虚拟发电厂49283.docx

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1、摘要 近几年来，尤其是进入新世纪后，伴随着我国经济的快速发展，新兴技术在电力领域中不断涌现，电力系统各大环节（发、输、配、送）中的传统技术都将面临被新兴技术替代的命运，新兴技术将直接应用于电力的生产、传输、配送和使用。而整体的发展趋势就是以分布式发电为主的智能电网，智能电网技术的发展使得新型电源的无缝并网成为了可能，因为它将通信、高级传感、自动控制等技术有机得结合，能够实现自我管理及自我恢复，并有很强的兼容性。分布式电源接入电网后，通过合理的应用智能电网技术，实现实时互动和协调运行将能够成为现实。在此背景下，虚拟发电厂(Virtual Power Plant，VPP) 技术应运而生，所谓虚拟发

2、电厂实际上是指智能电网中的一种运行方式，在分散管理系统的监管下，虚拟发电厂能够为发电厂以及用户带来更大的经济效益并提供更高质量的电能服务。 虚拟发电厂技术能够解决以往存在于分布式能源与清洁能源接入与控制环节中的难题。虚拟发电厂的概念起源于美国，已在欧美各国获得成功应用，被学术界认为是智能配电网的重要发展方向。 本文详细阐述虚虚拟发电厂技技术，介绍其其概念、结构，研究究VPP中主要要的分布式电电源的特性以以及并网影响响；除此之外，本本文还将对虚虚拟发电厂技技术在智能电电网特别是智智能调度中的的应用做进一一步的研究与与讨论；最后后提出VPP未来的的发展方向。关键词：虚拟发发电厂；分布布式电源；智智

3、能电网ABSTRACCTWith thhe worrlds electtricitty connsumpttion iis groowing, new technnologyy willl direectly affecct thee elecctriciity prroducttion, transsmissiion, ddistriibutioon andd use. Meannwhilee, withh the advanntagess inclludingg highh flexxibiliity, llow coost annd loww losss as wwell aas ene

4、ergy sstoragge, cleaan eneergy aand Diistribbutionn geneeratioon (DGG) aree favoorablee to eenviroonmentt prottectioon.Innovattive ppower generrationn techhnologgy hass a laarge sspectrrum inncludiing wiind geenerattor, ffuel ccells, biommass uunit, microo gas turbiine annd commbinedd heatt and powe

5、rr unitts etcc. Howwever, the increeasingg numbber off DGs conneected to thhe disstribuution netwoork caauses lots of ddifficcult ttechniical ttroublles inn the monittoringg and managgementt of ddistriibutioon sysstem, thereefore, it iis of imporrtancee to rresearrch hoow to approopriattely applyy t

6、he smartt gridd techhnologgy to ensurre thee seammless conneectionn betwween DDGs annd disstribuution netwoork. TTo devvelop smartt gridds, activve conntrol of booth diistribbutionn netwwork aand DGG is nneededd, andd thatt is hhow thhe “Virtuual Poower PPlant” (VPPP) conncept is brroughtt up.The VP

7、PP can be deefinedd as “an innformaation and ccommunnicatiion syystem with contrrol ovver ann aggrregatiion off disttributted geenerattion, contrrollabble looads aand sttoragee deviices”. Itss mainn funcction is too conttrol tthe supplly andd manaage thhe eleectriccal ennergy flow not oonly wwithinn

8、 the clustter, but aalso iin excchangee withh the main grid. It rrepressents a sinngle eentityy to tthe syystem operaator aand ellectriicity markeets annd enaables visibbilityy and contrrol ovver a clustter off disttributted geenerattion.This diisserttationn reseearch focussed onn the virtuual poowe

9、r pplant technnologyy ,Thee VPP technnologyy is ddiscusssed iin dettailedd. Thee majoor asppects that deterrmine the ddesignn of aa VPP are tthe teechnollogicaal posssibillitiess, commeerciall and econoomicall oppoortuniities and rregulaatory consttraintts. Inn the folloowing the mmajor technnical,

10、commmerciaal andd reguulatorry asppects conceerningg the VPP ddesignn are discuussed.Key Worrds: SSmart Grid, Virttual PPower Plantt, Disstribuuted GGeneraation目 录摘要IABSTRACCTII目 录IIII第1章 绪论11.1 选题背背景和意义11.2 国内外外研究现状21.3 多代理理系统的基本本原理41.3.1 多多代理系统的的基本概念41.3.2 多多代理系统在在虚拟电厂运运行中的优点点5第2章 虚拟发发电厂技术62.1 引言6

11、2.2 虚拟发发电厂的概念念62.3 虚拟发发电厂的结构构72.4 虚拟发发电厂的分类类92.4.1 商商业型虚拟电电厂 CVPPP92.4.2 技技术型虚拟电电厂 TVPPP102.5 虚拟发发电厂的控制制方式112.6 虚拟发发电厂的通信信结构122.7 虚拟发发电厂的运行行132.8 虚拟发发电厂与微电电网15第3章 多代理理系统在虚拟拟发电厂中的的应用研究173.1 引言173.2 多代理理系统173.2.1 多多代理系统概概念173.2.2 MMAS的结构构分类183.2.3 MMAS 的通通讯机制与协协调平台193.2.4 MMAS 在虚虚拟电厂中的的提出203.3 基于 MAS

12、的的 VPP 协调控制系系统设计223.3.1 基基于 MASS 的 VPP 的控制框架架223.3.2 VVPP 研究究模型233.3.3 仿仿真控制模式式23第4章 虚拟发发电厂在智能能电网中的应应用研究254.1 引言254.2 虚拟发发电厂联网运运行254.2.1 55 基于 MASS 的 VPP 之间、VPPP 与上级电电网的协调调调度254.2.2 并并网后 VPPP 各 Agennt 调整方方案264.2.3 仿仿真结果及分分析274.3 虚拟发发电厂在电力力市场中的应应用274.3.1 VVPP 在外外部电力市场场的运作模式式284.3.2 基基于 MASS 的 VPP 运行算

13、法294.3.3 VVPP 在内内部市场的运运作模式304.4 发展虚虚拟发电厂所所需的智能电电网技术344.4.1 数数字化的量测测体系344.4.2 先先进的监控软软件和辅助决决策体系364.4.3 负负荷预测与发发电预测技术术364.4.4 高高级配电运行行374.4.5 适适应新能源接接入的输变电电系统无功电电压控制技术术37第5章 结论与与展望405.1 结论405.2 展望40参考文献422致 谢45VII第1章 绪论1.1 选题背景和意义义伴随社会的日益益进步，全球球经济持续发展，随之而而产生的是新新兴技术的不不断涌现和人人民生活水平平开始不断提提高。在此背背景下，社会会对电力及

14、其他能源的需求都在持持续增长。随随之而来的是是环境、气候等问题的逐渐凸显。电电力系统事故故也在全球范范围内频繁发发生，如20033年美加大停停电、20005年莫斯科大停停电、20006年伦敦大大停电以及22008年我我国南方因雪雪灾造成的多多市县的电力力供应中断事故故等。加上能能源的短缺，各各国都已将节节约能源，提提高能源效率率作为基本能能源政策，并并实施了一系系列节能减排排的措施。 1（Deemand Side Managgementt, DSM），已已成为继煤炭、石油油、天然气和和电力后的“第五能能源”，重要要性由此可见见。强化DSMM工作，可以以全面的挖掘掘节电潜力，对对节能减排有有着显

15、著的效效果，地位重重大。DSMM的定义为：在相关法规和政政策的支持下下，采取有效效的鼓励和引导措措施，加以合合理运作，通通过发电企业业、电网、能源服务企业业、社会中介介组织、相关关产品供应商商、用户等协协调合作，以达到提高终终端用电效率率和改变用电电方式的目的的，在满足同同样用电功能能的同时减少少电能损耗和需求求，达到节约约资源和保护护环境的目的的，实现社会会效益最优化化及成本最低低化所进行的的管理活动。 虚拟发电厂22（Virtuual Poower PPlant,简称VPP）是电电力需求侧管管理的实际运运用中的一个个创新模式，它的运用可以实现在建设常规电厂和相应输配电系统的同时，提高电能利

16、用效率。虚拟发电长较一般节能措施具有建设周期短，运营成本低，零土地占用，零污染等四大优势。VPP有着显著的节能减排效果，因此便于向社会推广，从而促使了DSM的开展和顺利实现节能减排的目标。VPP的建设，有利于约束污染源，并对气候恶化起到缓解作用，实现低碳绿色发展，有助于缓解电能紧缺，并能持续发挥作用；另一方面，VPP有利于企业降低成本，从而提高其竞争力。VPP是由能量管理系统和控制的小型和超小型分散发电机组成的一个集合性电站3。其拥有者和操作者可以通过由电脑运算得出的操作规划来获取技术、经济和生态方面的收益。在风力发电等分布式电源逐渐进入家庭之后，虚拟发电厂技术可以实现家庭或个体负载将多余电量

17、反哺电网的可能，并且合理分配周期性分布式电源与可分派分布式电源的工作时间，有效协调地区电能需求和电力批发市场的电力需求。一旦智能电网技术投入运行，虚拟发电厂技术将会得到更大的应用空间，成为未来电网的发展趋势4。1.2 国内外研究现状状目前，国内外在在此项目及虚虚拟发电厂开开展方面都有有一定的发展展，尤其国外外在此方面已已经有了较好好的成功经验验和案例。在在欧洲，虚拟拟发电厂的提提出成为了应应对各类分布布式电源控制制问题的解决决方案，在一一些地区大规规模的虚拟发发电厂作为实实验项目已经经开始运行5。 德国慕尼黑电电力公司通过过其拥有的一座新新建成的虚拟拟发电厂，同同时运营了66台热电联产产机组、

18、5个水电站和和一座风电场场，其实际能能效和实际经济效益益均要高于单单独运行这些些电厂6。据了解，这这些发电厂的的总发电量可可达到20 MW。此外，美国通过过政府部门制制定了虚拟政政策及规则，以以市场化运作作模式，用过过基于市场的的财政激励政政策，调动各各方参与虚拟拟电厂建设的的积极性，实实现能效的提提高；法国通通过电价调节节负荷。德国国通过制定相相应的政策法法规等措施支支持电力公司司实施包括虚虚拟电厂在内内的电力需求求侧管理项目目，提高用户户终端能效7。对于可再生能源源，由于有着着很重要的地地位，所以国国内外对其都都有着很多的的法律条款。特特别是欧洲，有有着比较完整整的政策体系系。以德国为为例

19、，可再生生能源和热电电联产单元的的法律规定在在该国很受支持，例如可再再生能源法和和热电联产产法。日本也是一个极极其需要虚拟拟电厂的国家家。由于日本本破坏性的地地震和海啸后后，重建工作作的时候面临临的很严重的的电力短缺局局面。由福岛岛第一核电站站危机和其他他发电设施损损坏所产生的的一系列问题题使该国丧失失了几乎4%的电电力基本荷载，轮流停停电在东京周周边成为很正常的的现象，这严严重阻碍了日日本制造业的发展展。所以为了了弥补电力短短缺，增加煤煤、石油和天天然气厂的发发电量，但同同时造成了大大量的经济损损失，越来越越高的重建成成本。为了缓缓解这一现象象，同时还要要满足日本在在京都议定书书框架下减少少

20、温室气体，专专家们相信，创创建虚拟电厂厂比增加集中中式发电厂更更为快速有效效的适应不断断变化的能源源需求8。高耗能一直是存存在于我国经经济生产及社社会生活中的一个严峻问问题。据相关关部门统计，我国单位GDPP的电能消耗为韩国的3.11倍，日本的11倍倍，到达世界界平均水平的的3.8倍。损耗严重、利利用效率过低低无疑是造成成我国电力紧缺缺的症结之一一。然而另一一方面，能耗耗高就意味着着节电市场潜力大，我国国高耗能设备备较多，包括括照明、锅炉炉、制冷设备备等都有待提提高效率。据据测算，我国终端用电电设备的总节节电潜能约为20000亿kWhh。根据发改委的的节能规划要要求，到20020年，我我国每万

21、元GDDP耗能要由由2002年年的2.688吨标准煤降降到1.544吨标准煤，由此将形成14亿吨标准煤的节能能力，而这其中很大一部分需要通过节电来完成。因此，VPP的解决方案无疑在我国有着非常大的市场潜力，对于面临“电力紧张和能效偏低矛盾”的中国来说，VPP无疑是一种好的选择9。自2005年以以来，全国范范围内，包括括江苏、广东东、上海等省省市地区相继继开展了虚拟拟电厂的试点点工作。同时时，北京、河河北等地也正正积极探讨虚虚拟电厂的建建设并形成了了一定的规模模。同年，我我国也由第十十届人大第十四次会议议审议通过了了可再生能能源法，并并于20066年开始实施施。可再生生能源法主主要对以下几几个方

22、面做出出了明确的规规定：1.发发展可再生能能源总量目标标制度；2.可再生能源源并网发电和和全额收购制制度；3.可可再生能源分分类上网电价价与费用分摊摊制度；4.支持农村可可再生能源的的发展；5.财政税收鼓鼓励措施。然而，虚拟电厂厂工作在我国国仍处于探索索和试运营阶段，相相关实施机制制、技术措施施、配套政策策及组织模式式等均有待完完善。开展虚虚拟电厂及其其应用的研究究，可以对政政府、电网企企业、电力用用户、能源公公司以及包括括金融机构，节节能认证机构构等都产生积积极的作用，所所以促进我国国在虚拟电厂厂中的发展，对对国家有着十十分积极的意意义10。各国对绿色能源源都相当的重重视，并且努努力实施和开

23、开展其项目，虽虽然有很多虚虚拟电厂行业业尚未完全规规范，这恰恰恰使我们在未未来的探索道道路中可以获获得更大的成成就。从整体来讲，对对于VPP的的研究和应用用仍处于起步步阶段，尤其其在应用方面面，由于现有的建建设主要基于于大型电力机机组，只有一一些机组通过过普通的远程程终端设备11(RTU, Remotte Terrminall Unitts)连接到电力力管理系统。随随着小型机的的组建设和投运运逐渐增多，VPPP的结构也将将发生变化。机机组的数量将将增加，通信信也需要变得得更简单和更更便宜。通过过使用小型热热电联产机组组，虚拟电厂厂将可以包含含有几百个发发电机组。然而，VPP的的控制方式一一直是

24、存在于于研究中的重重难点。首先先，其特殊结构造造成了在运用数学学模型进行最最优化计算过过程中的困难难。模型需要要非常精确，因因为不精确的模型型可能会导致致电力系统无无法实现最优优化结果，而而且，最优化化中的余量只只有当此优化化方法在所定定的时间段中中能确定解决决方案时才能能使用。其次次，由于VPPP必须提供分分散机组在线线控制的自动动化方式，例例如对不平衡衡电能的补偿偿，目前尚没没有操作者能能对结果进行行实时检查和和改正。本文文提出利用多多代理系统技技术来改进虚虚拟发电厂的的控制与运行行，并通过算算例分析智能能仪表与通信信技术如何改改进虚拟发电电厂的控制方方式12。1.3 多代理系统的基基本原

25、理将多代理技术引引入虚拟发电电厂（VPPP），可以充充分满足电力力系统分布化化的趋势，协协调控制虚拟拟发电厂和智智能电网中各各级电网的关关系，优化电电能质量，从从而进一步加加强对智能电电网的支撑、改改善电网的可可靠性、合理理利用分布式式电源的目的的。1.3.1 多代理系统的基基本概念多代理系统( Multii Agennt Sysstem, MAS)13-15处理模式是是近年来各领领域研究的热热点之一。相比现有系统，多代代理系统具有有很好的自主主性和启发性性，其主要目目的是将大的的复杂系统划划分成较小且能够彼此相相互通信及协协调、易于管管理的系统。多多代理系统的的设计包含了了化整为零的的理念，

26、在这这样的模式下下，过去需要要整个系统集集中完成的任任务，可以通通过分配给几几个子系统来来完成，再通通过子系统之之间的通讯来来整合。不同同子系统之间间既相对独立立又有相互联联系，各个子子系统独立的的工作和运行行，他们相互互之间只有信信息的交流，通通过协同合作作的方式进行行工作。VPP 与智能能电网的交互互是一个分散散式的控制系系统。这其中中涉及到状态态预测、信息传递、指令计算和和执行等。为了提高分分布式电源之之间、电网之之间的协调与与控制，Mullti Aggent 系系统的支撑显显得尤为重要要。此模式下下，以往需要要整个系统集集中完成的任任务，现在可以通过过几个子系统统来完成。各各个子系统之

27、之间既相对独独立又相互联联系。相互之间仅存存在信息交流流，通过协同同合作的方式式完成工作。1.3.2 多代理系统在虚虚拟电厂运行行中的优点与传统的协调控控制相比，Multii Agennt 有以下下几方面优势势：1. 多代理技技术的技术优势能够适应应电力系统分分布化的趋势势，达到分布布电源并加以以合理利用的的目的。2. 通过多代代理系统的应应用达到对虚虚拟电厂和智智能电网之间间、虚拟电厂厂与虚拟电厂厂之间的协调调控制。3. 通过多代代理系统的应应用达到对电电网电能质量量的优化。4. 通过多代代理系统的应应用加强虚拟拟电厂对智能能配电网的支支撑能力从而而改善电网的的可靠性。61第2章 虚拟发电厂

28、技术术2.1 引言虚拟发电厂概念念的提出有效效的协调了分分布式电源与与智能电网间间的矛盾，分分布式能源为为用户和电网网带来的效益益和价值得到到了进一步的的挖掘。VPPP在并入智智能电网后，能能为发电企业业和供电公司和带来更更多新机会。通通过这虚拟电电厂生产的电电能，可直接接在德国莱比比锡欧洲能源源交易所交易易，亦可销往往其它电力市市场。VPPP不仅为供电电公司提供新的的电力销售方方式，更使其运营的灵活活性得到提高高。此外，虚虚拟发电厂还还可以提供紧紧急的备用电电力，使得电电网的稳定性性得到有效增增强。 本章将对虚拟发发电厂技术的的概念、特点点、控制方式式详细介绍，并并对虚拟发电电厂在实际应应用

29、中所需要要的技术进行行解析。2.2 虚拟发电厂的概概念虚拟发电厂技术术（VPP，Virtuual Poower PPlant）16-118，是指指通过虚拟控控制中心将可可控负荷、分分布式电源（DER）和储能系统有机结合起来，让它们在电网中以特别电厂的身份参与运行。VPP的每一部分均与控制中心相连，通过智能电网实现信息双向传送，对机端潮流、负载端负荷以及储能系统进行统一调度，以达到最终降低发电损耗，降低电网峰值负荷，优化资源利用，减少温室气体排放及提高供电可靠性的目的。VPP 能够灵灵活整合各类类分布式电源源，学者们旨旨在利用它整整合各种具有有不同发电方方式的分布式式电源，并且且结合各类分分布式

30、电源的的功能特性，在在综合空间的的条件下来合合理得将一系系列分布式电电源组合成一一个整体，其其基本结构如如图2-1 所示。目前投入运营的的 VPP 多利用的是是能量管理系系统（EMSS）作为控制制中心。为了了给 EMSS 系统提供供来自发电机机端和受端负负荷的精确信信息，虚拟电电厂需要一个个全新的同步步测量系统，以以及为运行人人员提供的可可视化的高级级电网监控界界面。目前可可行的方法是是利用 PMMU 测量技技术，在系统统的重要节点点处安装测量量装置，通过过全球定位系系统（GPSS）获取精确确信息，测量量和计算各节节点动态电压压以及故障数数据，监测系系统的异步运运行、频率波波动、低频振振荡、同

31、步发发电机短时失失磁异步运行行等动态过程程。VPP通过利用用电力系统同同步向量测量量（PMU） 技术，为电网网实时动态监监控提供一个个信息平台，并并能对互联电电网的动态过过程特性进行行进一步的分析析和评估，辨辨识系统的失失稳现象，给给调度及运行部门提提供预警、预预防控制的在在线决策和紧紧急控制决策策，从而提高电网网安全运行水水平。事实上，虚拟发发电厂在现今今而言依然处处于一个理论论与实验阶段段，在文字上上并没有对它它有一个确定定的定义。在在各类文献论论述中，虚拟拟发电厂被描描述成了不同同的概念，类类似多站点异异构实体或者者一个自主的的微电网。但但是，大多数数假设都集中中在“聚合”这这个概念，对

32、对于虚拟发电电厂的结构和和形成论述并并不多。图 2-1 虚虚拟电厂基本本结构Fig. 2-1 Thee Basiic Strructurre of the VVirtuaal Powwer Pllant2.3 虚拟发电厂的结结构虽然，如今大多多数研究都针针对虚拟发电电厂在低压电电网的应用。笔笔者认为，未未来的虚拟电电厂应当可以以涵盖低压和和中压两种配配电网络中的的分布式电源源。这些分布布式电源应可可以分为两类类：（1）公用分布布式电源：这这类电源包含含了风力、水水力等发电站站，这些发电电站本身就是是以投放电力力近于电网为为目的而建造造的，但是由由于其发电量量的变化和难难以预测性而而需要通过虚虚

33、拟发电站来来整合。（2）家庭分布布式电源：这这是一类小型型的，为个人人住宅、商业业或工业分部部服务的分布布式电源。这这些电源在自自主负责的电电力需求满足足之后，如果果有盈余，可可以将多余的的电力反哺给给电网；同时时，若此类电电源无法满足足个体的用电电需求时，电电网也可以向向个体提供能能源。一般来说，这些些分布式电源源都会自带能能量储存电池池。公用分布布式电源通常常会连接着一一个连接至低低压配电网的的路径或者储储能电池作为为负载；而家家庭分布式电电源一般被看看作一个只能能连接至中压压电网的电力力储能元件。这这两种分布式式电源有以下下不同：（1）目的：家家庭分布式电电源其运营者者的首要目的的是满足

34、其本本身的电力和和供暖需求，同同时保证其服服务的可靠性性。他们并不不了解电力市市场的运行情情况。但是，公公用分布式电电源的运营目目的就是出售售其生产的电电能。（2）地位：一一般来说，家家庭分布式电电源的生产能能力相比公用用分布式电源源会小很多，因因此，家庭分分布式电源是是无法作为一一个独立的生生厂商参与电电力市场运营营的，但是，公公用分布式电电源在电力市市场是一个重重要的能源供供应商。随着家庭分布式式电源逐渐融融入电网，这这些分布式电电源可以自行行组合成为一一个微电网。而而这些微电网网，都需要一一个中央控制制系统来协调调其组成部分分的运作。使使用虚拟发电电厂的概念，每每个微电网以以及分布式电电

35、源可以作为为一个整体运运行，并且在在系统管理任任务中可以正正常调用。一些分布式电源源具有周期性性的特性，比比如：风能、没没有储能设备备的光伏发电电系统；而另另一些分布式式电源，比如如燃料电池和和微型涡轮机机，是可分派派的，他们可可以迅速、方方便地改变运运作机能。因因此，不论是是公共分布式式电源还是家家庭分布式电电源都可以分分成周期性和和可分派性两两种分类。虚拟发电厂还应应该配备一些些可控负荷，比比如：储能电电池或者可分分派发电机，以以应对分布式式电源的随机机波动。为了了保证虚拟发发电站一直带带着负荷进行行发电，虚拟拟电厂可以签签署一些传统统的电力销售售协议199。整个虚拟电厂由由中央能源单单元

36、管理和控控制。中央管管理系统可以以进一步细分分成更小的单单元，一些学学者将其称为为本地管理系系统，这些本本地控制单元元一方面与中中央控制单元元想联系，同同时和负责协协调和控制各各自辖区范围围内的负荷和和发电机，本本地控制单元元也会参与中中央控制单元元的决策。2.4 虚拟发电厂的分分类根据功能不同，虚拟电厂（VPP）被全球学者主要分为两种20，分别称为商业型虚拟电厂（Commercial VPP，CVPP）和技术型虚拟电厂（Technical VPP，TVPP）。2.4.1 商业型虚拟电电厂 CVPPP商业型虚拟电厂厂 CVPPP 旨在提供供一种通用途途径，将 VVPP 中的的分布式电源源（DE

37、R）接入入到电力市场场中，可以理理解为 VPPP 连接至至电力市场的的功能划分协协调模块221。对于在投资组合合中的，这种种方法降低了了 DER 在市场上孤孤独的运作失失衡的风险，通通过聚合所取取得的效益还还能提供了多多样性的资源源和提高能力力。在市场的的 DER可以以获得规模经经济的效益，而而从电力市场场的参与情报报中又可以最最大限度地提提高收入的机机会，而 DDER 单独独运作所面临临的风险，又又可以被自我我调节型的智智能电网所承承担。为了达达到这些目标标，CVPPP 的设计也也应根据电力力市场规则，确确保将 VPPP内部的微微型电力市场场和外部电网网进行无缝连连接。图 22-2 给出出了

38、 CVPPP 的输入入输出。每个个在 CVPPP 组合的的 DER 提交资料，说说明其运行参参数，边际成成本等特点。这这些输入汇集集到单一的 VPP 并并创建文件，每每个文件都代代表了每一个个投资组合的的DER 的结结合能力。CVPP 的主主要功能有：1.规划所有的的有关能量和和传播流动的的花费、收益和和约束。依据据设定的电力力交易时段（15、30min 或 1h）的时间分辨率，并考虑 17 天的情况。规划功能根据人工输人或是自动开启来进行循环操作 (例如一天一次或者一天多次)。2.负荷预测。提提供多种类型型负荷的预测测计算。其中中包含所需的基基本数据，即即在规划功能能中决定的时时间分辨率范范

39、围内的连续续的历史测量量负荷值。负负荷预测建立立分段线性模模型用以模拟影响响功能变化的的行为。例如如，日期、天气气变化或是工业负荷的的生产计划等等。模型方程程系数每天在在有新的测量量值时循环计计算。3.根据市场情情报，优化潜潜在收入的有有价证券，制制作合同中的的电力交换和和远期市场，控控制经营成本本，并提交 DER 进进度、经营成成本等信息至至系统运营商商。4.编制交易计计划、确定市市场价格、实实现实时市场场交易188。2.4.2 技术型虚拟电电厂 TVPPP技术型虚拟电厂厂 TVPPP 是技术角角度的 VPPP22。TVPP 是由负荷和和分布式电源源共同组成的的系统，它可可同时提供电电能和热

40、量；其内部的电电源主要由电电力电子器件件负责能量的的转换，并提提供必需的控控制。在其连连接到传输系系统的角度，可可以被看成是是一个带有传传输系统的发发电厂，具有有与相连电厂厂相同的参数数。下表列出出了表征 VVPP的主要要参数。下图图总结了所需需的输入和输输出来表征 TVPP 的活动，通通过 CVPPP 提供的的输入信息，TVPP 改善 DER 对系统操作员的可观性，同时提供实时或接近实时的网络管理功能以及预定配套服务。为加强在传输电一级的 DER 活动管理，系统操作员通过虚拟电厂控制中心获得 DER 的操作位置、运行参数、网络拓扑结构和成本数据等限制信息，然后通过智能中心在线优化协调 DER

41、，从而形成 TVPP。TVPP 的主主要功能有23-266：1.提供可视化化操作界面，并并允许对系统统做出贡献的的 DER 活动，同时时增强 DEER的可控性性，提供系统统以最低的成成本运营。2.整合所有 DER 的的输入，为每每个 DERR 建模（内内容包括可控控负荷，电网网区域网络，以以及变电站操操作等）3.提供发电管管理，监督VVPP的所有发电及电电能存储机组组，再根据每个机机组各自的控控制方式 (独立、人工工、计划或控控制)和机组参数数(最小最大大能量输出、功功率梯度及能能量内容)，它通过命令界界面计算和传传输机组的实实际状态(起动、在线线、遥控、扰扰动)、机组的实实际能量输出出及机组

42、起动动停止命令令和机组能量量设定点。此此外，此功能根据机机组状态变化化监督和发信信号给命令响响应和设定点点。如果有机机组扰动，发发电管理功能能会根据环境境变化，同时时考虑到所有有的限制条件件，自行起动动机组组合计计算来强制重重新计划其他他剩下的机组组。4.在线优化和和协调DERR。在线优化化和协调功能能将整体的功功率校正值分分配给在控制制方式中运行行的所有的单单独的发电机机组、储存机机组和柔性负负荷。分配算算法根据以下下的原则运行行：首先，必必须考虑机组组的实际限制制(如最小、最最大功率，储储存内容，功功率调整限制制等)。其次，整整体功率校正正值必须尽可可能快的达到到。再次，最最便宜的机组组应

43、该首先用用于控制操作作中。这里的的“最便宜”是是以机组在其其计划运行点点附近所增加加的电能控制制费用作为参参考依据。每每个独立机组组增加的功率率控制费用根根据各自的调调度计划由机机组组合功能能计算出。每每个机组各自自的功率校正正值输出到发发电管理功能能和负荷管理理功能来实现现。依据TVPP的的具体要求，DEMMS软件包被被研发出来并用于虚拟发发电厂的智能能管理中心27。在在DEMS中，VPP的各组成部分以以及它们的能能量流动拓扑扑通过模型元中中的一些类来来表示，如揉揉性负荷及转换换器等。DEMSS机组组合功功能能计算最优化化的调度计划划从而应用于所所有的柔性单单元，比如发发电机组、存存储和柔性

44、需需求等。目标函数数是收益和成成本的差值，即即利润。此计计划需要考虑模型型元的参数和和它们之间的的拓扑连接。这这个连接表示示了经济信息息，虚拟电厂厂的技术、环环境和合同参参数以及限制制。机组组合合通过运用混合合整数线性规规划(MILLP，Mixedd Inteeger LLinearr Proggrammiing) 的方法来得出出最优化方案案。DEMSS是基于普遍遍装有Winndows操操作系统的计计算机，并配配有标准的界界面和协议的的软件。因此此，它很容易易随着新的模模型而扩大，并并保证了拥有有者对虚拟电电厂的继续投投资。2.5 虚拟发电厂的控控制方式如今，分布式发发电技术已逐逐渐渗透到全全

45、世界的各个个地方，造成成这个趋势的的主要原因是是，人们在寻寻求一种能保保持可持续发发展的能源生生产方式，同同时也要兼顾顾减环境污染染这一全球性性问题，人们们目前在寻求求的是，更多多元化的获取取能源方式，以以及更高效的的能源利用率率。VPP 按照其其结构以及其其相关的信息息指示方式不不同，可以分分成以下三种种不同的基本本控制方式28：（1）集中控制制。在此控制制方式下的虚虚拟电厂称为为“集中控制制的虚拟发电电厂（Cenntraliized CControolled VPP, CCVPPP）”。这一一结构下的 VPP，要要求发电厂对对涉及分布式式运行的每一一个单位的信信息可以完整整的掌握，同同时，

46、其操作作设置需要满满足当地电力力系统的不同同需求。这一一类型的 VVPP，在达达到最佳的运运行模式时，会会有很大的潜潜力。但是，往往往由于具体体的运行实际际的限制，具具有有限的可可扩展性和兼兼容性。（2）分散控制制。在此控制制方式下的虚虚拟电厂称为为“分散控制制的虚拟发电电站（Deccentraalizedd Conttrolleed VPPP, DCVVPP）”。在分散控制中，VPP 被分为多个层次。本地 VPP 控制着辖区内有限的 DER，再由本地 VPP 将信息反馈给上一级 VPP，从而构成一个整体的层次结构。相对于上一种集中控制模式中的弱点，DCVPP 利用模块化的本地运行模式和信息收

47、集模式有效地改进了这一缺陷。然后，运行时的中央控制系统仍然需要位于整个分散控制的虚拟发电系统的最顶端，以确保系统运行的安全性和整体运行的经济性。（3）完全分散散控制。在此此控制方式下下的虚拟电厂厂称为“完全全分散控制的的虚拟发电站站（Fullly Deccentraalizedd Conttrolleed VPPP, FDCCVPP）”：这种运行模模式，可以认认为是分散式式制的一种延延伸。分散式式控制模式中中的中央控制制系统由数据据交换处理器器代替，这些些数据交换代代理提供例如如：市场价格格、天气预报报以及数据记记录等有价值值的信息。对对于分散控制制模式中的小小单位来说，由由于 FDCCVPP 模模式下的即插插即用能力（plug and play ability），在此模式下运行，相比之前的两种模式，会具有很好的可扩展性和开放性。基于以上三种模模式的运行特特点，完全分分散控制的 VPP 应应该是更适合合于在市场中中投入运行的的模式。一个个由欧盟研究究委员会规划划设计的未来来电力系统网网络模型中，就就拟将一个完完全分散控制制的虚拟发电电站视作是分分布式发电成成功迈向全面面运营的基础础20，在在这个规划中中，电网中的的每一个节点点都是激活的的，反应灵敏敏，对于周围围环境的变化化敏感，并且且可以智能调调整