国网综能：基于综合能源运营的虚拟电厂关键技术应用及运营模式研究

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：基于综合能源运营的虚拟电厂关键技术应用及运营模式研究演讲人：王婧演讲单位：国网综合能源服务集团有限公司2025年11月山东·烟台目目录项目基本情况核心竞争力项目基本情况核心竞争力创新性与先进性 经济社会效益经济社会效益项目基本情况项目基本情况o项目简介《基于综合能源运营的虚拟电厂关键技术应用及运营模式研究》项目。项目经费总额100万元，实施周期为一年，项目承担单位为国网综合能源服务集团有限公司。o研究基础组织基础：国网综能集团于2019年年底启动电力市场主体资质建设和技术能力建设。建设目标：一是聚焦主责主业，探索新型电力系统建设，服务电网稳定运行；二是提高集团的生产能力，提升项目的生产运行水平，为综合能源项目投资出谋划策；三是面向用户方面，发挥国企担当，依法合规、公平公正为用户节能增效。研究基础：项目团队担任全国电力需求侧管理标准化技术委员会（SAC/TC575）、全国智能电网用户接口标准化技术委员会（SAC/TC549）标准化委员；参与编制《电力需求响应系统通用技术规范》（GB/T32672）、《电力需求响应系统功能规范》（GB/T35681）、《电力需求响应信息交换规范》（DL/T1867）、《可调节负荷资源接入调控技术规范》（SQ/GDW12213）、《可调节负荷并网运行与控制技术规范》（DL/T2473）等20余项标准；主持发布中国能源研究会《新能源生产运维管理系统技术要求》（T/CERS0073）、《电化学储能运行控制系统技术要求》（T/CERS0074）、《虚拟电厂运行管控系统技术要求》（T/CERS0075）三项团体标准。主持《保障超大城市用电安全的需求侧资源灵活调节关键技术及工程应用》项目获北京市科技进步二等奖；主持《中新天津生态城智能电网通信网络的构建研究与应用》获天津电力科技进步一等奖。生产技术基础：截至2025年11月，集团共有项目65个。其中风电项目300兆瓦，风机86台；光伏项目500.00兆瓦，逆变器792台；储能项目容量117.44兆瓦时；分布式光伏项目49.73兆瓦，负荷侧综合能源项目23个，包括供暖、供冷、供水、用户侧储能等等。华电热水项目：由国网综能集团投资建设运营，服务华北电力大学北京校部用能需求，建设多能互补的热水供应系统和综合智慧能源系统。京张奥综合能源服务项目：由国网综能集团下属的国泰绿色能源有限责任公司实施，利用园区建筑物屋顶建设光伏发电系统、清洁能源供热系统和供水系统，同时建成智慧能源综合服务控制系统，为园区提供电、暖（冷）、水等能源集约优化服务，打造园区级综合能源管理体系。韩村河蓄热电锅炉项目：由国网综能集团投资建设运营，服务北京市韩村河镇韩村河村冬季供暖需求，项目规模36MW。集团生产建设部组织集团各生产单位开展全部在运项目生产运行月度/年度分析，制定项目年度生产计划、运行方式等。项目基本情况项目基本情况课题1、研究工业物联网典型应用场景下，包括光伏和储能等元素，开展综合能源虚拟电厂的分布式电源、可调控负荷及储能的运行特性研究2、基于各类分布式能源的运行特性，开展各相关能源可调控潜力及协同优化运行策略的研究3、基于典型项目开展综合能源虚拟电厂参与电力市场交易策略研究与示范通过区域新能源预测，结合多方数据建立市场价格预测模型，合理预测各市场价格，建立多种交易策略，提升收益，推动虚拟电厂应用。研究资源生产规律与运行特性，建立最优资源组合模式，应对不同应用场景，确定调控范围，建立协调优化控制策略，为集团虚拟电厂稳定运营提供支撑。从能源类型运行特性本质出发，聚焦分布式电源、可控负荷和储能等能源类型，通过运行数据分析与动态建模分别解析其运行特性，并基于各类能源的特性差异与互补潜力，深入研究多能源共存场景下的协调互动运营需求。工业负荷√√√√√√√√√√√√√√性转移时段、总时间维度负荷调整。特性特性iT预测结果多源数据采集管理架构R MA+BPNNLn-1n统一数据模型示表残差检验差分运算预测结果多源数据采集管理架构R MA+BPNNLn-1n统一数据模型示表残差检验差分运算YY统一数据类型字段名称类型描述用户信息统一数据......String......用户ID，由智能云平台自定义。......设备信息统一数据Type......String......设备类型名称，如分散式空调、电热水器、电冰箱等。......需求响应事件信息统一数据AreaCoverage......Array......需求响应实施区域范围，例如{山东济烟台}......……需求响应资源信息统一数据Type-nOnlineNum......Integ......第n种类型设备在线总数。......构建“电力市场-虚拟电厂-区域协作-多场景响应”的完整体系，通过电价机制优化、竞价策略迭代与收益对标管理，助力虚拟电厂在新能源消纳、车网互动、网荷协同等场景中高效参与电力市场交易，实现收益最大化与运营精细化，为电力市场的市场化运营与虚拟电厂的价值挖掘提供系统性支撑。新能源消纳新能源消纳5DERn功率/MW功率/MWDERn功率/MW功率/MW车网互动网荷协同8VPP1VPP2VPP3可控负荷发电机组储能系统...4.基于数值天气预报和深度学习的分布式光伏高精度功率预测模型采用集合数值天气预报和深度学习的短期功率预测技术，集合数值天气预报用不同的初始场进行多次数值积分，可以有效降低初始场误差。利用深度学习原理，建立变分编码器预测模型，结合集合数值天气预报，提升预测准确度。分布式光伏功率预测过程集合数值天气预报思路分布式光伏功率预测过程R2值最高，意味着数据中的大部分方差被VAE模型捕获。预测数据的散点图，可以清楚的看出实际和预测数据的一致性，表明VAE方法用于光伏功率预测具有优越的性能，能够提供准确的预测。主要实现了虚拟电厂参与华北调峰辅助服务市场的交易策略利用累积式自回归移动平均法(ARIMA)与采用反向传播算法神经网络法(BPNN)相结合对短期负荷序列进行预测。针对用能建立基于LSTM的电力市场电价预测模型。全天的电价预测趋势基于以上理论研究开发了虚基于以上理论研究开发了虚拟电厂资源聚合分析模块软件，软件包括综合能源项目园区的综合用能监控功能、虚拟电厂负荷预测功能、调峰辅助服务市场电价预测功能和调峰辅助服务市场交易策略功能。功能开发已于2022年8月份正式部署运行。京张奥园区监控页面虚拟电厂资源聚合分析模虚拟电厂资源聚合分析模块根据园区负荷预测情况和调峰辅助服务市场电价预测情况自动生成交易策略，综合能源项目可根据策略进行电力市场交易计划上报，为综合能源项目更好地参与华北电力调峰辅助服务市场提供了解决途径。完成第三方软件检测完成资源聚合分析模块软件开发完成第三方软件检测申请软著1项、取得软件检测报告已应用于国网综能虚拟电厂运营研究成果申请专利9项申请专利9项完成研究报告1份《基于综合能源运营的虚拟电厂关键技术应用及运营模式研究》创新性与先进性创新性与先进性创新性构建了考虑虚拟电厂云边协同-任务迁移的虚拟电厂动态可调潜力评估方法构建包含源-荷-储聚类资源的虚拟电厂规划场景，利用虚拟电厂云端面向可调控潜力的人工智能算法，研究虚拟电厂云边协同数据传递、任务迁移下的动态可调节潜力分析方法，实现云边端框架下虚拟电厂可调控潜力动态推演模型。提出了基于多代理模式的异构可控资源协同控制和能量优化管理策略基于用户侧的新型电力市场模式下智能合约，实现多代理模式下虚拟电厂协同互动策略，并基于协同优化的异构虚拟电厂资源群调群控实现方法，实现泛化指标的异构虚拟电厂资源联合调控策略。设计了基于数字-物理混合驱动的虚拟电厂参与调峰辅助服务市场的交易策略该模型融合物理驱动与数据驱动优势，通过引入注意力机制与残差连接结构，有效捕捉虚拟电厂资源的复杂时空特征，通过深度学习完成分布式源荷储资源及电力市场电价预测，提出参与调峰辅助服务市场收益最大化的交易策略，并研发1套聚合分析模块软件。创新性与先进性创新性与先进性先进性理论先进性-虚拟电厂特性深度剖析，建模更加精细化运用先进的能源系统建模与仿真技术，结合大数据分析与机器学习算法，精准刻画分布式能源在不同环境条件、运行工况下的出力特性、功率波动规律以及能量转换效率等关键参数。通过构建高精度的分布式能源运行特性模型，全面揭示其内在运行机理与外在影响因素，技术先进性-创新性地提出了基于多代理模式下的虚拟电厂分布式协作策略构建基于多目标优化的虚拟电厂分布式协同运行模型，综合考虑能源利用效率、经济成本、环境效益等多维度因素，提出一套适用于不同场景的能源协同优化运行策略，能够实现虚拟电厂内各类能源的动态互补与智能调配，有效提升虚拟电厂的整体运行性能与市场竞争力。工具先进性-面向多类型电力市场交易及决策支撑的聚合分析软件针对虚拟电厂参与电力市场的复杂交易环境与多样化需求，开展多层次、多类型的交易策略研究，运用博弈论、强化学习等前沿理论与方法，结合实时价格与历史数据，构建虚拟电厂参与市场的智能交易决策模型，为虚拟电厂的规模化应用与市场化推广创造了有利条件。经济社会效益经济社会效益经济效益以国网综能服务集团在运的一个小型生活热水综合能源服务项目为例，该项目总负荷为500千瓦，全天24小时运行，负荷预测精度可达到90%，电价预测精度可达到89%。根据预测的负荷和电价，在保证全天热水需求的情况下，优化项目生产运行方式，每年增加收入3303元，促进新能源消纳1.21万千瓦时，减少二氧化碳排放约12.1吨。社会效益本项目从2020年5月投运至2022年11月，共聚合60万千瓦内外部可调资源参与多地辅助服务市场，累计调峰贡献5469.74万千瓦时，减少二氧化碳排放5.2万吨。带动系统内各省综，系统外安捷物联、兆瓦云等十余家售电公司、综合能源服务公司，作为首批开拓者推进虚拟电厂技术研究，拓展网荷协同业务。通过源网荷储一体化的资源优化协调控制能力，降低新能源随机性、波动性对电网带来的影响，促进新能源消纳，促进能源结构优化与低碳环保事业的发展，对我国碳达峰、碳中和目标的达成都有巨大的推动作用。经济效益以国网综能服务集团在运的一个小型生活热水综合能源服务项目为例，该项目总负荷为500千瓦，全天24小时运行，负荷预测精度可达到90%，电价预测精度可达到89%。根据预测的负荷和电价，在保证全天热水需求的情况下，优化项目生产运行方式，每年增加收入3303元，促进新能源消纳1.21万千瓦时，减少二氧化碳排放约12.1吨。社会效益本项目从2020年5月投运至2022年11月，共聚合60万千瓦内外部可调资源参与多地辅助服务市场，累计调