能源互网下虚拟电厂调度及市场竞价综述

通过聚合、协调控制可再生能源、柔性负荷、电动汽车等分布式资源,VPP(虚拟电厂)可以实现不同资源的出力互补,将有效降低新能源大规模并网对电力系统运行稳定性的影响,是推动可再生能源发展的有效途径。同时,虚拟电厂可以为分布式资源参与电力市场提供有效方案。从电力市场的角度出发,首先基于能源互联网"能量-信息-经济"三元驱动理念,介绍虚拟电厂的基本架构;针对VPP内部分布式资源管理模式,对VPP的3种控制方式进行分析及总结,重点介绍VPP内部资源的调度机制。然后,针对VPP参与电力市场竞价的问题,从时间尺度、优化模型、不确定性因素三方面梳理国内外相关研究。最后,对VPP的未来发展趋势及研究方向进行了分析和总结。     

澳大利亚虚拟电厂发展概况与经验启示

近年来,澳大利亚虚拟电厂蓬勃发展,项目规模不断扩大,被认为是澳大利亚国家电力市场未来能源结构的重要组成部分,其虚拟电厂发展经验对中国新型电力系统建设具有一定的借鉴意义。首先,从政策出台、机制设计、技术发展、试点示范等方面总结了澳大利亚虚拟电厂的发展经验。然后,具体分析了澳大利亚虚拟电厂参与电力现货市场、辅助服务市场的运行情况,并介绍了澳大利亚虚拟电厂示范项目建设背景、系统架构及运营收益。最后,结合中国国情,从机制设计、技术创新、试点示范等方面对中国建设虚拟电厂提供发展建议和参考经验。     

虚拟电厂的概念与发展

首先分析了虚拟电厂的产生背景,给出了虚拟电厂的不同文献定义,并提炼出虚拟电厂的核心思想。在此基础上,结合微网的研究,分析比较了虚拟电厂与微网的主要区别;详细阐述了虚拟电厂的关键技术,其中包括协调控制技术、智能计量技术以及信息通信技术;同时按虚拟电厂功能的不同,将其划分为商业型虚拟电厂和技术型虚拟电厂两大模块,并基于此对虚拟电厂的运行框架进行了详细解释。结合中国电力工业的发展现状,对虚拟电厂在中国的发展前景和开展形式进行了探讨。最后,对虚拟电厂未来研究的重点方向进行了展望。     

计及潮汐电站的虚拟电厂优化调度

多种分布式电源接入电网给电力系统的调度带来了很多不确定性,为此引入虚拟电厂以提高包含分布式能 源的电力系统稳定性.潮汐能作为一种分布广泛的可再生能源,有大规模利用的前景,故提出了计及潮汐电站的虚拟 电厂,通过虚拟电厂和潮汐电站的联合运行,优化虚拟电厂各分布式能源的出力.仿真结果表明了其模型的合理性, 且能够获得更好的稳定性和经济效益.     

虚拟电厂供电可靠性管理策略研究及评估

讨论高分布式能源（DERs）渗透场景下,通过虚拟电厂（VPP）管理DERs的智能配电网供电可靠性问题。首先提出VPP可靠性管理策略,包括VPP运营管理和DERs分组优化模型。然后在信息物理融合框架下,设计可靠性评估方法,分析该管理策略对供电可靠性的影响。最后通过基于IEEE33节点的改进算例,验证提出的VPP可靠性管理策略和评估方法,得出VPP对DERs的分组协同优化可使系统在故障期间更经济可靠运行,因此是未来提升配电网供电可靠性的重要平台之一。     

基于主从博弈的含电动汽车虚拟电厂协调调度

电动汽车作为配电网中最为重要的主动负荷,其充电优化管理成为目前售电侧开放下的重点研究领域之一。而虚拟电厂作为电网分布式能源管理的重要解决方案,其传统定义侧重于在发电侧聚合小容量分布式能源以提高可再生能源在电网中的消纳程度。结合售电侧开放下的电力市场改革需求,文中提出以虚拟电厂作为售电实体参与电动汽车充电管理的协调调度优化模型。在能量市场交易模型中,虚拟电厂作为分布式能源与电动汽车的聚合代理商参与电力市场电能申报与交易;在主从博弈模型中,虚拟电厂通过主从博弈制定合理的售电价格引导电动汽车的有序充电入网,并通过协调调度集中整合优化分布式能源。算例分析表明,通过虚拟电厂的集中优化管理可以有效实现分布式能源与电动汽车的能源互补并提升整体运行经济性。     

虚拟电厂的最优能量调度模型研究

虚拟电厂作为分布式电源、可控负荷以及储能装置的集合,对外呈现为一个特殊电厂,参与电力市场交易。研究虚拟电厂中最优能量调度模型,在最大收益目标下,提出相应的运行限制条件,使用优化算法求解最优调度策略,获取最大收益,合理安排分布式电源的出力,蓄电池的充放电以及可控负荷的投切,并与电力市场进行电能交易。通过改进的遗传算法对算例进行求解,结果表明该策略在满足限制条件下可以取得较好的经济收益。     

虚拟电厂欧洲研究项目述评

虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。     

“双碳”目标下虚拟电厂关键技术与建设现状

虚拟电厂技术能够实现分布式资源的有效聚合和协调控制,从而降低电力系统运行的碳排放量,提高可再生能源消纳量,已成为推动“双碳”目标实现的有效途径。首先,从智能计量、信息通信和协调控制3项虚拟电厂关键技术出发,介绍了虚拟电厂技术概况及研究现状;然后,针对虚拟电厂对“双碳”目标的推进作用,分别介绍了面向碳减排和新能源消纳的虚拟电厂调度方式;最后,介绍了上海、江苏和浙江某市3家不同类型虚拟电厂的建设现状,分析了多种因素对虚拟电厂关键技术及低碳调度方式选择的影响。结果表明,应从智能计量、信息通信和协调控制3个维度继续发展虚拟电厂,并根据负荷特点、资源分布等因素合理选择虚拟电厂关键技术及低碳调度方式。     

基于能源路由器的多区域虚拟电厂优化调度

为避免风、光、热等资源浪费,建立了在风、光电全消纳情况下,基于能源路由器的多区域虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)优化调度模型,该模型包含风电、光伏、电动汽车(Electric Vehicles,EVs)、垃圾焚烧电厂、燃气轮机、电转气(Power to Gas,P2G)技术以及需求响应。以改进的IEEE 9节点系统为例,利用MATLAB求解模型,得到不同场景下调度模型的净运行利润。算例分析表明:VPP通过同时参与电力市场、加装余热回收装置和烟气联合处理装置、P2G技术及各区域间电能互补,极大地提高了能源利用率,同时使得VPP净运行利润增大。     

虚拟电厂下计及分布式风电与储能系统的电力系统优化调度

清洁的可再生能源在电力系统中的渗透率不断提升。随着智能电网技术的发展,越来越多的分布式可再生能源接入电力系统运行。风电是最具商业潜力及发展前景的可再生能源之一。该文提出将分布式风电机组与储能设备构成虚拟电厂(virtual power plant,VPP)参与电力系统运行,并建立了计及虚拟电厂的电力系统优化调度模型。模型中同时考虑了功率及备用容量的优化调度,并利用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)对系统运行成本进行风险管理。无须对电网的结构进行改变,虚拟电厂更适用于地理聚集程度较低的可再生分布式能源的调度和管理。同时,相较于常规的风电-储能联合运行模式,基于虚拟电厂的分布式可再生能源调度在降低系统风险的同时也提高了系统运行的经济性。     

基于投资组合理论的虚拟电厂资源优化组合方法

针对虚拟电厂异构资源的优化组合问题,提出了包含需求响应、柔性可控负荷、分布式电源的响应特性模型。以虚拟电厂对互动资源的控制权限为依据,将互动资源响应电量划分为有、无风险资产,将资源响应计划分配问题映射至投资组合理论中资产权重配置问题,以组合风险衡量用户响应电量不确定性,以预期收益最大为目标建立优化组合模型。在此基础上,利用互动资源的分散性,使虚拟电厂向电网提供阻塞管理,并在CIGRE 20 kV中压配电系统上对所提出方法进行验证。算例结果验证了所提模型的实用性。     

商业型虚拟发电厂调度优化策略

虚拟发电厂是实现分布式电源安全、可靠和经济地接入配电网运行的有效模式之一。文中对商业型虚拟发电厂调度优化策略的研究现状进行了综述。首先介绍了虚拟发电厂的概念、控制框架体系和参与的电力市场,从调度优化模型的建立及模型求解等方面就商业型虚拟发电厂参与各种市场的调度优化策略进行了分析,重点就应对不平衡功率调度措施和报价策略进行了详细介绍和评述。最后指出了商业型虚拟发电厂调度优化策略存在的问题和未来发展的方法。     

虚拟发电厂技术探讨

介绍了一种实现大规模可再生能源发电接入电网的虚拟发电厂（VPP）技术。简述了VPP产生的背景,从定义、功能结构、特性以及分类等方面详述了VPP的概况。总结了VPP多个研究方向的研究现状及目前的试验项目,继而讨论了VPP的控制结构及其参与电力市场的运行过程。最后提出了VPP发展亟待解决的技术难题。     

能源互联网中虚拟电厂的运行模式及启示

全球能源互联网方兴未艾,虚拟电厂（virtual power plant, VPP）的建设不仅是全球能源互联网建设中的重要组成部分,也是我国解决资源短缺、环境污染的重要手段,为此,理解和掌握虚拟电厂的关键技术和运行原理具有重要意义。该文旨在分析虚拟电厂的运行模式,可为虚拟电厂在我国的建设提供理论和实践经验。首先,基于现有文献对虚拟电厂的表述,明确了虚拟电厂概念、典型特征,并依据功能不同,将虚拟电厂分为商业型虚拟电厂（commercial virtual power plant , CVPP）和技术型虚拟电厂（technical virtual power plant , TVPP）两大类。其次,从物理结构、信息模型、市场角色等方面详细阐述了能源互联网和虚拟电厂之间的关系。再次,归纳了德国虚拟电厂中典型示范工程的运行原理及运行状况。最后,基于我国当前配电系统的发展水平和电力体制改革的相关政策,展望了虚拟电厂技术在我国的应用前景,并对有待解决的关键问题提出建议,为虚拟电厂的构建者和决策者提供理论依据。     

基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法

随着化石能源的枯竭与其对环境的污染,分布式发电这种经济、环保、灵活的新型发电方式逐渐得到广泛的应用。但分布式电源大量并入电网将带来电能质量问题,影响电网安全稳定运行。虚拟电厂的出现有效解决了这些问题,它通过对分布式电源进行协调优化,减小了分布式电源并网对电网产生的冲击,提高了电网运行稳定性。然而目前虚拟电厂与主网之间的协调研究仍有待深入,因此提出了虚拟电厂与主网之间交互迭代的市场均衡方法,对虚拟电厂的出力与主网的电价迭代求解从而实现收敛。首先,对虚拟电厂的定义与内部主体进行分析,进而将虚拟电厂与主网之间的协调优化表述为两个层次之间的市场均衡问题,提出虚拟电厂与主网交互的双层模型,分别构建以自身成本最小化为目标,计及分布式能源运行约束与电网安全约束的虚拟电厂与主网数学模型,并采用迭代算法对模型进行求解。算例分析表明提出的市场均衡方法在考虑虚拟电厂对主网影响的同时能够有效降低虚拟电厂与主网协调的复杂程度,同时减小运行总成本,提升经济效益。     

含源-荷-储的虚拟电厂经济性优化运行研究

虚拟电厂(VPP)作为一种新兴的能源聚合形式,可以降低风电、光伏等新能源入网时输出功率不确定性对电网安全的影响,提高供电可靠性,是未来新能源并网发展的方向.为提高VPP的调度灵活性,降低发电成本,使VPP获得更好的效益,在以往研究的基础上考虑负荷对VPP的影响,构建了考虑源-荷-储联合运行的VPP经济性优化调度模型,为...     

Optimal Aggregation Approach for Virtual Power Plant Considering Network Reconfiguration

As an aggregator of distributed energy resources (DERs) such as distributed generator, energy storage, and load, the virtual power plant (VPP) enables these small DERs participating in system operation. One of the critical issues is how to aggregate DERs to form VPPs appropriately. To improve the controllability and reduce the operation cost of VPP, the complementary DERs with close electrical distances should be aggregated in the same VPP. In this paper, it is formulated as an optimal network partition model for minimizing the voltage deviation inside VPPs and the fluctuation of injection power at the point of common coupling (PCC). A new convex formulation of network reconfiguration strategy is incorporated in this approach which can guarantee the components of the same VPP connected and further improve the performance of VPPs. The proposed approach is cast as an instance of mixed-integer linear programming (MILP) and can be effectively solved. Moreover, a scenario reduction method is developed to reduce the computation burden based on the k-shape algorithm. Numerical tests on the 13-bus and 70-bus distribution networks justify the effectiveness of the proposed approach.