清华大学：新型电力系统中虚拟电厂的技术创新与示范应用

康重庆教授化清华四川能源互联网研究院院长清清华大学能源互联网创新研究院院长清天府永兴实验室新型电力系统研究中心主任能源转型、市场改革、电能替代、分布式资源等的发展，为能源转型、市场改革、电能替代、分布式资源等的发展，为联联2储能3“不可能三角”友好规模性、规模性、“不可能三角”>物联网和区块链支撑下低碳性>拓展灵活资源边界：需求低碳性物理视角安全保供“辅备军物理视角61动态聚合虚拟电厂时变可行域辨识与动态组合优化资激对急行寿恨式提取与逻姆分忻发用电动态特性班识与聚合技术灵活响应能力量化分析与评估千系统研发课题1:虚拟电厂分层分量化分忻扶术3灵活交易分层互动型市场机通信支痒智能交易技术分布式资四层侧链自适应定价与智能可信文易自适应定价与智能可信文易合约化表征课题3:虚拟电厂分层互动极式与区块链可信交易技术4协同控制分布式协分布式协同调控框建拟电厂边侧自适应分布式控制建拟电厂边侧自适应分布式控制课题4:虚报电厂分布式协同互动调度与运行控制技术示范验证成果应用2通信承栽优化虚拟电厂高安全可控信息通信网络架构性网络低时延控制授术能力指标及评估技术虚拟电厂海量异构终端实时安全植入技术虚拟电厂用户隐私数据场景化动态脱放技术源调度及安全防护技术互动调节应用需求5示范验证浙江省级广域虚拟电厂示范工程上海超大城市级虚拟电厂示范工程课题5:虚拟电厂协同互动调控系统摆承验证与示范应用信息控制信息控制信息传递信息传递推动虚拟电厂关键技术体系构建、核心装备研发、技术标准引领、示范推广应用，全面实现虚拟电厂技术体系的贯通融合，推动虚拟电厂7受邀在知名杂志受邀在知名杂志T&DWorld上发表《TheUnique究区区空空eoruo140.m求解精度提升求解精度提升开行估计计算范自B-分区开计口88励内，10分钟到1小时紧急需求响应长时间尺度下类似调峰量9新能源消纳恒时间类同平滑消取决于新能源的输根韬峰值围求提供相对较快的响应速率，足够容量15分钟到30分钟内输入标准化模型通常要求能够捉供较大容量高峰时段业务场景需求响应调节容量响应速率里汤响应排惩时虚拟聚合物理需在几分钟内调整几分钟到1小时聚合清華大學针对虚拟电厂运营商参与调峰辅助服务市场的日前调度阶段，构建了一种刻画虚拟电厂参与调峰辅助服务市场的可调空间统一模型，提出了基于动态鲁棒优化的虚拟电厂参与调峰日前运行优化模型，有效提高了联虚拟电厂运营经济性，保证了电力系统运行可靠性。主能量市场辅助服务市场上报电价信息上报电价信息运行基线调峰指令调峰指令可调空间minōminō院数下发数下发模型参数上传更新参数下发能A=BB目标函数：用户收益、用约束条件：各类灵活资源调频能力约束、用户满意清华大学院上海市虚拟电厂的调频响应实证被动式设备指纹构建设备注用湿屋字习损墅识别认证侣里设备公钥设条私钥终端安全认证设备信仅捉取MAC地开始验80画同噩Iit圆)书率法(m级)可最量0.26第但030蔷规权童通过姆5法世理华息双用值所后需求响提出的基于1376.1下名称D76D5D4D3D2名称D76D5D4D3D2D1D0秒分时日μs低μs中百位分布式资源聚合调控平台通信调度子系统互补边缘聚合通信模组边缘聚合通信模组边缘聚合通信模组分布式资源分布式资源分布式资源边缘聚合通信模组广广服务保障与策略管理网络实时测量与预测转发策略解析应用层控制层边缘层资源层tan院根据路径权重按决策树进行脱敏策略优化选择分布的随机噪声原始数据E德处理而换合8为隐私限护预算代表着分隐私算法通过不同隐私保护等级e值实现不同场景下差异化脱敏的的出的英合三将pe张的影响越小，数据可用性越高，数据脱敏安全性降差分隐私保护等级较高时，模型仍具有良好可用性差分隐私保护等级较高时，模型仍具有良好可用性与安全性院在上海市黄浦区商业楼宇虚拟电厂(新茂大厦),进行边缘聚合通信控制模组研发与部署，并开展边缘聚合通边缘聚合通信控制模组处理时延的现场测试结果(t1为1376.1协议进入取到边缘聚合通信控制时间)必4376必4376.1协议报文转发5.1376.1协议解析2通过交换机镜像采报文下发议报文3.1376.1数据抓包，记景到达时间9.时延计算院究多主多侧立体式结构多主多侧立体式结构一主多侧扇平式结构·区块链编号●钱包地址·区块链编号●钱包地址大容量电源当前信誉值省级运营商市级市级区块区块●时段+1的拍卖结果，如节点地址、交易类型、合同交易量及价格.●时段1-1的结算结果，如实际交互量、结算金额、信誉更市级平台1市级平台M大规模储能市级运营商●指令Merkle区块·世界状态Merkle树的根区块产消者I产消者N产消者I侧链侧语N侧链侧语N俐链!市级主链共识节点；俐链!市级主链共识节点；五主侧链锚定节点：◎侧链轻节点·指令类型·链码编号·时间戳(1)·指令保密等级·指令相关元数据·交易者证书口资源聚合体聚合体1的负荷分解结果和满意度横型聚合体双层优化横型上层：基于每个资源聚合体的响应方案进行雪求响应电价制定收益最大化，社会福利最大化和碳排放最小化决定：动态电价 迭代直到达聚合体m=1电费和不渴意度最小化需求响应电价策略候选TinehuCensudhguutalhnalpurtraukulawarmi精细化负荷资源规划结果使总电量减少6%,用电低谷时段电费增加12%,高峰时段电费减少9%,高峰时段平均负荷减少15%,而用户设计可验证加密机制，实现链上交易数据的穿透式监管策略。月结费用用户与企业n窗口电价协商交易电价同态承诺承诺揭示交易电价可验证加密投诉发起公钥加密GSP证明智能合约分布式电力交易区块链用户i与企业2窗口电价协商交易电价同态承诺交易电价可验证加密公钥加密GSP证明用户i与企业1窗口电价协商交易电价同态承诺交易电价可验证加密公钥加密GSP证明错误惩罚分布式电力交易区块链分布式电力交易区块链大大执行事件未到仿真截止发遥状态据读取联盖罐架构级收共识消息年件队列非空No交易达成共识共识发送区块数据发送区块数据炉物理链路通信协议逻辑链路通信协议发送状秀据模块排队对比结果表明，在对比结果表明，在10余个节点的情况下，为了满足共识时间0.7秒的需求，本课题适合采用物理系统实证方法，该方法在实验室内测试精度与实际生产环境相比，仅相差通信延时，经测试4个节点的交易共识时间可丘(5G调控型)(4G调控型)网四串采集型)(低功耗双通道型)终端功能诸革大终端功能采集基础能交流模拟量采集，开关量采集，配电、电能表电能质量、保护装置、变压器、环境状态等设备监测。数据记录及远传、数据统计、数据管理和储存、终端时间记录、参数设置和查询、本地功能、终端维护。多元化负荷接入管理、分布式电源接入管理，多元化负荷接入管理、分布式电源接入管理，边缘计算及云边协同控制策略、信息安全防护、南北向数据加密。高级功能特色在功能特色1.硬件平台化，支持分布式边缘计算架构2.软件APP化，支撑业务功能实现及扩展3.容器化环境部署4.国产化加密芯片，支持南北向安全加密5.模组化结构，可扩展性强6.标准化物模型，支持即插即用理IW指EE现夫区件I合化崇明公司崇明公司市北公司市北公司示范特点青浦公司奉贤公司L奉贤公司L长兴公司东公司LeLtL台州浙电经研设〔2022〕642号国网浙江省电力有限公司：受国网浙江省电力有限公司委托，国网浙江省电力有限公司经济技术研究院于近期在杭州组织召开了国网浙江电力-台区异时常集约化管理采集配套功能建设-开发实施项目等28个背投数字化项目可行性研究报告的评审会议。参加评审会议的有国网浙江省电力有限公司相关部门、国网浙江防重公可以及设计单位等。与会专家听取了可研编制单位关于项目可贤报告的汇报，对项目建设的必要性、内容及设资估算进行了深入讨论。根据会议讨论2022年!月24日浙电经研设〔2023〕416号示国网浙详谷电力有限公司：受国明浙江省电力有限公司委托，国网浙江省电力有限公司经济技术研究院于近期在杭州组织召开了国网浙江电力-用户侧制冷负荷管理应用建设-开发实施项目等10个营销投入数字化项目可行性研究报告的评审会议。参加评审会议的有国网浙江省电力有限公司相关部门、国网浙江信递公司以及设计单位等。与会专家听取了可研编制单位关于项目可研报告的汇报，对项目建设的必要性、内容及投资估算进行了深入讨论。根据会议讨论意见受国网上海市电力公司营销部、国网上海营服中心委托，国网上海经研院(国网上海电力设计有限公司)于2023年12月5日采用远程移动办公非聚集方式主持召开了营销投入智能用电国网上海营服中心上海市虚拟电厂资源规划实施与应用项目可研报告评审会议。参加会议的有：国网上海市电力公司营销部、数字化部、国网上海营服中心、设计单位(上海电力设计院有限公司)。会议听取了设计单位对工程报告的介绍，并进行了详细深入纳识审觅日建设单位组织相关设计单位据掘今议评宙音国修助国网上海市赵办公司经济术研究院2023下12国网上海市赵办公司经济术研究院2023下12/日清华大学梳理灵活资源类型涵盖分布式源-储荷三大类共15小类，示范工程覆盖巴形成可观调峰调频资源响应池充换电，33.93%充换电，33.93%充电充电铸造铸造源源·2023年以来共组织开展13次虚拟电厂实测验证抹“绿色”抹“绿色”作为国家电网新型电力系统建设省级示范区之一，浙江通过特高压与配网侧共发力、柔性低频输电、温拉色苗坠付遇控、移瞳调谷，建设虑拟电厂答创所实为全国提供诸多可复制经汇聚多种清洁能源，增添亚运“绿色电”家虚拟电厂参加辅助服务交易3天累计响应时长12.5小时，最大响应负荷能多杭州在亚运主体育场馆(大莲花)实现室内温湿度、光照度、人群互动策略，投运后将提升场馆能效15%。鹰华大学电机系(新里电力系规增行与控制金国重点实验重)腾华四片能源互职网听究院：大爽，影分资源罗量见破百齐干翼，应国家能理盼事中监管局批题正比，对肺启血散授及其熙立团队责新里心愿谢，望可以与系人比，对肺启血散授及其熙立团队责新里心愿谢，望可以与系人清清深圳电网需求深圳电网需求解决方案解决方案电网电网上海汽车创新港V2G试点门显道句订里要里门显道句订里要里晒萝用用V20豆电里2024年6月6日，国网上海调节偏差≤5%额定功率蓝色：电网APC指令黄色：15个换电站整体响应华能浙江虚拟电厂：聚合表后燃气机组、表后电池(用户侧储能、换电站)参与二次调频华能示范工程圆面原服虚和电厂接入调帘通信传送幼议传送幼议虚阳电厂主贴(明雌.调频与需求面晚岛)协汉上行：真的数据，肤态B下行：副串配M酷令，控利状态家时运行数期盛直际直壁卡行：本地语间险制虚期电厂逐魄眉屋入家时运行数期盛直际直壁卡行：本地语间险制虚期电厂逐魄眉5月28日至5月30日，国网浙江调度测试，响应准确绿色：电网APC指令，红色：蔚来换电站整体响应■降碳效益分析：据测算当可调容量达到30万千瓦时，其调节能力■降碳效益分析：据测算当可调容量达到30万千瓦时，其调节能力相当于42万千瓦传统燃煤机组，每年可促进新能源消纳23.3亿千瓦时，节省原煤98.2万吨，降低二氧化碳排放187万吨。■参与调频预期收益分析：按浙江现货试运行期间调频辅助服务价格(里程12.78元/兆瓦、容量单价17.34元/兆瓦·小时)估计，北京清能互联科技有限公司BeijingTsIntergyTec应用案例：北京清能互联科技有限公司BeijingTsIntergyTec院院充电桩储能设备用电量预测充电嫉负荷模拟短期光伏功率预测储能参数辨识超短期负荷预