荷与分布式电源出力之间的时空特性错位。研究多场景下支撑配网弹性提升的灵活资源优化配置与运行策略，提出了支撑配网弹性提升的虚拟电厂资源群优化运行方法。分布式灵活资源组网困难，智慧能源单元控制结构复杂。研究基于智慧能源单元的多层级交互控制系统，实现了负荷削峰填谷与可调节资源多时间尺度控制。策略的理论研究和实际运行存在差异，缺少低成本、高效率的验证平台。研究基于数字物理混合仿真技术，构建虚拟电厂聚合调控及互动交易仿真实验平台。“人工智能+”虚拟电厂应用场景有待挖掘研究“人工智能+”虚拟电厂应用场景赋能，研发AI数字人模块，实现与用户的多模态智能交互。针对不同灵活资源调节能力各异，虚拟电厂对分布式灵活资源特征辨识与优化运行决策困难的问题，提出了一种基于集中量测数据的灵活资源群特性辨识与等效建模方法，构建了考虑灵活资源可调节空间的虚拟电厂模型，采用集中量测数据以及集合经验模态分解算法，提升了虚拟电厂对分布式灵活资源的辨识能力，提高了资源管理的灵活性。kNEkNE*xNEkGL*xGL||pglmxNEGLm针对分布式灵活资源大量接入导致配电网"源荷"双侧不确定性提升、用电负荷与分布式电源出力之间时空特性错位的问题，提出了多场景下支撑配网弹性提升的灵活资源优化配置策略，提出了基于混沌粒子群优化的虚拟电厂灵活资源优化运行方法，支撑台区分布式能源消纳，降低系统运行成本，实现了分布式灵活资源多时空尺度的协同互动。针对分布式资源组网困难，控制结构复杂的问题，提出了分布式智慧能源单元的自组网拓扑控制策略，构建了虚拟电厂最优组网控制系统架构，形成了包括多类型可调节资源、边缘控制器、智慧能源单元在内的虚拟电厂云边协同多层级交互控制体系，有效支撑可调节资源多时间尺度响应控制，提升了灵活资源的互动能力，提升系统的整体性能和可靠性。最优组网控制架构自组网拓扑控制策略最优组网控制架构自组网拓扑控制策略基于数字物理混合仿真技术，构建虚拟电厂聚合调控及互动交易仿真实验平台，由物理模拟子系统、数字仿真子系统、仿真实验管理平台三部分组成，具备虚拟电厂可调资源特性分析、可调潜力评估、调控策略验证、互动交易仿真推演等实验能力，实现实验室平台与数字化平台的数据共享和功能联动。为虚拟电厂全过程运营管理及互动交易提供辅助决策，从科技创新、技术验证、成果孵化、人才培养等方面成体系推进。以拓展人工智能与能源领域深度融合应用场景为重要依托，项目研发AI数字人模块，通过与用户的多模态智能交互，实现“人工智能+”虚拟电厂应用场景全方位赋能。接入DeepSeek等多种AI大模型，赋予系统强 大的智能分析与决策能力，实现对用户问题的快 速理解与精准解答。构建覆盖虚拟电厂专业知识库，并采用知识图谱技术实现知识的结构化管理与智能关联，为用户提供全面、准确的知识支持。通过语音、图像、文字等多模态智能交互，实时 解答用户的专业问题，主动对海量业务数据进行 深度勘探与关联挖掘。商业模式正从早期的“补贴依赖”商业模式正从早期的“补贴依赖”向“市场驱动”转型，其核心在于通过技术聚合资源、政策引导方向、市场创造价值。未来随着电力市场化改革深化和AI等技术应用，有望进一步拓展碳交易、分布式能源聚合交易等场景，形成覆盖“发-输-配-用”全链条的生态闭环。需求响应辅助服务市场需求响应辅助服务市场电能量市场交易综合能源增值服务将分布式光伏、储能等资源聚合后，以整体形式参与电力现货市场或中长期通过聚合用户侧空调、充电桩等可调负荷，在电网负荷紧张时执行“将分布式光伏、储能等资源聚合后，以整体形式参与电力现货市场或中长期通过聚合用户侧空调、充电桩等可调负荷，在电网负荷紧张时执行“削峰填谷”，获得政府或电网支通过聚合储能和充电桩等资源，实现分钟级“快上快下”负荷调节，为电网虚拟电厂作为灵活性调节资源虚拟电厂作为灵活性调节资源，是新型电力系统的重要组成部分，对服务电力保供、提升新能源消纳水平、助力电力市场健康发展、优化全社会生产生活用能方式具有重要意义。服务电力保供在极端天气或发电侧出力不足等场景下，虚拟电厂组织多元用户资源主动参与电网调节，最大程度支撑电网安全稳定运行和电力可靠供应。提升新能源消纳水平虚拟电厂引导需求侧资源主动匹配分布式电源出力曲线，最大限度提升分布式电源消纳能力。助力电力市场健康发展虚拟电厂充分发挥规模效应和平台作用，为海量小规模、无法独立参与电力市场的需求侧资源提供参与市场竞争的机会，培育新型市场主体。优化全社会生产生活用能方式虚拟电厂实现对能源供应的智能化控制，提高能源利用效率，助力用户用能优化与能效提升，降低碳排放，促进可持续发展。国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司（下称“能效公司”）是国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司）全资注册的专业机构，是国家电网有限公司“供电+能效服务”体系的重要组成环节。能效公司2011年与国家电网有限公司节能服务体系同步成立，在总部的大力支持下，不断发展形成了科技研发、咨询服务、信息化平台、装置研发、实验室建设、业务实训、示范工程、宣传展示等业务方向，全面支撑公司新兴业务开展。近年来，能效公司累计承担科技项目100余项，发表论文120余篇，授权发明专利50余项，登记软著20项，获得国网公司、省政府、中电联、中国自动化学会、中国能源研究会等多个省部级科技奖项。强化高层次科研项目参与，连续三年承担国网重大科技攻关项目，落地重大示范工程配套科技项目。在2024年第一批总部科技项目指南申报中，围绕虚拟电厂的接入测试、电网侧管理以及虚拟电厂侧优化，分别参与用电能效与综合能源领域三个虚拟电厂相关项目。1应对高比例新能源接入的大规模需求侧灵活资源互动响应技术2312基于新型负荷管理系统的虚拟电厂群资源协同运行服务3面向多市场交易的用户侧虚拟电厂有序聚合与优化能效公司支撑安徽、湖北、山东、江西、宁夏、河南、湖南、青海等16省的6500户负荷资源调研及现场建设工作，深度参与各省公司开展重点行业研究，累计支撑19家省公司开展48个重点行业研究工作，初步完成重点行业研究报告、负荷特性模型以及重点行业排查指导手册等各类报告近两百余项。能效公司基于负荷资源排查、重点行业负荷特性研究等工作能效公司基于负荷资源排查、重点行业负荷特性研究等工作，逐步构建负荷资源全过程解决方案，加强资源排查入库、动态监测、特性研究、数据治理、负荷预测、策略应用等全链条管控，提升负荷资源可靠性与实用性。依托国网重大专项，能效公司自主研发新型智慧能源单元，深度参与国网总部智慧能源单元企业标准制订，目前已完成标准报批。产品通过第三方检测，取得证书，实现规模化量产，严格把握品控。先后在冀北、山东、山西、安徽、江西、湖北、四川、陕西、宁夏、蒙东、福建等地区开展上千台智慧能源单元安装应用，实现工业企业、中央空调、电锅炉、分布式光伏、储能、充电桩等多种类型负荷接入，与负荷管理主站全链路数据贯通，实现分路负荷监测、刚性控制与柔性调控，支撑需求响应、有序用电、空调负荷管理等常态化业务开展，有效提升负荷资源精细化管理水平。能效公司支撑各省营销服务中心/电力负荷管理中心开展虚拟电厂入网检测能力建设，针对接入负荷管理系统的虚拟电厂平台及可调资源，从采集精度、采集周期、响应时间、调节速率、调节精度等方面进行测试，并支持一键出具测试报告，指导虚拟电厂运营商平台安全高效接入，保障虚拟电厂申报及运行数据精准可靠，支撑平台经济有序运行。依托新型电力负荷管理系统接入的虚拟电厂依托新型电力负荷管理系统接入的虚拟电厂，宜由政府授权的电力负荷管理中心组织开展接入工作。虚拟电厂检测主要分为首次检测、周期检测、不定期检测等类别。检测内容包括资源调节能力检测、技术支持系统检测、数据交互性能检测、终端检测等四大项。资源调节能力检测数据交互性能检测虚拟电厂数据接入、计量采集、通信协议、数据交互安全等资源调节能力检测数据交互性能检测虚拟电厂数据接入、计量采集、通信协议、数据交互安全等。技术支持系统检测系统功能、性能、运行可靠率、存储周期以及故障响应等。电气性能、数据采集类型、采集周期、采集误差、处理延时、资源调节容量、持续时间、调节速率、响应时间、调节精度等电气性能、数据采集类型、采集周期、采集误差、处理延时、安全防护等。能效公司支撑江苏营销服务中心建设虚拟电厂聚合调控仿真实验平台能效公司支撑江苏营销服务中心建设虚拟电厂聚合调控仿真实验平台，由虚拟电厂仿真实验管理平台、数字仿真子系统、物理模拟子系统和现场实物子系统四部分组成，实现虚拟电厂的流程、功能、效果评估等的试验模拟。平台具备多类型可调资源聚合模拟、优化调控策略仿真验证、参与多形态电力市场交易辅助决策等仿真实验功能。理论教学模拟学习台体实训评价认证结合虚拟电厂业务培训需求，构建理论教学、模拟学习、现场实操、评价认证等多个环节的培训与能力评价体系，推动各省公司负荷管理业务相关人员全方位能力提升，支撑新型负控系统建设。理论教学模拟学习台体实训评价认证虚拟电厂资质预审、建档安装等业务全流程环节通过对工业负荷、商业负荷、空调负荷、储负荷管理实操标准化实训台新型负荷管理系统实训台负荷管理实操标准化实训台新型负荷管理系统实训平台主要新型负荷管理系统实训平台主要