虚拟电厂运营

随着极端天气频发，温度敏感负荷用电逐年攀升，温度敏感负荷作为虚拟电厂优质的调控资源，亟须分析气象变化对于此类负荷的影响，由于叠加极端高温、大规模寒潮等异常天气的影响，温度敏感负荷波动剧烈，常规分析预测方法难以适应极端气象场景。针对寒潮天气下温度敏感负荷样本数据及预测精度不足的问题，提出寒潮天气小样本条件下的温度敏感负荷日最大负荷预测方法。该方法先采用时序对抗生成网络（TimeGAN）扩充寒潮期间小样本数据，再采用卷积-长短时记忆神经网络（CNN-LSTM）对寒潮期间的日最大负荷进行预测。以国内某省近两年迎峰度冬期间数据进行模型验证，结果表明所提模型优于其他模型的预测结果，在验证集上日最大负荷的预测精度为99.5%。

制定合理有效的电价策略和电动汽车充放电策略，可以为电网的经济稳定运行提供保障。文章综合考虑负荷用户、虚拟电厂运营商和上层电网利益，建立了以平抑净负荷功率波动为目标的价格型需求响应实时电价模型，通过引入多种群交互、模拟退火、最优个体扰动等机制对粒子群算法进行改进，并利用算法进行求解得到实时电价方案；然后结合住宅区电动汽车时移特性，在虚拟电厂两日的经济调度时间尺度上，考虑虚拟电厂和电动汽车用户利益建立优化调度模型。算例分析表明所述策略提高了虚拟电厂运行的稳定性、经济性，减少了与上层电网的平均交互电量和峰谷差。

商业模式方面，目前国内的虚拟电厂还处在商业模式的探索阶段。（1）从虚拟电厂的收益来源来说，已经开展的虚拟电厂业务模式主要以邀约型需求响应为主，盈利模式来源于响应补贴。但是需求响应属于偶发交易，在电网供需调节存在困难时触发，具有交易频次不确定的特点，无法构成虚拟电厂运营商主要盈利模式。随着中长期市场、现货市场、绿电交易市场、辅助服务市场等逐步放开，虚拟电厂可作为一个市场主体全面参与到市场中，主要盈利模式除了需求响应，还包括辅助服务交易、电力现货交易等。（2）从虚拟电厂成本来说，除了平台与设备建设等前期固定成本外，不同类型虚拟电厂运营模式对应的运维成本差别较大。由于虚拟电厂运营平台一方面对接电力交易中心，另一方面对接各类资源聚合商，组织资源主体参与各类电力市场交易，并完成相关结算和利益分配。所以运营平台对不同资源组合的定价机制、利益分配机制的设计与创新，是激发各类用户侧资源积极参与虚拟电厂，提高虚拟电厂整体效益的关键。虚拟电厂建设的顶层设计方面，应从国家层面加快制定和发布虚拟电厂政策文件，结合“双碳”目标推进路线、新型电力系统建设要求和相关技术发展趋势，从管理要求、技术参数、运营模式等方面，加快制定虚拟电厂系列标准规范，构建完整的技术体系，推动虚拟电厂发展规划，结合新型电力系统建设规划和不同地区资源禀赋，明确虚拟电厂在各阶段的发展重点，推动我国虚拟电厂有序发展，将需求侧资源与发电侧资源调节能力等同，发挥虚拟电厂对“双碳”目标实现的积极作用。“双碳”目标实现进程的达峰期、平台期、下降期，新型电力系统建设对应分为加速转型期、总体形成期和巩固完善期，虚拟电厂发展的邀约期、交易期和自治期与“双碳”路径和新型电力系统建设可以有机结合。

为有效缓解三北地区高比例可再生能源并网所存在的大规模弃风问题，将火电机组、热电联产机组、光热电站、风电厂和电热负荷聚合为虚拟电厂。首先采用场景分析法对日前风光场景进行随机优化，降低风光预测误差；利用综合需求响应机制充分调动电热柔性负荷资源。然后综合考虑系统运行成本、弃风成本和需求响应成本构建虚拟电厂(virtual power plant，VPP)系统日前调度优化模型，并在多种运行模式下求解以获得最优日前调度计划。最后通过算例分析验证所提方案在提高系统经济性的同时能有效促进风电消纳。

深度强化学习算法以数据为驱动，且不依赖具体模型，能有效应对虚拟电厂运营中的复杂性问题。然而，现有算法难以严格执行操作约束，在实际系统中的应用受到限制。为了克服这一问题，提出了一种基于深度强化学习的改进深度Q网络（improved deep Q-network，MDQN）算法。该算法将深度神经网络表达为混合整数规划公式，以确保在动作空间内严格执行所有操作约束，从而保证了所制定的调度在实际运行中的可行性。此外，还进行了敏感性分析，以灵活地调整超参数，为算法的优化提供了更大的灵活性。最后，通过对比实验验证了MDQN算法的优越性能。该算法为应对虚拟电厂运营中的复杂性问题提供了一种有效的解决方案。

平台服务虚拟电厂运营商、负荷聚合商、工业企业、公共机构等用户，实现电动汽车、移动通信基站、数据中心、楼宇空调、冷链、储热、具备调节能力的大用户、储能等分散资源高效聚合，提供资源聚合、运行监测、优化调控等功能，支撑需求响应、辅助服务、现货交易等业务场景，实现终端负荷的高弹性控制、多元互动以及低碳经济运行。

虚拟电厂成为推动新型电力系统建设、实现“双碳”目标的重要手段，而虚拟电厂智慧运营管控平台系统则可有效地实现对虚拟电厂灵活可调资源的管理和监控。从系统框架和综合功能角度对虚拟电厂智慧运营管控平台进行了总体阐述，首先，在分析虚拟电厂运营管控框架和参与市场框架的基础上概述虚拟电厂能源生态系统；基于平台体系框架和平台结构框架2个方面特征，分析了虚拟电厂智慧运营管控平台系统框架；从功能结构蓝图、功能物理结构、功能场景应用3个方面分析了虚拟电厂智慧运营管控平台的综合功能。

宁夏自治区发改委日前发布了《虚拟电厂建设工作方案（试行）》，文件提出：自治区虚拟电厂建设工作按照“总体设计、分步实施、试点推进”的原则，借鉴国内外虚拟电厂建设经验，结合宁夏实际情况，构建虚拟电厂管理机制，建设虚拟电厂运营管理平台，聚合分布式电源、储能与可调节负荷等资源，打造虚拟电厂示范工程，通过市场机制引导，提高电力资源优化配置能力和系统运行效率，有效提升负荷侧可调资源的响应及聚合能力。

​近日获悉，国网山东省电力公司自主研发的虚拟电厂运营服务平台已接入虚拟电厂。

传统的发电站，例如火电站，在发电时为应对不断频繁波动的负荷，采用了中心化的自动发电控制和自动经济调度技术。通过该技术实现了在一定负荷波动范围内，多个发电站的多个机组可以基于负荷变化自动协调机组发电功率，下调功率的发电厂也会获得相应的补偿，在平衡源荷端的同时保证了各方利益的公平分配。而新能源发电站，例如分布式光伏电站，大多分散且缺乏统一协调，并且在发电时，发电功率依赖于自然现象，受不可控因素的影响，难以主动调节。为保证源荷端的平衡稳定，需要探索通过统一协调新能源发电站和调整用户侧的负荷实现源荷端的平衡，在维持电网稳定运行的同时保证效率和经济性。基于区块链和智能合约技术构建的虚拟电厂，打通多个原本相互割裂的新能源发电站、储能设施和用户端可控负荷，深度感知源网荷储，制定全局最优调控策略，以公平透明的方式促成多个不同能源之间的多能互补、提高可调控容量占比和可再生能源并网友好水平。