IEC TS 63189-22023 虚拟发电厂-第2部分使用案例标准立项发展报告

虚拟发电厂第2部分：使用案例标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:VirtualPowerPlants-Part2:UseCases摘要随着全球能源转型加速推进，分布式能源资源的大规模接入对电力系统的稳定运行和高效调度提出了前所未有的挑战。虚拟发电厂（VirtualPowerPlant,VPP）作为整合分布式能源资源的先进技术手段，已成为智能电网发展的重要方向。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年10月发布了IECTS63189-2:2023《虚拟发电厂第2部分：使用案例》技术规范，为虚拟发电厂的标准化建设提供了重要技术支撑。本报告全面梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容和应用价值。该标准系统定义了虚拟发电厂在各类应用场景下的使用案例框架，涵盖系统协同运行、市场交易参与、分布式能源集成等关键功能模块，为不同国家和地区的虚拟发电厂规划、设计、建设和运营提供了统一的技术参考。标准的发布标志着虚拟发电厂标准化工作从概念定义阶段迈入场景应用深化阶段，对促进分布式能源消纳、提升电力系统灵活性、推动能源互联网建设具有重要的指导意义和深远影响。本报告还对该标准的主要参与单位——国际电工委员会的标准化工作体系进行了介绍，并对虚拟发电厂标准化未来发展方向进行了展望。关键词：虚拟发电厂；使用案例；IEC技术规范；分布式能源；智能电网；标准化；能源互联网Keywords:VirtualPowerPlant;UseCases;IECTechnicalSpecification;DistributedEnergyResources;SmartGrid;Standardization;EnergyInternet1引言1.1研究背景全球气候变化问题日益严峻，碳达峰与碳中和目标已成为世界各国的共同追求。在此背景下，以风电、光伏为代表的可再生能源发电装机容量持续快速增长，分布式能源资源（DistributedEnergyResources,DER）在电力系统中的占比不断提升。然而，分布式能源具有单机容量小、布点分散、出力波动性强等特点，给电力系统的安全稳定运行带来了显著挑战。虚拟发电厂技术通过先进的通信技术、控制技术和信息处理技术，将地理位置分散的分布式发电单元、储能系统、可控负荷等资源进行聚合和协调优化，作为一个整体参与电力系统运行和电力市场交易。这一技术路径能够有效解决分布式能源“碎片化”接入带来的管理难题，充分挖掘需求侧灵活性资源潜力，是构建新型电力系统的重要技术支撑。然而，虚拟发电厂技术的发展面临一个关键瓶颈——标准缺失。不同厂商、不同运营商建设的虚拟发电厂系统在数据接口、通信协议、功能架构等方面存在显著差异，导致系统互操作性不足、规模化推广受限。为此，国际社会亟需制定统一的虚拟发电厂系列标准，以规范和引导产业健康发展。1.2标准立项必要性虚拟发电厂标准化工作的重要性主要体现在以下三个层面：产业层面：虚拟发电厂产业链涉及设备制造商、软件开发商、系统集成商、运营商、电力用户等多类主体，缺乏统一标准将导致产业链协同效率低下、重复建设严重、系统集成成本居高不下。技术层面：虚拟发电厂系统的核心价值在于“聚合”与“协同”，这一目标的实现高度依赖信息的互联互通。数据模型、通信协议、接口规范等方面的标准化是实现异构系统间互操作的前提条件。政策层面：多个国家和地区已将虚拟发电厂纳入能源战略规划，如欧盟《清洁能源一揽子计划》、中国《“十四五”现代能源体系规划》等均明确提出支持虚拟发电厂发展。标准的制定实施是落实相关政策的重要技术保障。1.3国际标准化工作进展ISO、IEC等国际标准化组织高度重视虚拟发电厂标准化工作。其中，IEC先后成立了多个技术委员会和工作组开展相关研究，包括IECTC8（电力供应系统）、IECTC57（电力系统管理及信息交换）等。在虚拟发电厂领域，IEC规划了IECTS63189系列标准，其中第1部分聚焦术语定义和概念框架，第2部分即本报告所关注的使用案例规范。2标准概述2.1标准基本信息IECTS63189-2:2023《虚拟发电厂第2部分：使用案例》（VirtualPowerPlants-Part2:UseCases）是由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）制定发布的技术规范（TechnicalSpecification,TS）。该标准于2023年10月27日正式发布，分类号为“输电网和配电网综合”，标准状态为现行有效。标准文本为英文版本，以电子版加密PDF格式发行。作为IECTS63189系列标准的第二部分，该标准在IECTS63189-1所确立的虚拟发电厂概念框架和术语体系的基础上，进一步细化定义了虚拟发电厂在各典型应用场景中的使用案例（UseCases），涵盖了系统功能需求、参与者角色、信息交互流程、业务规则等关键要素。2.2标准定位与属性需要特别指出的是，IECTS63189-2属于技术规范（TechnicalSpecification）类文件，而非国际标准（InternationalStandard,IS）。技术规范是IEC在标准化进程中设置的一种灵活性文件类型，适用于以下情形：（1）技术尚处于快速发展阶段，尚不具备制定正式国际标准的充分条件；（2）市场迫切需要具有权威性的技术文件进行规范和引导；（3）预期经过一段时间的应用和完善后，可进一步转化升级为正式国际标准。这一属性定位反映了虚拟发电厂技术仍处于快速演进阶段，同时也体现了IEC对该技术领域的前瞻性布局和积极引导。2.3标准价格与获取方式该标准电子版定价为3076.0元人民币。根据IEC的版权管理规定，标准文件为加密PDF格式，下载时间约1分钟，文件带有水印，需要安装FileOpen插件进行阅读，电脑需保持联网状态验证权限，并限制累计3台电脑共打印5次。上述数字版权保护措施旨在维护国际标准的版权合法性，防止未经授权的复制和传播。3标准编制过程3.1立项背景IECTS63189系列标准的制定工作源于全球能源行业对虚拟发电厂标准化日益迫切的需求。2018年前后，多个国家标准化机构在IEC层面提议开展虚拟发电厂相关标准的研究制定工作。经过多轮论证和讨论，IEC最终决定设立专门的标准化项目，由IECTC8（电力供应系统技术委员会）负责归口管理。在项目推进过程中，各国专家普遍认为，虚拟发电厂标准体系应是一个涵盖术语概念、功能架构、使用案例、数据模型、通信接口、测试规范等多个层次的标准族。其中，术语概念部分为基础性标准，优先编制；使用案例部分紧随其后，旨在从应用场景和功能需求的角度明确虚拟发电厂系统的边界、参与者、业务流程等关键要素。IECTS63189-1在完成术语定义和概念建模后，IECTC8即启动了IECTS63189-2的编制工作，立项编号和项目计划在TC8全体会议上获得通过。3.2编制历程IECTS63189-2:2023的编制工作经历了系统严谨的阶段。来自中国、德国、美国、日本、法国等多个国家的专家参与了该标准的起草工作，涵盖电网运营商、能源服务商、设备制造商、科研机构和高校等多元主体。编制过程大致分为以下几个阶段：提案与立项阶段，收集各国需求，明确标准适用范围和目标定位；草案编制阶段，各参与国家专家分工协作，开展使用案例调研和规范编制；征求意见阶段，面向IEC各国家委员会广泛征集意见，逐条处理反馈并进行修改完善；投票与发布阶段，通过IEC相关成员国正式投票程序，标准文本获得批准并正式出版发布。3.3标准编制原则在编制过程中，标准制定团队遵循了以下原则：实用性原则：使用案例的选取和定义以实际工程需求为导向，覆盖虚拟发电厂建设和运营中最关键、最典型的应用场景，避免过于宽泛或脱离实际。互操作性原则：强调与IEC62559（使用案例方法论）、IEC61968/61970（CIM公共信息模型）等既有国际标准的衔接协调，确保虚拟发电厂标准与智能电网标准体系的一致性。前瞻性原则：在兼顾当前技术水平的同时，充分考虑虚拟发电厂技术和商业模式的发展趋势，使标准具备一定的前瞻性和包容性。开放性设计：标准中的使用案例定义和功能描述保持技术中立性，不过度绑定特定实现方式或技术路线，为不同厂商的技术方案留出充分的创新空间。4标准主要内容4.1标准范围与框架IECTS63189-2:2023在IECTS63189-1建立的虚拟发电厂通用概念模型基础上，从系统运行需求出发，明确了虚拟发电厂在规划和设计阶段应关注的主要使用案例。该标准定义的框架适用于不同规模、不同类型的虚拟发电厂系统，涵盖从居民屋顶光伏、工商业储能到大型集中式可再生能源基地的多种场景。标准将虚拟发电厂的核心使用案例归纳为三大类别：系统协同运行类使用案例、市场交易参与类使用案例和分布式能源集成类使用案例。每一类别下定义若干具体的功能用例，明确各功能用例的参与者、前置条件、基本流程、异常处理等要素。4.2主要使用案例定义（1）系统协同运行类使用案例关注虚拟发电厂与外部电力系统运行控制中心之间的协调互动。包括：虚拟发电厂整体出力计划申报——聚合各分布式能源的发电能力，统一向调度机构上报发电计划；调度指令接收与执行——接收电网调度下发的功率调整指令并分解执行；频率响应与调峰调频——虚拟发电厂聚合灵活性资源为电网提供辅助服务；紧急功率支撑——在电网故障或紧急情况下快速提供功率支持；以及与输配电系统运行商的协调互动，确保在并网点和关键联络线上的潮流可控。（2）市场交易参与类使用案例围绕虚拟发电厂参与电力市场的各类交易活动。包括：日前/实时市场申报与出清——虚拟发电厂以聚合商身份参与能量市场交易；辅助服务市场交易——参与调频、备用、无功补偿等辅助服务市场；分布式能源聚合竞价——将多个小型分布式能源聚合为等效竞价单元参与市场竞争；以及与售电公司的协调交易，拓展多元化的商业模式。（3）分布式能源集成类使用案例聚焦虚拟发电厂内部各分布式资源的接入管理和协调控制。包括：分布式发电资源接入——实现不同类型分布式电源的标准接入和即插即用；储能系统充放电策略管理——协调控制各类储能装置的充放电行为；可控负荷需求响应——聚合和调度可控负荷资源参与电网互动调节；多能互补协调优化——实现电、热、冷等多种能源形式的协同优化，提升综合能源利用效率。4.3使用案例描述规范IECTS63189-2:2023采用统一的使用案例描述模板，对每个使用案例进行结构化定义。描述模板包括：使用案例名称与编号——唯一的标识便于引用和管理；目标和范围描述——明确用例所要实现的目标及适用范围；前置条件和触发事件——定义用例启动所需的前提条件和触发因素；参与者及其角色——列出参与该用例的所有角色及其职责权限；基本操作流程——详述正常情况下的步骤序列和信息流转过程；异常处理流程——定义异常场景下的替代路径和应对措施；非功能性需求——描述性能、安全性、可靠性、可扩展性等方面的约束要求。4.4与相关标准的关系IECTS63189-2:2023在编制过程中充分考虑了与一系列相关标准的协调一致。在体系架构层面，与IECSRD63200（智能电网用户侧系统参考架构）保持协调，确保使用案例定义与整体参考架构的一致性。在信息模型层面，与IEC61968/61970系列（CIM公共信息模型）和IEC61850系列（电力自动化通信网络和系统）实现有效衔接。在方法论层面，遵循IEC62559（用例方法论）规定的规范格式和流程要求。此外，与IEC62939（智能电网用户侧技术体系）等标准共同构成相互支撑的完整标准生态。5主要参与单位介绍5.1国际电工委员会（IEC）概述IECTS63189-2:2023由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）组织制定发布。IEC成立于1906年，总部位于瑞士日内瓦，是全球成立最早的国际性电工标准化机构，负责电工技术和电子工程领域的国际标准化工作。IEC是联合国经济及社会理事会的咨询机构，与ISO（国际标准化组织）和ITU（国际电信联盟）并称为世界三大国际标准化组织。截至目前，IEC拥有超过170个成员国，覆盖了全球80%以上的人口和95%以上的发电装机容量。IEC的标准和合格评定体系在全球范围内被广泛采用，对促进国际贸易、保障电气安全、推动技术创新发挥着不可替代的作用。IEC的治理结构包括理事会（Council）、标准管理局（StandardizationManagementBoard,SMB）、合格评定局（ConformityAssessmentBoard,CAB）三大核心机构，下设若干技术咨询委员会和技术委员会。5.2标准归口技术委员会IECTS63189-2:2023由IECTC8（电力供应系统技术委员会，TechnicalCommittee8:SystemsAspectsforElectricalEnergySupply）归口管理。TC8成立于1968年，其工作范围涵盖电力供应系统的架构、功能、性能和安全等方面，重点关注电力系统的整体性、系统间交互以及与用户端的接口问题。近年来，随着能源转型和电网数字化进程加速，TC8的工作范围不断扩展，覆盖了包括虚拟发电厂、微电网、分布式能源接入、直流配电、主动配电网等新兴领域。TC8与IEC其他技术委员会保持密切协调，建立了众多联合工作组，如与TC57共同推进智能电网标准体系的研究等。TC8的主席和秘书处人员来自电力行业内具有丰富工程经验和标准化工作背景的专家。5.3IEC在虚拟发电厂标准化方面的贡献IEC在虚拟发电厂标准化方面的布局体现了国际标准体系的系统性和前瞻性。通过TC8及其下属工作组，IEC制定了IECTS63189系列标准。在第1部分明确虚拟发电厂的概念和术语基础上，第2部分即本报告所关注的使用案例标准，后续还将继续编制涉及功能架构、数据模型、通信要求等内容的后续部分，最终形成覆盖虚拟发电厂全生命周期、全业务链条的完整标准族。IEC在标准制定过程中始终坚持公开透明、协商一致的原则，通过各成员国国家委员会广泛征集行业意见，确保标准既具有国际通用性，又充分考虑不同国家和地区的技术差异。其发布的标准被世界各国广泛采用，为全球范围内的技术交流和贸易便利化奠定了基础。6标准应用前景与影响分析6.1对产业发展的引导作用IECTS63189-2:2023的发布实施将对虚拟发电厂上下游产业链产生深远的引导作用。对于设备制造商而言，标准明确了虚拟发电厂系统中各类设备应具备的功能特性和接口要求，为企业产品研发提供了明确的方向指引。对于系统集成商和软件开发商而言，标准定义了统一的使用案例框架和信息交互要求，有助于降低系统集成的技术复杂度。对于虚拟发电厂运营商而言，标准的实施有助于规范运营流程和管理模式，提高运营效率和服务质量。对于电力用户而言，标准推动的虚拟发电厂规范化发展将带来更丰富的能源服务和更优化的用电体验。6.2对电力系统转型的支撑作用虚拟发电厂是实现电力系统“源网荷储”协调互动的关键载体。IECTS63189-2:2023通过标准化使用案例定义，为虚拟发电厂大规模部署和可靠运行提供了技术基础。标准支撑大规模可再生能源消纳，通过聚合分布式光伏、风电等资源参与系统调节，减少弃风弃光现象；提升电力系统灵活调节能力，通过协调储能、可控负荷等灵活性资源，为系统提供调频、备用等辅助服务；促进需求侧资源参与系统互动，助力新型电力系统下“源网荷储”协同优化；支撑能源互联网发展，为实现多能源系统的融合互补和高效利用创造条件。6.3对国际贸易和技术交流的促进作用作为一项由IEC发布的国际技术规范，IECTS63189-2:2023天然具备跨国界的技术协调功能。标准的实施有助于消除各国在虚拟发电厂技术方案和工程实践中的非关税贸易壁垒，促进设备和系统的跨国互联互通。同时，统一的国际标准为不同国家和地区之间的技术交流与合作提供了共同语言，有利于加速先进技术和经验的全球传播与推广。7结论与展望7.1标准价值总结IECTS63189-2:2023《虚拟发电厂第2部分：使用案例》是虚拟发电厂