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。     

基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂

新型电力系统的建设与发展对电网的安全稳定运行提出了更高的要求,虚拟电厂（VPP）作为一种高级能源组网形态,可有效增强电网的灵活调节能力。首先,提出基于云-边-端协同控制的综合型虚拟电厂架构,分为就地层、边缘层和集中控制层,分层分区对分布式能源（DER）进行整合与控制;其次,分析VPP参与调峰、调频和调压等电力辅助服务的运行模式,构建考虑调度成本和调节性能的数学模型;然后,剖析VPP参与电网紧急控制的可能性,并讨论VPP与稳控系统的交互逻辑;最后,指出VPP发展的重要意义及其未来的研究方向。     

考虑污染物排放约束的传统电厂与虚拟电厂间环境经济调度模型

为有效实现分布式能源(distributed energy resource,DER)单元参与电力系统能源市场,深度挖掘负荷侧灵活供能潜力,首先建立虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为管理运行分布式能源的代理模型,并基于组件特性分析对虚拟电厂的外特性进行了量化;然后基于当前电力行业面临的经济环境热点问题,建立了考虑污染物排放约束的传统电厂(conventional power plant,CPP)和虚拟电厂间的环境经济调度(environmental economic dispatch,EED)二阶约束二阶规划(quadratically constraint quadratic programming,QCQP)模型;接着介绍了CPLEX优化引擎和YALMIP软件包的功能,并采用建模与求解解耦的方式来求解模型;最后对改进10机系统进行仿真计算,验证了所提模型的有效性和正确性。     

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。     

虚拟电厂配电网复杂网络的能效分析研究

电力系统的发展趋势已逐步向分布式能源(DES)靠拢,作为聚合众多分布式电源的方式之一,虚拟电厂(VPP)具有重要的研究价值。研究VPP在电网中的可观性与可测性,可提高VPP友好交互性,为其大规模接入电网奠定基础。因此,文中对含VPP的配电网进行复杂网络建模,用复杂网络理论中的平均路径指标来评估含VPP配电网的输电能效,并在实际69节点的配电网拓扑结构下,对有权值与无权值两种情况的能效指标进行分析,研究了VPP与配电网的接口和配电网中VPP的数量变化对能效指标的影响。并进一步分析了微网与虚拟电厂同时接入配电网不同节点时平均路径的变化情况。     

基于自适应虚拟阻抗的交流微电网无功功率—电压控制策略

微电网作为分布式电源的有效载体,是分布式能源合理利用的有效途径。而在微电网中,由于物理线路阻抗不匹配等因素的影响,传统的下垂控制难以合理分配无功功率。为了改善无功分配的精度,提出一种基于自适应虚拟阻抗的微电网无功功率—电压控制策略。该方案在传统的虚拟阻抗基础上叠加自适应项,从而修改电压参考值;同时,通过电压恢复机制来补偿由此造成的输出电压的降低。仿真和实验结果实现了负荷有功和无功功率的合理均分,从而验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

虚拟电厂发展的国际经验及启示

新型发电资源的并网运行,有效解决了能源及环境问题,同时对电力系统带来了新的挑战。为了更有效地运用这些分布式发电资源,引入了虚拟电厂概念。基于对国内外相关研究的综合分析,明确界定了虚拟电厂的概念及特征,根据外部电力市场环境的不同将虚拟电厂分为基于技术目标和基于市场目标的两种虚拟电厂,并重点分析了国外典型虚拟电厂项目的核心技术和实施情况。分析结果表明,在电力系统改革中,需要更为先进的能源整合技术,而虚拟电厂技术则为科学整合配电侧的分布式能源资源提供了可能,并已在不同国家取得了显著成果。最终,综合考虑中国电力工业和电网技术发展趋势,分析虚拟电厂在中国的发展前景,提出促进虚拟电厂发展的相关建议,为行业主体、宏观规划和决策者提供决策依据。     

一种考虑经济最优的虚拟电厂系统

大规模、高比例的分布式能源和储能接入电网,极大地增加了电网的运行风险.虚拟电厂能够整合各种分布式电源、负荷和储能资源,参与电力的供需调节.基于物联网的应用场景,开发了一套支持边缘计算的虚拟电厂系统,提出了一种考虑储能、光伏发电和浮动电价的经济最优化模型,并通过两个案例验证了解决方案的有效性.与传统的虚拟电厂系统相比,该解决方案具有即插即用物联网的特性,并支持接入外部市场数据,具有灵活的操作性和扩展性。     

基于次梯度投影分布式控制法的虚拟电厂经济性一次调频

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是解决大量分布式电源(distributed generation,DG)接入电网调控运行的有效手段。分布式电源通过虚拟电厂参与电力系统的辅助服务市场,为电网提供调峰调频等辅助服务并从中获利,实现电网与分布式电源用户的双赢。文章在基于稀疏通信和点对点信息交互的全分布式协调控制方式的基础上,提出了基于次梯度投影分布式控制的虚拟电厂经济性一次调频方法,在保证自身运行成本最小化的前提下实现虚拟电厂的一次频率控制,提高了其并网友好性和对电网的频率支撑水平。相比传统下垂控制能够实现最优功率分配,避免竞争控制,相比一般分布式次梯度法能够更好地处理分布式电源功率限值的问题,并对通信时延具有较好的适应性。     

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。     

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。     

虚拟电厂技术发展趋势

随着分布式能源的快速发展,电力系统发电侧呈现出分散式的发电模式,负荷侧由于电动汽车的快速推广使得系统负荷快速增加,但分布式发电及电动汽车、储能、可控负荷等分布式能源作为独立个体,规模小、布局分散,导致经济性不能得到保障,为此虚拟电厂的概念应运而生.本文全面分析了虚拟电厂的概念、作用、技术架构,并提出了虚拟电厂亟需解决的...     

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。     

考虑电能交互共享的虚拟电厂集群多时间尺度协调运行策略

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为整合“源-荷-储”多环节资源的新一代智能控制技术,能够打破地域限制,实现广域范围内的能源互联共享。为应对同一区域内不同VPP“源-荷”资源差异性,解决分布式可再生能源(distributed renewable energy,DRE)波动性与用电行为不确定性造成的功率实时平衡问题,引入集群服务商对包含多类型VPP的集群进行合理管控,构建包含多异质DRE、可控机组、储能、电动汽车以及可控负荷的VPP集群系统架构。对VPP集群内部电能互济进行独立定价以激励VPP参与联合调度,针对随机变量可预测性和累积误差随决策时间推进逐步增加的特性,建立包含日前协调调度与日内滚动优化的两阶段联合优化模型,日前阶段侧重于多VPP集群参与外部市场交易和内部电能互济,日内阶段侧重于VPP功率平衡降低偏差,形成多VPP间电能共享交互的多时间尺度调度策略;最后,以整合不同分布式能源的多VPP集群系统为例进行仿真分析,结果表明,通过多VPP协调互动和多时间尺度滚动优化,有效改善VPP集群系统电能均衡问题,显著提升整体运行经济性。