【实践】省级虚拟电厂调度控制体系建设实践

2025年4月02录Content0103042江苏作为经济强省、能源消费大省、资源禀赋小省

，近年来电源结构和负荷结构正在发生显著变化

，

常规电源装机增长放缓且占比持续下降

，新能源装机和电量占比显著提升，

电力保供和新能源消纳的双重

挑战日趋突出。未来随着江苏新型电力系统构建，

电源、

电网和负荷结构将进一步发生显著变化

，亟需将

负荷侧可调节资源纳入电网可调节范围

，拓展电网调节资源。400035002300

24002022年

2023年风电

光伏58005000320026002024年

2025年“十四五”期间江苏新能源发展趋势7000600050004000300020001000220019502021年底装机容量（万千瓦）背景与现状3资源需求TSO提供资源NEMOCS电能量市场德国电网控制主体包括TSO、

DSO、VPP

，三者之间通过公用网络进行电力市场数据交互。虚拟电厂

可以聚合可调资源参与调频/备用市场

，提供一次调频/备用、二次调频/备用和三次调频/备用服务

，TSO在调频/备用市场购买调频/备用服务并在系统供需失衡时调用

，以解决电网频率偏差问题。德国最大的虚拟电厂运营商Next

Kraftwerke公司业务覆盖欧洲10个国家

，

运营13930+分散式能源单元

，

聚合电源达10613MW

，

年交易电量15.1TWh。

提高发电预测准确性

，

降低偏差考核风险

根据市场价格导向

，优化资产运营策略

聚合快速响应机组

，参与辅助服务市场

开展需求侧响应

，

降低用户用能成本背景与现状4能源调度商业数据分析负荷预测价格预测调度优化电网特斯拉能源商务特斯拉新能源汽车充电网特斯拉充电网络产能汽车产能汽车电池充电网光伏发电市场私有特斯拉虚拟电厂生态自用美国电网控制主体包括ISO、

DSO、VPP

，三者之间通过公用网络进行电力市场数据交互。集中式能源站、

5MW可控负荷、虚拟电厂可作为独立市场主体

，分布式电源、储能及小型可控负荷等须先与代理机构建立代理关系

，均通过第三方运营机构申报

，根据需要提供电能、容量或辅助服务市场

，辅助服务包括热备用、非旋转备用、

10分钟/30分钟紧急备用等。特斯拉与加州公用事业公司PG&E合作

开

展

了

名

为

“Em

er

g

e

n

cy

L

oad

Reduction

Program”的虚拟电厂项目

，拥有Powerwall

的

PG&

E用户可以自愿通过特斯拉应用程序注册加入该虚拟电厂项目。所有参与计划的Powerwall所有者在电网面临巨大压力的紧急情况下

，每向电网提供一度电即可获得2美元收益

，远高于加州平均住宅电价25美分/度电。5背景与现状深圳

：

国内首家网地一体虚拟电厂运营管理云平台。

自

2023年首套深圳虚拟电厂指导性文件发布以来

，

深圳运

用虚拟电厂管理平台

，

累计实施电力负荷调节101次

，调

节电量超560万千瓦时。截止2025年2月

，

深圳虚拟电厂

管理平台接入容量总容量接近400万千瓦。

深圳市政府工

作报告也指出

，

2025年深圳虚拟电厂实时最大可调能力

将达到100万千瓦。6山西

：

现货市场环境下全国首个省级虚拟电厂。

根据山西《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，

建设

“负荷类

”虚拟电厂

，

按照

“负发电

”模式报量报价参与电能量市场。

至2025年2月

，

进入山西电力市场的虚拟电厂聚合用户由107户增加至122户

，

聚合容量从82.

18万千瓦增至201.

38万千瓦

，

最大可调节负荷达到25.63万千瓦

，正式进入

“百万千瓦”级行列。背景与现状02录Content0103047软件部分由全景监视、数据采集、资源聚合、模型构建、辅助决策、运行控制、市场交易、运行管理八类功能组成

，纵向贯通主配微资源采集和控制

，横向跨越Ⅰ

、

Ⅲ区监视、交易、决策

，实现省地县分层、

分区、分时、分类协同控制

，实现多层级多资源一体化运行调控。市场交易申报发布调频市场短期可调负荷市场实时可调负荷市场资源聚合

聚合商聚合

电气拓扑聚合

响应时间聚合

全景监视运行控制人工控制自动控制数据采集模型交互链路监视数据交互数据加密

调度控制体系

8辅助决策越限安全校正充裕度评估应急调度故障处置模型构建

可调能力分析

预测分析

复盘评估

分级管理

考核结算

资源聚合监视单体资源监视分层分区监视分区平衡监视断面过载监视配变越限监视执行效果监视 聚合商建模最小单元建模 模型同步模型维护

市场结算市场分析注册管理省地协控控制校核运行管理

……虚拟电厂虚拟电厂及最小控制单元数据虚拟电厂及最小控制单元数据采用云化采集处理技术解决海量虚拟电厂及最小控制单元数据高效处理问题

，通过数据并行处理技术实现省调不断接入的海量虚拟电厂及最小控制单元数据。可通过增加云化采集基座机器节点

，实现数据处理

性能的提升。

…新型负荷管理系统虚拟电厂及最小控制单元数据

调度控制体系

地配微实时数据云化数据采集处理基座（地调系统）地配微实时数据数据并行处理节点云化数据采集处理基座（地调系统）…云化数据采集处理基座（省调系统）云化数据采集处理基座（地调系统）地调省调最小控

制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元数据并行处理节点数据并行处理节点数据并行处理节点地配微实时数据9负荷资源数据虚拟电厂…………云化数据采集处理基座②数据透传云化数据采集处理基座最小控…

制单元云化数据采集处理基座①省地（县）②数据透传数据处理数据校核数据处理数据校核最小控制单元最小控制单元最小控制单元安全接入区…

地区接入：虚拟电厂通过无线专网经安全接入区

，采用101、

104规约

，以秒级频度周期上送最小控制单元有功、调节能力等数据；

省地透传：地区自动化系统通过跨域服务总线

，以秒级频度周期推送各地调接入虚拟电厂最小控制单元②规约：跨域服务总线网络：调度数据网媒介：光纤维护：最小控制单元数据：有功、可调节能力…频度：秒级方式：周期①规约：101、104规约网络：无线专网、无线切片公网媒介：光纤、4G专网、5G切片维度：最小控制单元数据：有功、可调节能力…频度：秒级级方式：周期、总召

调度控制体系

有功、可调能力等数据至省调进行汇集聚合。10

虚拟电厂：

向调控系统提供虚拟电厂和最小控制单元模型信息

，包括基本信息及调控能力信息

调控系统

：依据最小控制单元户号在数据中台匹配及拓扑分析获取主网并网点信息

，按照聚合商及电气拓扑聚合

，形成多层级电气聚合模型和虚拟电厂聚合商模型

调度控制体系

名称、

响应时间（多级）

、上（下）

可调量、

名称、

响应时间、持续时间、上（下）

可调量、户号、

rdf_id、并网点、

聚合商

名称、单体数量、资源容量、是否参与市场、

最小控制单元1

i

、响

、、持…续时间、上（下）可调量、是否参与市场、户号、点间网时并应rd名名称、

响应时间、持续时间、上（下）

可调量、是否参与市场、户号、rdf_id、并网点、

…

…名称、

响应时间、持续时间、上（下）

可调量、是否参与市场、户号、rdf_id、并网点、

…

…名称、

响应时间（多级）

、上（下）

可调

量、

名称、

响应时间（多级）

、上（下）

可调量、

*rdf_id:虚拟电厂侧最小聚合单元唯一标识ID

，调度向虚拟电厂下发控制指令唯一标识。基本信息运营商名称

单体数量资源容量……名称资源类型户号rdf_id*所属运营商所属地区……35kV主变10kV馈线分区名称、

响应时间（多级）

、上（下）

可调量、

220kV主变名称、

响应时间（多级）

、上（下）

可调量、

调节方向响应时间持续时间上可调量下可调量……虚

拟

电厂聚

合

商主配拓扑分析服务匹配拓扑调控系统最小控制单元2聚

合

商

模

型最小控制单元11数

据

中

台逐层

聚

合10kV馈线ID电气聚合模型配变PMS_ID110kV主变最小控制单元10kV馈线运行分区调

控

能

力基本

信

息户号户号……

响应时间：将虚拟电厂最小控制单元资源响应时间分为七级

，分别对应秒级、分钟级、

15分钟级、30分钟级、2小时级、4小时级、4小时级以上；

持续时长：根据虚拟电厂上送最小控制单位响应时间及持续时间

，计算不同电气拓扑聚合模型下资源的资源的可持续时

长。有功(kW)4020010

20

30

40

50

60

70

80

90100110

120

调度控制体系

用

场景60

0

级响应<T≤30min7级响应4h＜T≤24h5级响应30mi＜T≤2h1级响应T≤1S达到响应目标6级响应2h＜T≤4h3级响应1min＜T≤15min日内控制、

日前计划（调峰、备用、尖峰）2级响应

1S＜T≤1min实时控制

（灵活调节）下调节量

上调4

15min自动控制（调频）时间(min)响应时间级别12紧急控制应负荷调节指令

最小控制单元互联网需求发布市场出清最小控制单元

云云控制：在电网备用不足时

，发送市场出清结果（最小控制单元）至虚拟电厂，

由虚拟电厂进行负荷分解控制；

云边控制：省调对负荷调节目标进行策略分解

，生成最小控制单元调节指令

，经地调下发至虚拟电厂；

安全防护：对安全接入区接入的虚拟电厂

，通过文件加签/验签机制以及时间戳标识

，防止负荷调节指令被窃取、伪造和重放。

调度控制体系

下行：

调节指令

，控制单元RDF_ID、

±调节量、

响应时间、持续时间上行：

指令确认地配校核

地配控制云化数据采集处理基座新型负荷管理系统生产控制大区省地配微协同控制调节指令：控制单元RDF_ID序列±调节量、

响应时间、持续时间云化数据采集处理基座②不通过返回省调地

（县）13最小控制单元最小控制单元最小控制单元最小控制单元地配校核地配控制②

通过调节请求安全接入区指令确认文件签名文件验签文件验签省③①4……

地配调请求：地配调发送地区/分区/主变目标调节量、响应时间、持续时间等调节请求至省调；

省调策略分解及指令下发

：省调对调节请求进行确认

，分解形成最小控制单元控制序列

，并通过安全校核后将控制指令下发至地调；

地配调执行：对于省调回复的控制指令进行校核确认

，通过地区校核后直接进行控制指令下发；地区安全校核不通过，

调度控制体系

地配调发调节请求：地区/分区/主变目标调节量、响应时间、持续时间

，发送给省调省调策略分解：形成控制单元RDF_ID序列、

±调节量、响应时间、持续时间

，发送给省调安全校核模块4

校核不通过地配分析决策地配安全校核

O云化数据采集处理基座③

校核通过

，下发指令4校核通过

，下发指令下行：调节指令上行：指令确认省调安全校核：地配安全校核：校核通过

，下发指令到地配调校核不通过

，返回给省调策略分解

校核通过

，下发指令校核不通过

，反馈给省调重新策略分解①

调节请求文件签名安全接入区文件验签文件验签最小控制单元

…则将校验失败信息发送给省调

，省调重新进行策略分解、校核、反馈。指令下发：下发最小控制单元指令到虚拟电厂①②③③④

④⑤最小控制单元序列地

（县）主网安全校核最小控制单元最小控制单元最小控制单元14策略分解校核不通过省②③5…02录Content01030415虚拟电厂运营商以最小控制单元为申报单位进行统一线上注册

，通过用户注册、档案核验、协议签订、资格审核、签约成功确认完成注册

，其中注册管理要求聚合商提供基础资源模型等一系列必要信息

，并在注册管理中进行合同与并网协议信息维护与查询管理。6基础资源模型企业名称电网公司用户编号组织机构代码电网公司用户名称资源分类企业地址第一联系人名称行政区域第一联系人名称第一联系人电话参与设备第一联系人电话参与容量合同容量是否具备APC能力安装容量允许控制有功标志参与方式允许控制无功标志……用户档案信息核验成功，

自动同步该用户关联的主配网信息

，构建基础资源聚合模型填写签约设备信息、参与方式、参与容量等并提交填写企业名称、电网客户号、用电类别、组织机构代码等基本信息运行管理体系档案核验签订协议签约成功资格审核用户注册基于大量历史数据挖掘各类负荷资源运行规律日特性，建立典型日曲线资源库。结合

当前运行参数

，利用人工智能等技术手段开展相关性分析，拟合可调负荷未来运行趋势

，并逐层聚合

，实现全网分层分区可调负荷运行与可调能力预

测。不同负荷曲线类型主导影响因素近7天负荷数据天气因素日类型检修计划运行方式逐层聚合资源运行分类分析多维参数相关性分析分层分区可调负荷预测拟合预测曲线分层分区聚合基于多维参数寻求相似日曲线建立负荷资源典型日曲线资源库全网/分区负荷预测曲线全网/分区可调能力曲线可调负荷运行趋势预测运行管理体系日类型分类相关性分析17智能拟合18目前电力市场用户可调负荷辅助服务市场包含中长期（月度）和短期（日前）可调负荷辅助服务市场。

执行日，

中标市场主体根据日前中标结果，

自行调节用电负荷。为适应虚拟电厂参与电网调控需求

，建议增加实时可调负荷辅助服务市场。运行管理体系下调场景

上调场景19

结算原则：虚拟电厂通过最小控制单元参与可调负荷市场出清及结算。

基线负荷：按照最小控制单元关联的户号从营销获取其每日实际分时电量

，结合其每日申报的预测电力，计算预测偏差率；

由历史预测偏差率、运行日预测电力计算最小控制单元在运行日的基线负荷。

结算方式：基于负荷基线、运行日实际分时电量计算市场中标时段实际响应电力

，采用“偏差结算”方式

，考虑日前、实时可调负荷市场出清电力和出清价格

，计算最小控制单元日前、实时市场中标时段的补偿费用及考核费用

，累加形成虚拟电厂的结算数据。运行管理体系机组组合方案

流程复盘当次执行评价以及影响因素分析档次运行经济性调控方案横向/纵向对比决策模型优化建议复盘评估对调控结束后的原有调控需求以及调节指令进行复盘分析

，考虑到优化策略制定的不断完善与优