IEC TS 63189-12023 虚拟发电厂.第1部分体系结构和功能要求标准立项发展报告

虚拟发电厂第1部分：体系结构和功能要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:VirtualPowerPlants-Part1:ArchitectureandFunctionalRequirements摘要随着全球能源结构向低碳化、智能化方向加速转型，分布式能源资源的规模化接入对电力系统的运行模式与管理机制提出了深刻挑战。虚拟发电厂作为整合分布式发电、储能系统、可控负荷及电动汽车等异质资源的先进技术手段，已成为提升电力系统灵活性、促进可再生能源消纳的关键路径。在此背景下，国际电工委员会于2023年9月26日正式发布IECTS63189-1:2023《虚拟发电厂第1部分：体系结构和功能要求》技术规范，填补了虚拟发电厂领域国际标准化的关键空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心内容与技术要点，深入分析了其在体系架构、功能要求、接口规范和信息安全等方面的技术规定，阐述了标准对促进分布式能源规模化利用、支撑新型电力系统建设的实践价值与指导意义。报告还介绍了主要参与单位在标准编制过程中的技术贡献，并对该标准在支撑能源数字化转型、推动虚拟发电厂产业健康有序发展方面的未来前景进行了展望。关键词：虚拟发电厂；体系结构；功能要求；国际电工委员会；分布式能源；技术规范Keywords:VirtualPowerPlant;Architecture;FunctionalRequirements;IEC;DistributedEnergyResources;TechnicalSpecification1引言1.1背景全球能源体系正经历以可再生能源大规模替代化石能源为主要特征的深刻变革。风电、光伏等分布式能源资源（DistributedEnergyResources,DER）的装机容量持续快速增长，其发电出力的随机性、波动性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来了前所未有的挑战。传统的“源随荷动”运行模式难以适应高比例可再生能源接入情景下的系统调节需求，亟需新的技术手段和管理模式来实现分布式资源的协同优化与灵活调度。虚拟发电厂（VirtualPowerPlant,VPP）通过先进的通信技术和调控系统，将地理位置分散、容量大小各异、运行特性不同的分布式发电单元、储能系统、可控负荷以及电动汽车充电设施等聚合为一个统一调度的整体，对外呈现类似传统发电厂的并网运行特性。这一理念为电力系统运营商提供了一种在不依赖大规模集中式电源投资的前提下获取系统灵活性的经济高效路径，在提升能源利用效率、促进可再生能源消纳以及增强电网韧性等方面展现出广阔的应用前景。然而，VPP技术的快速发展和多样化实践也带来了标准化需求的迫切增长。不同厂商的VPP系统在体系结构设计、功能模块划分、接口协议定义、信息交互方式等方面缺乏统一规范，导致系统互联互通困难、重复建设问题突出，制约了VPP技术的大规模推广和产业生态的健康发展。国际电工委员会在此背景下启动VPP国际标准制定工作，具有重要的战略意义和现实价值。1.2标准立项的必要性虚拟发电厂涉及发电、输电、配电、用电多个环节，涵盖电力电子、通信技术、自动控制、信息管理等多个学科领域，其标准化工作面临的技术跨度大、协调难度高。在国际电工委员会现有标准体系中，尚缺乏专门针对VPP整体架构和功能要求的系统性标准。虽然IECTC57（电力系统管理及信息交换）已制定了系列涉及分布式能源接入的技术标准（如IEC61850系列、IEC61968/61970系列等），但这些标准主要侧重于电力系统通信协议和信息模型，未从VPP系统整体视角对体系架构和功能需求进行系统性规范。因此，制定专门的VPP标准成为国际标准化组织面临的一项紧迫任务。1.3标准的战略意义与适用范围IECTS63189-1:2023的发布为VPP系统的规划、设计、建设和运营提供了统一的技术框架和基准规范，有助于降低系统集成的技术复杂度和工程成本，促进不同厂商产品和服务之间的互操作性，培育开放有序的VPP产业生态。该标准作为技术规范（TechnicalSpecification）发布，既体现了国际社会对VPP技术快速演进的充分认知，也反映了IEC在新技术领域采用灵活标准化手段的战略考量。本标准的适用范围涵盖VPP系统的整体架构设计、核心功能模块定义、外部接口规范以及信息安全要求，可为电网运营商、VPP运营商、分布式能源聚合商、设备制造商、系统集成商以及科研机构等各类利益相关方提供技术指引，也可为各国制定VPP相关国家标准和行业规范提供重要的参考基础。2标准基本信息2.1标准概况IECTS63189-1:2023《虚拟发电厂第1部分：体系结构和功能要求》由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布，标准编号为IECTS63189-1:2023，正式发布日期为2023年9月26日，语言版本为英文。该标准属于IEC63189系列标准的第一部分，后续有望继续扩展更多子部分以完善VPP标准化体系。依据国际电工委员会技术规范类文件的属性定位，该标准在国际上具有重要的技术参考价值。2.2标准分类在国际标准分类（ICS）体系中，该标准归属于输电网和配电网综合（ICS29.240.01）领域，与电力系统的规划、运行、管理及其信息交换等方面的标准存在紧密关联，涵盖了从发电侧资源聚合到电网侧协调控制的多维度技术内容。2.3标准定位按照IEC导则的规定，技术规范（TS）是一种在正式国际标准（IS）之前发布的规范性文件，适用于技术尚处于快速发展阶段、但业界已形成初步共识的领域。IECTS63189-1:2023选择以TS形式发布，反映了国际电工委员会对VPP技术发展态势的科学判断——既认识到当前制定技术规范的必要性和紧迫性，也为未来根据技术发展和产业实践情况将其升格为完整的国际标准预留了空间。3标准主要内容3.1范围概述IECTS63189-1:2023规定了虚拟发电厂系统的体系结构和功能要求，涵盖VPP的系统组成、逻辑架构、功能模块划分、接口要求、通信协议适配以及信息安全等方面的技术内容。标准所定义的VPP体系结构采用分层设计思想，将系统划分为资源层、聚合层、控制层和运营层等多个逻辑层次，各层之间通过标准化接口实现信息交互和协调控制。3.2系统架构要求标准对VPP系统的参考架构给出了统一的技术描述。在逻辑架构层面，VPP系统被抽象为包含分布式能源资源接口、数据采集与监控模块、资源聚合与优化调度引擎、市场交易接口、系统管理平台等核心模块的技术架构体系。标准明确了各功能模块之间的数据流和控制流关系，规定了VPP与外部实体——包括输电系统运营商（TSO）、配电系统运营商（DSO）、电力市场交易机构以及气象服务提供方等——之间的交互界面和信息交换要求。在部署架构层面，标准充分考虑了VPP系统在不同应用场景下的适配性需求，提出了集中式、分层分布式和完全分布式等不同部署方案的参考模型，并对不同方案的技术特点、适用场景和选择原则进行了说明。这一设计体现了标准在保障系统性能的前提下对多样化部署需求的包容性，有助于不同规模、不同类型VPP项目的差异化实施。3.3核心功能要求在功能要求方面，标准着重对VPP的信息感知、运行监视和资源管理能力进行了规范。具体而言，VPP系统应具备对各类分布式资源的运行状态、发电出力、可控能力等关键信息的实时采集和处理能力，能够对聚合资源进行统一的运行监视和状态评估，并根据系统运行策略和外部调度指令实现资源的优化调控。在优化调度层面，标准要求VPP系统具备多元目标协同优化的决策能力，包括经济性优化、低碳性优化和可靠性优化等不同类型的目标函数设定能力，能够根据市场信号、电网需求及用户偏好进行多场景下的策略生成和动态调整。标准的这一规定为VPP系统在电力市场环境下的商业化运营提供了技术基准。在市场交互层面，标准明确了VPP作为独立市场参与者所需具备的功能条件，包括参与电能量市场、辅助服务市场等不同市场类型的交易申报、合同管理、结算支持等功能要求。3.4接口与通信要求VPP系统的互联互通依赖于标准化接口和通信协议的支持。IECTS63189-1:2023对VPP系统内外部接口提出了明确的技术要求，涵盖了VPP与分布式资源之间的数据采集与控制接口、VPP与电网调度机构之间的信息交互接口、VPP与电力交易平台之间的业务接口等多种类型。在通信协议适配方面，标准要求VPP系统支持IEC61850、IEC60870-5-104等电力行业主流通信协议，并能够兼容开放性互联网通信协议（如MQTT、HTTPS等），以实现与不同厂商设备和不同层级系统的互联互通。3.5信息安全要求鉴于VPP系统高度依赖信息通信技术，其面临的信息安全风险不容忽视。IECTS63189-1:2023对VPP系统的信息安全体系建设提出了框架性要求。标准要求VPP运营商建立涵盖技术和管理两个维度的信息安全保障机制，在技术层面应根据IEC62443等工业自动化和控制系统信息安全标准实施分区分域防护、加密传输、入侵检测等措施；在管理层面应建立完善的信息安全管理制度和应急预案。值得注意的是，标准特别强调了VPP作为能源基础设施组成部分，其信息安全防护应满足电力系统安全稳定运行的总体要求。3.6性能指标要求标准还从系统响应时间、数据采集精度、控制指令执行成功率、系统可用率等维度提出了VPP系统的关键性能指标要求，为VPP系统的工程建设验收和运行考核评估提供了技术依据。4主要参与单位IECTS63189-1:2023的制定工作是在国际电工委员会相关技术委员会的组织协调下，由来自全球多个国家的标准化专家和技术代表共同参与完成的。各国标准化机构、电力企业、科研机构和设备制造商在标准编制过程中发挥了重要的推动作用。在标准编制过程中，中国电力科学研究院有限公司作为中国在该技术领域的核心研究力量，发挥了积极的推动和引领作用。该院是国家电网公司直属的科研机构，长期从事电力系统规划、运行与控制、新能源消纳与分布式发电、电力信息通信等领域的核心技术研发和标准化工作。依托在智能电网和新能源领域深厚的技术积累和丰富的工程实践经验，中国电科院组织专家团队深入参与了IECTS63189-1:2023的体系架构讨论、功能需求分析和标准文本编制工作，将在VPP领域的研究成果和工程实践经验融入标准内容中，为提升该标准的科学性、完备性和可操作性作出了显著贡献。此外，来自德国、美国、日本、韩国等国家的标准化机构和行业专家也在标准制定中发挥了重要作用，反映了虚拟发电厂技术在全球范围内的广泛关注度和应用需求。5结论与展望展望未来，随着虚拟发电厂技术的持续演进和应用场景的不断拓展，VPP标准化工作仍面临诸多挑战和机遇。一方面，人工智能、数字孪生、边缘计算等新兴技术在VPP领域的深度应用将对现有标准提出更新和扩展的需求；另一方面，VPP与虚拟电厂、微电网、综合能源系统等多种能源管理形态的融合发展也对标准化工作提出了更高的协同要求。可以预期，IEC将继续关注VPP技术标准体系的完善与扩展，在IECTS63189-1:2023的基础上，进一步研制覆盖VPP数据模型、性能测试、市场交互、信息安全等专题的系列标准，逐步形成系统完备的VPP国际标准体系。同时，我国相关标准化技术机构应密切跟踪国际标准化动态，结合国内VPP技术发展和应用实践，同步推进国家标准和行业标准的研制工作，建立国际标准与国内标准良性互动的标准化工作格局，为推动全球能源转型和绿色低碳发展贡献中国智慧和标准方案。参考文献[1]IECTS63189-1:2023,Virtualpowerplants-Part1:Architectureandfunctionalrequirements[S].Geneva:InternationalElectrotechnicalCommission,2023.[2]国家能源局.关于推进虚拟电厂发展的若干意见（征求意见稿）[Z].2024.[3]中国电力企业联合会.虚拟电厂发展现状与趋势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