能源互聯(lián)網(wǎng)中虛擬電廠的運(yùn)行模式及啟示

魏向向，楊德昌，葉斌

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京市 100083；2.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，合肥市 230000)

能源互聯(lián)網(wǎng)中虛擬電廠的運(yùn)行模式及啟示

魏向向1，楊德昌1，葉斌2

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京市 100083；2.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，合肥市 230000)

全球能源互聯(lián)網(wǎng)方興未艾，虛擬電廠(virtual power plant, VPP)的建設(shè)不僅是全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分，也是我國解決資源短缺、環(huán)境污染的重要手段，為此，理解和掌握虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)和運(yùn)行原理具有重要意義。該文旨在分析虛擬電廠的運(yùn)行模式，可為虛擬電廠在我國的建設(shè)提供理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。首先，基于現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)虛擬電廠的表述，明確了虛擬電廠概念、典型特征，并依據(jù)功能不同，將虛擬電廠分為商業(yè)型虛擬電廠(commercial virtual power plant , CVPP)和技術(shù)型虛擬電廠(technical virtual power plant , TVPP)兩大類。其次，從物理結(jié)構(gòu)、信息模型、市場角色等方面詳細(xì)闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)和虛擬電廠之間的關(guān)系。再次，歸納了德國虛擬電廠中典型示范工程的運(yùn)行原理及運(yùn)行狀況。最后，基于我國當(dāng)前配電系統(tǒng)的發(fā)展水平和電力體制改革的相關(guān)政策，展望了虛擬電廠技術(shù)在我國的應(yīng)用前景，并對(duì)有待解決的關(guān)鍵問題提出建議，為虛擬電廠的構(gòu)建者和決策者提供理論依據(jù)。

可再生能源；虛擬電廠；能源互聯(lián)網(wǎng)；電力體制改革

0 引 言

隨著化石能源的減少，氣候變化加劇，一場新的能源革命已悄然興起?？稍偕茉创?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源勢(shì)不可擋，其中，因分布式電源(distributed energy resources，DERs)具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠強(qiáng)、靈活度高、環(huán)保性強(qiáng)等特點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。然而，盡管DERs 優(yōu)點(diǎn)諸多，但依然存在諸多棘手問題，比如：位置分散、難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能、發(fā)電隨機(jī)性大和穩(wěn)定性低等，在一定程度上限制了其上網(wǎng)運(yùn)行能力[1]。2015年國務(wù)院頒發(fā)的40號(hào)文件明確指出：“互聯(lián)網(wǎng)+”可在很大程度上將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)融合，以期推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，提升效率和變革組織結(jié)構(gòu)，增加實(shí)體經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新能力和生產(chǎn)能力，廣泛形成以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的發(fā)展新形態(tài)。其中，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”是保障我國能源安全戰(zhàn)略、加快生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，也是促進(jìn)我國能源消費(fèi)革命變革的必然選擇。構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不但是一種集能源生產(chǎn)、消費(fèi)以及政策體制的重要變革手段，而且還會(huì)對(duì)人類社會(huì)生活方式產(chǎn)生一次根本性革命。基于已有的能源生產(chǎn)消費(fèi)方式和能源體制不是真正的建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)就是要通過根本性的技術(shù)革命，強(qiáng)有力地推動(dòng)能源的生產(chǎn)、消費(fèi)、體制變革和結(jié)構(gòu)調(diào)整[2-3]。

建立可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制的虛擬電廠(virtual power plant, VPP)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的重要手段，其本質(zhì)是把分散在四處、與不同層級(jí)的電網(wǎng)相連的新能源電站和儲(chǔ)能等設(shè)備集合起來進(jìn)行集中控制調(diào)度并完成市場運(yùn)營[4]。目前，VPP技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國家有著較為成熟的發(fā)展，而我國由于能源體制中發(fā)電、輸配電、用電三方的相對(duì)獨(dú)立，國內(nèi)尚未形成相關(guān)成熟的VPP成套解決技術(shù)，VPP基本處于前期研究階段[5]。借助VPP先進(jìn)的通訊技術(shù)、智能量測技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，不但可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的實(shí)時(shí)信息傳遞，打破發(fā)電、輸電和用電三方相對(duì)獨(dú)立的局面，還可以智能控制發(fā)電側(cè)的行為，當(dāng)新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)可以安全高效地運(yùn)行。

1 VPP的基本概念、典型特征及分類

1.1 基本概念

VPP的概念的出現(xiàn)已有10余年之久，然而直至目前，國內(nèi)外仍未對(duì)VPP這一概念進(jìn)行權(quán)威或官方的定義。已有的國內(nèi)外文獻(xiàn)中，均是以不同的項(xiàng)目背景對(duì)VPP進(jìn)行定義[6-9]。文獻(xiàn)[6]中VPP被定義為基于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，通過整合不同發(fā)電機(jī)組而形成的企業(yè)。文獻(xiàn)[7]基于歐盟VPP的實(shí)體項(xiàng)目，VPP被定義為是整合各類分布式能源并表征其參數(shù)，并能夠包括分布式能源輸出的網(wǎng)絡(luò)影響。文獻(xiàn)[8]通過整合現(xiàn)有文獻(xiàn)和項(xiàng)目，VPP被定義為通過結(jié)合分布式發(fā)電機(jī)組(distributed generation，DG)、可控負(fù)荷(dispatchable load，DL)和分布式儲(chǔ)能設(shè)施(distributed energy storage，DES)，利用相關(guān)的調(diào)控技術(shù)以及通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類DER進(jìn)行調(diào)控的載體。文獻(xiàn)[9]中提到VPP在一個(gè)安全的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，依靠軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力需求方和儲(chǔ)能方的優(yōu)化調(diào)度。

綜上，本文將VPP定義為：通過整合各類DG和DL，利用先進(jìn)的通信技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析算法、優(yōu)化預(yù)測算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)售電側(cè)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的最大化。從廣義上來說，不但可以將發(fā)電側(cè)的不同類型分布式發(fā)電單元聚合在一起，也能將儲(chǔ)能側(cè)、需求側(cè)可控的負(fù)荷有機(jī)地結(jié)合在一起。從狹義來說，VPP是不同類別，不同數(shù)量的電源聚合體。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度中心不直接控制這些發(fā)電機(jī)組或儲(chǔ)能裝置，而是通過控制VPP的控制中心實(shí)現(xiàn)，該中心以一個(gè)整體的形式參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度[10-11]。

1.2 典型特征

(1)VPP生產(chǎn)的電能具有環(huán)保性、可再生性和高效性。VPP通過利用新型可再生能源和節(jié)能調(diào)控技術(shù)，大大降低了對(duì)環(huán)境的影響。VPP通過建立運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源與新能源之間的互補(bǔ)協(xié)同調(diào)度，輔助電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，以最大程度地抑制新能源電力的隨機(jī)波動(dòng)性，提高新能源的利用率[12]。

(2)VPP具有地域分布上的分散性與運(yùn)行調(diào)度上的協(xié)同性。虛擬發(fā)電廠通過控制中心對(duì)分布在不同區(qū)域發(fā)電機(jī)組進(jìn)行集中管理，可實(shí)現(xiàn)有效整合區(qū)域內(nèi)各種形態(tài)和特性的電源及用電負(fù)荷，對(duì)區(qū)域內(nèi)的發(fā)電和用電單元實(shí)施經(jīng)濟(jì)高效的控制[13]。

(3)VPP角色的多樣性。VPP不但可以作為代理人集合大量的發(fā)展分布式和可再生能源發(fā)電進(jìn)行統(tǒng)一的管理和市場交易，還可以扮演售電商的角色，設(shè)計(jì)靈活的售電套餐[14]。

(4)VPP具有廣泛的互動(dòng)性。VPP通過整合發(fā)電側(cè)管理、需求側(cè)響應(yīng)、儲(chǔ)能管理、中央調(diào)度、電力交易，參與電力產(chǎn)業(yè)鏈所有環(huán)節(jié)并與各個(gè)環(huán)節(jié)的市場參與者形成互動(dòng)[15]。

(5)VPP可實(shí)現(xiàn)預(yù)測功率和管理控制的智能化。VPP可綜合氣象數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)信息，并對(duì)影響用電需求的因素進(jìn)行深入分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電側(cè)的輸出功率預(yù)測和用電側(cè)的用電功率預(yù)測[16]。

1.3 分 類

VPP可提供多樣的管理和輔助服務(wù)[17]。按VPP在市場中的角色不同，可將VPP分為商業(yè)型虛擬電廠(commercial virtual power plant，CVPP)和技術(shù)型虛擬電廠(technical virtual power plant，TVPP)[18]，其運(yùn)行的基本框架如圖1所示。圖中：DSO為配電系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)(distribution system operator)，TSO為輸電系統(tǒng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)(transmission system operator)。下文將基于這2類VPP，詳細(xì)描述其運(yùn)行原理。

圖1 VPP運(yùn)行的基本框架Fig.1 Basic framework of VPP operation

(1) CVPP分布在電能批發(fā)市場，能夠平衡電力批發(fā)市場的交易組合，通過出價(jià)和要價(jià)的方式為TSO提供服務(wù)[19]。DER向CVPP遞交運(yùn)行參數(shù)、測量數(shù)據(jù)、邊際成本等信息，控制中心整合輸入數(shù)據(jù)并創(chuàng)建唯一的配置文件，表示了所有DER的聯(lián)合容量。分析市場提供的信息后，CVPP將優(yōu)化潛在收益，制定最優(yōu)的發(fā)電計(jì)劃，并與傳統(tǒng)發(fā)電廠一起參與電力市場競標(biāo)。一旦競標(biāo)獲得市場的授權(quán)，CVPP則與電力交易所和遠(yuǎn)期市場簽訂合同，并向TVPP提交DER發(fā)電計(jì)劃和運(yùn)行成本等相關(guān)信息。

(2) TVPP 分布在系統(tǒng)管理側(cè)，主要為所在地區(qū)的DSO和TSO 提供平衡服務(wù)和其他配套服務(wù)[20]。包含運(yùn)行參數(shù)、發(fā)電計(jì)劃、市場競價(jià)、邊際成本在內(nèi)的DER輸入信息是由CVPP提供的。而TVPP則通過整合CVPP提供的參數(shù)信息，按照一定的計(jì)算規(guī)則，計(jì)算得到本地系統(tǒng)中各DER做出的貢獻(xiàn)，最終形成了TVPP的運(yùn)行成本和運(yùn)行特性。TSO對(duì)評(píng)估技術(shù)型虛擬電廠和傳統(tǒng)發(fā)電廠的成本以及運(yùn)行特性，一旦TVPP得到技術(shù)確認(rèn)，TVPP的發(fā)電計(jì)劃將獲得系統(tǒng)認(rèn)可，隨后便控制各DER實(shí)行分配的發(fā)電計(jì)劃。

2 VPP與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

能源互聯(lián)網(wǎng)是基于先進(jìn)的通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)于以電能和電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)，將電能生產(chǎn)端、使用側(cè)、能源交易市場以及能源傳輸配送網(wǎng)絡(luò)通過智能的監(jiān)測和控制手段有效地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)電能與其他能源的靈活轉(zhuǎn)化和互補(bǔ)，優(yōu)化生產(chǎn)和使用效率，并同時(shí)通過創(chuàng)新商業(yè)模式促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)效益最大化[21]。虛擬電廠則是集合不同類型分布式能源并對(duì)其實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度和智能控制來模仿傳統(tǒng)大型發(fā)電廠的功能[22]，同時(shí)還是參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場的功能單位，如果再和需求側(cè)負(fù)荷管理結(jié)合起來，則其不僅具備協(xié)調(diào)和確保新能源上網(wǎng)的功能，同時(shí)還可提高能源利用效率。虛擬電廠與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系如圖2所示。

圖2 VPP在能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要地位Fig.2 Significance of VPP in energy internet

由圖2(a)可知：虛擬電廠利用先進(jìn)的計(jì)量技術(shù)收集負(fù)荷與電廠運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)投資組合的優(yōu)化和需求側(cè)管理與響應(yīng)，也可優(yōu)化新能源熱電廠與儲(chǔ)能電動(dòng)汽車。根據(jù)圖2(b)可知：VPP能與能源互聯(lián)網(wǎng)的參與者進(jìn)行互動(dòng)，比如：電力市場、電網(wǎng)公司的運(yùn)營及發(fā)用電側(cè)等。因此，VPP是能源互聯(lián)的重要組成部分，是建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的重要切入點(diǎn)。

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，智能計(jì)量系統(tǒng)采集到的大量能源數(shù)據(jù)，需依靠虛擬電廠強(qiáng)大的“大腦”進(jìn)行分析處理，這里所說的“大腦”指的是集中式的能效數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，如圖3所示。

圖3 能源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)Fig.3 Energy data management system

從功能上來說，能源互聯(lián)網(wǎng)可對(duì)DERs進(jìn)行整合、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，當(dāng)VPP作為電網(wǎng)的交易代理者、電廠運(yùn)營商時(shí)，也可參與電力市場的運(yùn)營，整合優(yōu)化能源資源，通過協(xié)調(diào)發(fā)電端與用電端，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。VPP運(yùn)營商參與電力市場運(yùn)營形式如圖4所示。

圖4 VPP運(yùn)行商參與的運(yùn)營模塊Fig.4 Participating operation module of VPP operator

從圖4可知，VPP的通信方式均為雙向通信，通過利用雙向通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與發(fā)電側(cè)、電力需求側(cè)、電力交易市場和電網(wǎng)調(diào)節(jié)市場的相互對(duì)接，使得虛擬電廠運(yùn)營商可通過整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來自各層面的數(shù)據(jù)信息，參與電力市場交易，提高虛擬電廠的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制能力，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化。

在發(fā)電側(cè)，VPP通過制定發(fā)電計(jì)劃，節(jié)約發(fā)電成本，減少電能浪費(fèi)，對(duì)于新能源發(fā)電，讓其參與上網(wǎng)競價(jià)，提高能源的利用率，同時(shí)，還可以讓發(fā)電的管理更加科學(xué)、有序。

在交易側(cè)，VPP通過智能融合實(shí)時(shí)市場數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化能源投資組合方式，對(duì)即將進(jìn)行的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和管理，最終使電力交易側(cè)合理有序地運(yùn)行。

在售電側(cè)，通過先進(jìn)的量測技術(shù)，實(shí)時(shí)反饋用戶側(cè)的電能需求信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶側(cè)用電特性的分析，根據(jù)用戶用電量的大小，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)用戶及負(fù)荷進(jìn)行分類，為制定發(fā)電計(jì)劃提供依據(jù)和參考。

在用電側(cè)，VPP可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶用電狀況，對(duì)于配備有新能源發(fā)電的用戶，智能調(diào)整和優(yōu)化用戶的用電方式，減少電能浪費(fèi)，同時(shí)，還可以核對(duì)用電賬單信息，讓用戶用上放心電、舒心電。

在電網(wǎng)側(cè)，VPP可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，管理負(fù)荷信息，使得電網(wǎng)得以持續(xù)高效穩(wěn)定地運(yùn)行，并在電網(wǎng)故障時(shí)，進(jìn)行分析判斷，最大限度地降低損失。

因此，VPP可以實(shí)現(xiàn)在發(fā)電、交易、售電、用電、電網(wǎng)運(yùn)行五個(gè)環(huán)節(jié)上形成一個(gè)如圖5所示的有機(jī)整體。

圖5 VPP形成的有機(jī)整體Fig.5 Forming organic whole of VPP

能源互聯(lián)可理解為借助通訊技術(shù)與智能管理技術(shù)，將電力網(wǎng)、燃料網(wǎng)等能源節(jié)點(diǎn)通過信息網(wǎng)互聯(lián)起來，以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)和對(duì)等交換，VPP與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系如圖6所示。

圖6 能源互聯(lián)網(wǎng)與VPPFig.6 Energy internet and VPP

從圖6可知，基于強(qiáng)大的通信網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)反饋的熱力網(wǎng)狀態(tài)信息，VPP不但可以制定合理的產(chǎn)熱計(jì)劃，優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)熱力網(wǎng)和燃料網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，而且可以優(yōu)化熱電耦合聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行；對(duì)于交通網(wǎng)，通過反饋的電動(dòng)車行駛停泊信息流，VPP為交通網(wǎng)制定充電站運(yùn)行計(jì)劃。因此，在能源互聯(lián)網(wǎng)的框架內(nèi)，VPP能夠?qū)⑷剂暇W(wǎng)、交通網(wǎng)、電力網(wǎng)、熱力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，達(dá)到能源利用效益最大化。另外，在信息網(wǎng)與電力網(wǎng)組成的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)與用戶之間的交易關(guān)系如圖6所示，該交易以VPP為核心，通過對(duì)各DER運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行計(jì)量，利用VPP的能量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)、售電側(cè)的協(xié)調(diào)控制，其中，對(duì)用戶負(fù)荷的控制可通過VPP直接發(fā)出電價(jià)控制策略，也可通過電力市場，借助第三方能源服務(wù)商和投資商實(shí)現(xiàn)。

綜上可知，VPP兼具發(fā)電、交易、售電、用電和電網(wǎng)的功能，是連接智能電網(wǎng)和智能電力市場的紐帶，是安全高效地利用分布式能源的重要工具，是能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要功能模塊，將是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)的前提和基礎(chǔ)。

3 VPP的典型應(yīng)用

VPP概念自提出以來，很快被用于實(shí)際項(xiàng)目，目前歐美各國的VPP建設(shè)已經(jīng)取得了很大進(jìn)步和世界范圍內(nèi)巨大影響。其中，德國的綠色能源計(jì)劃在所有歐美國家里是最激進(jìn)的，在下決心放棄核電后，德國政府計(jì)劃到2020年，基于可再生能源提供的電力占到全部電能需求的三分之一，到2050年，這一比例提高至80%。目前德國在建設(shè)VPP方面經(jīng)驗(yàn)豐富，并建設(shè)了一批示范性項(xiàng)目，因此，本文以VPP在德國的運(yùn)營為例，重點(diǎn)分析VFCPP項(xiàng)目、ProVPP項(xiàng)目及web2energy項(xiàng)目的運(yùn)行原理及運(yùn)行狀況。

3.1 虛擬燃料電池發(fā)電廠

虛擬燃料發(fā)電廠(virtual fuel cell power plant, VFCPP)是由德國、荷蘭等國家發(fā)起的，于2001—2005年完成的VPP試點(diǎn)項(xiàng)目[23]。

VFCPP通過整合不同的燃料電池，以負(fù)荷曲線為依據(jù)，利用通信協(xié)議，VPP控制中心與能量管理器共享數(shù)據(jù)信息，在負(fù)荷用電量達(dá)到燃料電池最大出力時(shí)，控制中心發(fā)出協(xié)調(diào)優(yōu)化指令，盡可能地提高生產(chǎn)效益和能源利用效率。

現(xiàn)場的通信方式采用LON總線協(xié)議，基于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字(integrated services digital network, ISDN)技術(shù)或模擬數(shù)字解調(diào)器技術(shù)，以電話線為傳輸載體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)端通信。中央建筑控制系統(tǒng)則每天讀取數(shù)據(jù)采集器所存儲(chǔ)的測量值與附加值，并通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(virtual private network, VPN)通道與控制中心相連[24]。具體的通信規(guī)則如圖7所示。

圖7中，建筑控制系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)之間的通信是基于TCP/IP協(xié)議的VPN通道。當(dāng)準(zhǔn)備工作做好后，中央控制中心的一末端與燃料電池供熱器的另一末端進(jìn)行大范圍的雙向通信連接測試。

該VFCPP項(xiàng)目以實(shí)驗(yàn)的方式，驗(yàn)證了VPP的概念，為后續(xù)大范圍的虛擬電廠建設(shè)提供運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)支持。

3.2 ProVPP項(xiàng)目

基于VFCPP的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)虛擬發(fā)電廠(professional virtual power plant，ProVPP)項(xiàng)目由德國西門子公司和RWE 發(fā)電公司于2008年聯(lián)合發(fā)起，德國的Niederense村作為該項(xiàng)目的試點(diǎn)地區(qū)正式進(jìn)入運(yùn)行。

在ProVPP項(xiàng)目中，通過將新能源發(fā)電與用電大戶(例如：煉鋁廠、大型鋼廠等高耗能企業(yè))進(jìn)行聯(lián)合，利用能量調(diào)度系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，使得電力供應(yīng)趨于一體化、結(jié)構(gòu)化，具體運(yùn)行模式如圖8所示。

圖7 VFCPP的通信規(guī)則Fig.7 Communication rules of VFCPP

圖8 ProVPP項(xiàng)目的VPP結(jié)構(gòu)Fig.8 VPP structure of ProVPP

分布式發(fā)電管理系統(tǒng)(distributed energy management system，DEMS)是該項(xiàng)目的核心，也是該項(xiàng)目的智能管理和控制中心，不但可以顯示發(fā)電系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，還可以生成預(yù)測和報(bào)價(jià)信息，以及按系統(tǒng)制定好的發(fā)電計(jì)劃控制電能的生產(chǎn)。與此同時(shí)，該系統(tǒng)集成了TVPP與CVPP的功能，一方面為業(yè)主提供整個(gè)電廠系統(tǒng)內(nèi)各機(jī)組的實(shí)時(shí)負(fù)荷狀況和發(fā)電量等狀態(tài)參數(shù)，另一方面，還自動(dòng)將發(fā)電廠的運(yùn)行狀態(tài)信息與市場預(yù)測信息相比較，自動(dòng)生成預(yù)測數(shù)據(jù)信息。值得指出的是，在DEMS系統(tǒng)預(yù)測發(fā)電量之前，該系統(tǒng)甚至?xí)紤]天氣情況。最終，在電力貿(mào)易商給出報(bào)價(jià)之前，發(fā)電經(jīng)理批準(zhǔn)DEMS所給出的價(jià)格后，DEMS將給每座虛擬電廠分配運(yùn)行計(jì)劃，這個(gè)運(yùn)行發(fā)電計(jì)劃準(zhǔn)確設(shè)定了各發(fā)電廠在規(guī)定時(shí)間必須生產(chǎn)的電量[8, 25]。

3.3 Web2energy項(xiàng)目

Web2energy項(xiàng)目是歐盟在2010年發(fā)起的VPP項(xiàng)目，項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2010—2015年完成，若ProVPP項(xiàng)目是電力供給趨向于一體化、結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)物，則Web2energy項(xiàng)目是智能科技服務(wù)于人類生活的典型案例，因?yàn)樵擁?xiàng)目的實(shí)施依據(jù)智能電網(wǎng)的三大支柱：智能計(jì)量技術(shù)、智能管理技術(shù)與智能配電自動(dòng)化技術(shù)[26-27]。

智能計(jì)量技術(shù)主要是針對(duì)消費(fèi)者參與的能源市場，通過智能計(jì)量技術(shù)，消費(fèi)者的用電情況可被遠(yuǎn)程獲取。利用上述先進(jìn)的量測技術(shù)，可讀取短期內(nèi)遠(yuǎn)程測量值，接收電力信號(hào)的價(jià)格變化并使其可視化，管理干擾信息與故障信息，監(jiān)控分布式能源的出力、存儲(chǔ)與負(fù)荷控制。另外，智能計(jì)量技術(shù)還能監(jiān)測當(dāng)前電力需求和價(jià)格，通過對(duì)電力的需求、變化和預(yù)測進(jìn)行監(jiān)視，服務(wù)樓宇自動(dòng)化和智能家居。據(jù)此，用戶可根據(jù)各階段電力需求和電力價(jià)格合理使用耗電負(fù)載，達(dá)到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的最大化[24,26]。利用智能計(jì)量技術(shù)，以VPP的形式，獲得大量關(guān)于需求側(cè)、DER與電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，是CVPP部分功能的實(shí)現(xiàn)，為智能能源管理系統(tǒng)和智能配電自動(dòng)化技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。

通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控，利用智能能源管理系統(tǒng)，更好地協(xié)調(diào)小型電力企業(yè)。通過讓風(fēng)電場、太陽能電場與大量可控的水電站與熱電聯(lián)產(chǎn)并行運(yùn)行，在VPP的框架內(nèi)，能量管理系統(tǒng)可利用可控發(fā)電機(jī)對(duì)風(fēng)能或者太陽能預(yù)測偏差進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電側(cè)和負(fù)載端的管理，制定發(fā)電側(cè)的運(yùn)行計(jì)劃，是TVPP部分功能的實(shí)現(xiàn)。在這種運(yùn)行方式下，與單一的市場準(zhǔn)入相比，所有的參與者均可實(shí)現(xiàn)更高的效率和補(bǔ)貼費(fèi)用。

當(dāng)電力供應(yīng)中斷時(shí)，傳統(tǒng)的電力檢修，直至恢復(fù)供電的平均時(shí)長在1 h以上，對(duì)于本項(xiàng)目，供電恢復(fù)僅需幾 min的時(shí)間，大大縮減了電力中斷的時(shí)間，提高電力供應(yīng)的可靠性。

基于IEC61968/70的模型數(shù)據(jù)庫是VPP控制中心的核心組成，該數(shù)據(jù)庫涵蓋了控制系統(tǒng)運(yùn)行所需的全部數(shù)據(jù)信息。其中，基于IEC61850的協(xié)議是VPP的控制中心、遠(yuǎn)程終端單元和自動(dòng)測量系統(tǒng)的通信協(xié)議?？刂撇呗钥梢苑譃橐韵?類：(1)利用智能測量技術(shù)獲得的大量需求側(cè)及電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)自動(dòng)為需求側(cè)生成管理方案，達(dá)到控制儲(chǔ)能單元的充放電和切換可控負(fù)荷的目的；(2)控制中心通過結(jié)合負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)、電價(jià)歷史數(shù)據(jù)和天氣狀況，預(yù)測需求側(cè)和發(fā)電側(cè)的運(yùn)行信息，輸出可控發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量[27]。

與此同時(shí)，根據(jù)平均負(fù)荷使用情況，建立了需求響應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)制度：在18：00左右，通過短信或者郵件收到前1天的負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間表，其中，負(fù)荷運(yùn)行高峰用紅燈表示，用電較少時(shí)段用綠燈表示，該項(xiàng)目將會(huì)對(duì)在紅燈時(shí)段削減用電負(fù)荷或綠燈時(shí)段增加用電負(fù)荷的用戶進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。

基于智能測量技術(shù)、智能管理技術(shù)與智能配電技術(shù)的Web2energy項(xiàng)目VPP結(jié)構(gòu)框架如圖9所示。

從圖9可知，VPP的控制中心集合了CVPP和TVPP的功能，通過先進(jìn)的雙向通訊技術(shù)，將發(fā)電側(cè)、需求側(cè)與VPP的控制中心連接起來，并對(duì)其進(jìn)行控制。該項(xiàng)目相關(guān)工作人員利用3年的時(shí)間建立并完善了該項(xiàng)目，大體上可分為7個(gè)步驟，具體計(jì)劃完成時(shí)間及計(jì)劃流程如表1所示。

自從該項(xiàng)目實(shí)施以來，取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，該項(xiàng)目方案降低了當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｓ秒娏康?%，由紅燈時(shí)段轉(zhuǎn)移至綠燈時(shí)段負(fù)荷需求約為15%，該項(xiàng)目驗(yàn)證了以VPP形式實(shí)現(xiàn)發(fā)用電側(cè)管理、電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的可行性。

圖9 VPP 體系結(jié)構(gòu)Fig.9 VPP system agriculture

通過對(duì)ProVPP項(xiàng)目與Web2energy項(xiàng)目的運(yùn)行狀況分析可知，德國目前運(yùn)營的虛擬電廠可被看作CVPP、TVPP、發(fā)電端和需求側(cè)虛擬電廠的綜合體，同時(shí)還包含了各類分布式可再生能源，利用先進(jìn)的通訊技術(shù)和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電端和用電端的智能互聯(lián)，因此，建設(shè)虛擬電廠是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要步驟。

4 VPP在我國的應(yīng)用前景及有待解決的關(guān)鍵問題

4.1 應(yīng)用前景

盡管我國新能源起步較晚，但發(fā)展迅速，裝機(jī)量巨大，可在資源利用過程中仍存在只注重裝機(jī)數(shù)量，不注重裝機(jī)質(zhì)量，效率低，資源浪費(fèi)的情況。因此，VPP可制定科學(xué)合理的新能源機(jī)組發(fā)電計(jì)劃，提高新能源的利用效率，減少資源浪費(fèi)?！笆濉币?guī)劃以來，可再生能源的開發(fā)和利用得到政府部門的高度重視，加大力度推進(jìn)分布式發(fā)電、電力需求側(cè)管理、智能電網(wǎng)建設(shè)等項(xiàng)工作是相關(guān)部門工作的重中之重，因此，VPP在我國將有廣闊的空間，具體表現(xiàn)為：

(1)VPP是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的最佳入口，也是我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)面向未來的窗口。VPP的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益符合能源互聯(lián)網(wǎng)中利用可再生能源、改革能源生產(chǎn)方式、構(gòu)建未來可持續(xù)能源供應(yīng)體系、適應(yīng)政府節(jié)能減排管制規(guī)定、推動(dòng)能源消費(fèi)革命、激活售電市場、實(shí)現(xiàn)開放服務(wù)的整體目標(biāo)和基本要求。另外，虛擬電廠依靠的技術(shù)基礎(chǔ)是通信技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)和智能計(jì)量技術(shù)[28-29]，這也是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)。

(2)VPP可實(shí)現(xiàn)可再生能源安全高效的利用。VPP利用先進(jìn)的通信技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測用電側(cè)消耗的功率，結(jié)合天氣情況，預(yù)測并控制發(fā)電側(cè)的輸出功率[30]，并通過能源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等更高層面的軟件構(gòu)架實(shí)現(xiàn)多個(gè)DER的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)資源的安全高效利用。另外，我國新能源資源蘊(yùn)藏量巨大，VPP可為消納新能源提供絕佳的技術(shù)手段，減少傳統(tǒng)能源的燃燒，實(shí)現(xiàn)能源的清潔利用。

(3)VPP的建設(shè)可大大提高傳統(tǒng)能源的利用效率，同時(shí)，也可降低電網(wǎng)運(yùn)行成本。在VPP建設(shè)過程中，鑒于用戶在設(shè)計(jì)產(chǎn)品，體驗(yàn)產(chǎn)品和口碑傳播等方面發(fā)揮的重要作用，可知，VPP的建設(shè)讓電力信息更加透明化，能源消費(fèi)者的話語權(quán)大大增加。VPP在運(yùn)行過程中，要求電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)“以用戶為中心”，開放能源生產(chǎn)消費(fèi)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，讓消費(fèi)者能夠有權(quán)自主選擇所消費(fèi)的電力來源；同時(shí)還可以讓消費(fèi)者一方面能消費(fèi)全網(wǎng)電能，還可以利用自家新能源電站生產(chǎn)的電力，且在滿足自家電力充足時(shí)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)外銷。因此，VPP在提高能源電力系統(tǒng)效率的同時(shí)，又在一定程度上降低了電力生產(chǎn)和銷售成本。

(4) VPP的建設(shè)有助于完善我國的電力市場體制，加快能源市場改革，打破電力壟斷現(xiàn)狀。VPP不但可以整合優(yōu)化分布式能源，而且還參與電力市場運(yùn)營過程，虛擬電廠在我國的建設(shè)，有助于實(shí)現(xiàn)建立多元化能源供應(yīng)體系、抑制不合理消費(fèi)、實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置、高效利用和自由買賣等目標(biāo)。VPP利用配套的調(diào)控技術(shù)、通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類DER的整合調(diào)控[31-32]，在保證能量管理系統(tǒng)安全穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)主體的利潤最大化，這將從根本上改變可再生能源發(fā)電依靠國家補(bǔ)貼，在電力營銷中毫無優(yōu)勢(shì)的被動(dòng)局面。

4.2 有待解決的關(guān)鍵問題

目前，我國對(duì)VPP的研究尚處于初級(jí)階段，若在國內(nèi)構(gòu)建VPP，需結(jié)合我國整體的工業(yè)水平與特有的氣候、地理、可再生能源類型等相關(guān)自然條件，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)VPP的結(jié)構(gòu)和功能配置。因此，發(fā)展符合中國國情的，安全高效的VPP還將面臨以下難題：

(1)在技術(shù)方面，VPP需要研發(fā)配套的軟硬件技術(shù)，包括：配套的高級(jí)量測體系、強(qiáng)大的可視化界面和運(yùn)行決策平臺(tái)[33]。虛擬電廠交易的基礎(chǔ)是對(duì)該區(qū)域內(nèi)發(fā)電設(shè)備特性以及負(fù)荷特性的準(zhǔn)確把握，預(yù)測技術(shù)的好壞直接影響虛擬電廠運(yùn)營的結(jié)果，而準(zhǔn)確預(yù)測技術(shù)需依靠配套的高級(jí)量測體系。另外，在能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息和數(shù)據(jù)的經(jīng)營是能源和電力企業(yè)的重要核心競爭力。通過利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電力企業(yè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)消費(fèi)者的消費(fèi)行為深入洞察，并可為消費(fèi)者提供精準(zhǔn)的消費(fèi)和營銷服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)效能最大化、污染最小化。然而負(fù)荷信息不全和參數(shù)不準(zhǔn)一直是電力系統(tǒng)仿真分析和能量管理的重要問題，另外，如何制定通信標(biāo)準(zhǔn)，也將是面臨的挑戰(zhàn)。

(2)在經(jīng)濟(jì)效益方面，因?yàn)閂PP參與電力市場交易，運(yùn)營商最關(guān)心的是怎樣獲得最大的收益。傳統(tǒng)大型電廠的發(fā)電計(jì)劃和優(yōu)化相對(duì)來說簡單，然而對(duì)于整合了大量分布式發(fā)電、儲(chǔ)能模塊和負(fù)荷單元的虛擬電廠而言，其發(fā)用電的不確定性、用戶的用電習(xí)慣、儲(chǔ)能的技術(shù)限制、電能與熱能交互的限制、不同發(fā)用電單位的優(yōu)先級(jí)確定以及隨時(shí)匹配的要求[34]，都對(duì)VPP的運(yùn)營收益帶來挑戰(zhàn)。

(3)在管理方面，需鼓勵(lì)各方積極參與。第一，VPP實(shí)施需要大量DG所有者的支持，這就需要相關(guān)部門積極宣傳VPP的益處，并出臺(tái)政策鼓勵(lì)用戶參與VPP的建設(shè)，形成有利于VPP發(fā)展的輿論氛圍與環(huán)境。第二，探索建立有利于調(diào)動(dòng)電網(wǎng)企業(yè)參與積極性的市場機(jī)制，加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)改造項(xiàng)目管理和投資管理，建立健全評(píng)價(jià)考核機(jī)制，建立“政府主導(dǎo)、企業(yè)參與、上下聯(lián)動(dòng)、協(xié)同推進(jìn)”的常態(tài)協(xié)調(diào)機(jī)制，可加大政府的補(bǔ)貼力度，制定相關(guān)的優(yōu)惠措施，引導(dǎo)和推動(dòng)電網(wǎng)企業(yè)從售電服務(wù)向?yàn)殡娏τ脩籼峁┚?xì)化節(jié)電服務(wù)的轉(zhuǎn)變，使其更好地發(fā)揮在優(yōu)化供需雙側(cè)資源配置方面的作用。

5 結(jié) 論

虛擬電廠實(shí)際上是一類特殊的智能化電廠，通過先進(jìn)的通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)與用電側(cè)的信息智能融合，提高了電能利用率。總的來說，我國的虛擬電廠建設(shè)尚處于初級(jí)階段，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大面積展開，鑒于虛擬電廠是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要功能模塊，是建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的最佳切入口，因此，虛擬電廠建設(shè)也迫在眉睫。虛擬電廠具有諸多傳統(tǒng)發(fā)電廠無法比擬的優(yōu)勢(shì)，在我國將有廣闊的應(yīng)用空間。

[1]范松麗，艾芊，賀興.基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃的虛擬電廠調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(16)：4025-4034. FAN Songli，AI Qian，HE Xing.Risk analysis on dispatch of virtual power plant based on chance constrained programming [J].Proceedings of the CSEE，2015，35(16): 4025-4034 .

[2]趙海，蔡巍，王進(jìn)法，等.能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與拓?fù)淠Ｐ蚚J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，30(11)：31-37. ZHAO Hai，CAI Wei，WANG Jinfa，et al.An architecture design and topological model of inter grid [J].Transactions of China Electrotechnical Society，2015，30(11)：31-37 .

[3]劉開俊.能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路徑探究[J].電力建設(shè)，2015，36(10)：5-10. LIU Kaijun.Development path exploration of energy interment [J].Electric Power Construction，2015，36(10)：5-10.

[4]MOUTIS P，HATZIARGYRIOU N D.Decision trees-aided active power reduction of a virtual power plant for power system over-frequency mitigation[J].IEEE Transactions on Industrial Informatics，2015，11( 1)：251-261.

[5]劉吉臻，李明揚(yáng)，房方，等.虛擬發(fā)電廠研究綜述[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(29)：5103-5111. LIU Jizhen，LI Mingyang，F(xiàn)ANG Fang，et al.Review on virtual power plants[J].Proceedings of the CSEE，2014，34(29): 5103-5111.

[6]HRVOJE P，IGOR K，TOMISLAV C.Virtual power plant mid-term dispatch optimization[J].Applied Energy，2013，1(1)：134-141.

[7]MALAHAT P，SEIFI H，SHEIKH M K.Decision making of a virtual power plant under uncertainties for bidding in a day-ahead market using point estimate method[J].International Journal of Electrical Power & Energy Systems，2013，44(1)：88-98.

[8]陳春武，李娜，鐘朋園，等.虛擬電廠發(fā)展的國際經(jīng)驗(yàn)及啟示[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37(8)：2258-2263. CHEN Chunwu，LI Na，ZHONG Pengyuan.Review of virtual power plant technology abroad and enlightenment to China[J].Power System Technology，2013，7(8)：2258-2263.

[9]張小平，李佳寧，付灝.配電能源互聯(lián)網(wǎng)：從虛擬電廠到虛擬電力系統(tǒng)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(14)：3532-3540. ZHANG Xiaoping，LI Jianing，F(xiàn)U Hao.Distribution power & energy internet: From virtual power plants to virtual power systems [J]，Proceedings of the CSEE，2015，35(14)：3532-3540.

[10]XIN Huanhai，GAN Deqiang，LI Naihu，et al.Virtual power plant-based distributed control strategy for multiple distributed generators[J].IET Control Theory & Applications，2013，7(1)：90-98.

[11]季陽.基于多代理系統(tǒng)的虛擬發(fā)電廠技術(shù)及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2011. JI Yang.Multi-agent system based control of virtual power plant and its application in smart grid [D].Shanghai：Shanghai Jiao Tong University，2011.

[12]鄒云陽，楊莉.基于經(jīng)典場景集的風(fēng)光水虛擬電廠協(xié)同調(diào)度模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39(7)：1855-1859. ZOU Yunyang, YANG Li. Synergetic dispatch models of a wind / PV / hydro virtual power plant based on representative scenario set [J].Power System Technology，2015，39(7)：1855-1859. [13]LIU Yun, XIN Huanhai, WANG Zhen, et al. Control of virtual power plant in microgrids: A Coordinated approach based on photovoltaic systems and controllable loads [J].IET Journals & Magazines，2015，9(10)：921-928.

[14]MICHELE B，ANDREA D P.Emission calculation methodologies for CHP plants[J].Energy Procedia，2012(14)：1323-1330.

[15]TAHERI H，GHASEMI H，RAHIMI K A，et al.Modeling and optimized scheduling of virtual power plant[C]//19th Iranian Conference on Electrical Engineering.Tehran，Iran：Shahid Beheshti University，2011：1-6.

[16]BéGUIN A，NICOLET C，KAWKABANI B，et al.Virtual power plant with pumped storage power plant for renewable energy integration[C]//Electrical Machines (ICEM)，Berlin：IEEE，2014：1736-1742.

[17]衛(wèi)志農(nóng)，余爽，孫國強(qiáng)，等.虛擬電廠的概念與發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(13)：1-9. WEI Zhinong，YU Shuang，SUN Guoqiang，et al.Concept and development of virtual power plant[J].Automation of Electric Power Systems，2013，37(13)：1-9.

[18]GALE H，JOHN S.What are virtual power plant[J].Electricity Today，2012，25(8)：16-17.

[19]PUDJIANTO D，RAMSAY C，STRBAC G.Virtual power plant and system integration of distributed energy resources[J]. IET Renewable Power Generation，2007，1(1)：10-16.

[20]ROBERT P. The rise of the virtual power plant[J].Power，2012，156(7)：8-10.

[21]林川，趙海，劉曉，等.能源互聯(lián)網(wǎng)路由策略研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，30(11)：37-44. LIN Chuan, ZHAO Hai, LIU Xiao, et al. Research on routing strategy for inter grid[J].Transactions of China Electrotechnical Society，2015，30(11)：37-44.

[22]MASHHOUR E，MOGHADDAS-TAFRESHI S M.A review on operation of micro grids and virtual power plants in the power markets[C]//The 2nd International Conference on Adaptive Science and Technology.Accra，Ghana：IEEE，2009：273-277.

[23]SOTER S， BERTLING F.Adjustable converter for injection of fuel cell power as a part of a virtual power plant [C]//IEEE 35th Annual Power Electronic Specialists Conference. Aachen，Germany：IEEE, 2004: 1988-1990.

[24]衛(wèi)志農(nóng)，余爽，孫國強(qiáng)，等.虛擬電廠歐洲研究項(xiàng)目述評(píng)[J]，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37(21)：196-202. WEI Zhinong，YU Shuang，SUN Guoqiang，et al.Review on european research projects of virtual power plan[J]，Automation of Electric Power Systems，2013，37(21)：196-202.

[25]TOMASZ B，PIOTR C.Presentation of a virtual power plant environment and its application with combined first-principle and data-driven models intended for the diagnostics of a power plant[J].Simulation，2012，88(2)：167-179.

[26]Project interim report [R / OL].

[2015-08-20].http: //www.web2energy. com /.][27]FENN B，HOPP O，AHNER M.Advanced technologies of demand side integration by VPPs and through smart metering in households-experiences from a lighthouse project [C]//CIGRE 2012，Paris, France: CIGRE, 2013：26-31.

[28]ANDERSON P，POULSEN B，DECKER M，et al.Evaluation of a generic virtual power plant framework using service oriented architecture[C]//2nd IEEE International Conference on Power and Energy.Baharu，Malaysia: IEEE，2008：1212-1217.

[29]PUDJIANTO D, RAMSAY C，STRBAC G.Virtual power plant and system integration of distributed energy resources[J].IET Renewable Power Generation，2007，1(1)：10-16. [30]RUIZ N，COBELO I，OYARZABAL J.A direct load control model for virtual power plant management[J].IEEE Transactions on Power Systems，2009，24(2)：959-966.

[31]ISHCHENKO A，KLING W，MYRZIK J.Control aspects and the design of a small-scale test virtual power plant[C]//2009 IEEE Power & Energy Society General Meeting.Calgary，AB，Canada：IEEE Power & Energy Society，2009：1-8.

[32]楊志淳，樂健，劉開培，等.基于多智能體的含虛擬發(fā)電廠配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性協(xié)調(diào)控制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33(11)：32-37. YANG Zhichun，LE Jian，LIU Kaipei，et al.Coordinative voltage stability control based on multi-agent theory for distribution network with VPP [J].Electric Power Automation Equipment，2013，33(11)：32-37.

[33]RAHIMI-KIAN A, GHASEMI H, ALIZADEH B. Optimal operation of a virtual power plant with risk management[C]//Innovative Smart Grid Technologies (ISGT)，Washington， DC：IEEE，2012：1-7. [34]DELNOOZ A, SIX D，KESSELS K，et al. E-harbours：Identification and analysis of barriers for Virtual Power Plants in harbour regions[C]// 29th International Conference on the European Energy Market (EEM). Florence：IEEE, 2012：1-6.

(編輯 蔣毅恒)

Operation Mode of Virtual Power Plant in Energy Internet and Its Enlightenment

WEI Xiangxiang1, YANG Dechang1, YE Bin2

(1.College of Information and Electrical Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China;2.State Grid Anhui Economic Research Institute, Hefei 23000, China)

Nowadays, the global energy internet is popular, and building the VPP (virtual power plant) is an important step to construct the global energy internet and an important means to relieve the energy shortages and environmental pollution in China. Therefore, it’s really important to understand and grasp the key technologies and operation principles of VPP. The purpose of this paper is to provide the theoretical and practical experience for the VPP construction in China by analyzing its operating mode. Firstly, based on the statement of VPP in other literatures, the detail concept and typical features of VPP are definitely summarized, and according to the different functions, the VPP is divided into two categories: CVPP (commercial virtual power plant) and TVPP (technical virtual power plant). Then, the relationships between energy internet and VPP are expounded in detail from different perspectives, such as physical structure, information model, market roles and so on. And then, we summary the operation principle and condition of the typical demonstration project of VPP in Germany. An last, according to the current development level of power distribution system and the relevant policies of power system reform in China, we discuss the application prospect of VPP in China, and propose the suggestions on the key issues to be resolved, which can provide a theoretical basis for the builders and decision maker of VPP.

renewable energy; virtual power plant; energy internet; power system reform

國家青年科學(xué)基金項(xiàng)目(51407186)

TM 76

A

1000-7229(2016)04-0001-09

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.04.001

2015-12-28

魏向向(1990)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)和配電網(wǎng)故障選線技術(shù);

楊德昌(1983)，男，博士，副教授，研究方向?yàn)橹鲃?dòng)配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)和微型能源系統(tǒng)的容量配置;

葉斌(1977)，男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃、新能源接入等方面的技術(shù)研究工作。

Project supported by Scientific Funds for Young Scientists of China(51407186 )