能源互聯網中虛擬電廠的運行模式及啟示

魏向向，楊德昌，葉斌

(1.中國農業大學信息與電氣工程學院，北京市 100083；2.國網安徽省電力公司經濟技術研究院，合肥市 230000)

能源互聯網中虛擬電廠的運行模式及啟示

魏向向1，楊德昌1，葉斌2

(1.中國農業大學信息與電氣工程學院，北京市 100083；2.國網安徽省電力公司經濟技術研究院，合肥市 230000)

全球能源互聯網方興未艾，虛擬電廠(virtual power plant, VPP)的建設不僅是全球能源互聯網建設中的重要組成部分，也是我國解決資源短缺、環境污染的重要手段，為此，理解和掌握虛擬電廠的關鍵技術和運行原理具有重要意義。該文旨在分析虛擬電廠的運行模式，可為虛擬電廠在我國的建設提供理論和實踐經驗。首先，基于現有文獻對虛擬電廠的表述，明確了虛擬電廠概念、典型特征，并依據功能不同，將虛擬電廠分為商業型虛擬電廠(commercial virtual power plant , CVPP)和技術型虛擬電廠(technical virtual power plant , TVPP)兩大類。其次，從物理結構、信息模型、市場角色等方面詳細闡述了能源互聯網和虛擬電廠之間的關系。再次，歸納了德國虛擬電廠中典型示范工程的運行原理及運行狀況。最后，基于我國當前配電系統的發展水平和電力體制改革的相關政策，展望了虛擬電廠技術在我國的應用前景，并對有待解決的關鍵問題提出建議，為虛擬電廠的構建者和決策者提供理論依據。

可再生能源；虛擬電廠；能源互聯網；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。可再生能源代替傳統化石能源勢不可擋，其中，因分布式電源(distributed energy resources，DERs)具有經濟性好、可靠強、靈活度高、環保性強等特點而成為研究熱點。然而，盡管DERs 優點諸多，但依然存在諸多棘手問題，比如：位置分散、難以實現大規模儲能、發電隨機性大和穩定性低等，在一定程度上限制了其上網運行能力[1]。2015年國務院頒發的40號文件明確指出：“互聯網+”可在很大程度上將互聯網的創新成果與經濟社會各領域實現融合，以期推動技術進步，提升效率和變革組織結構，增加實體經濟的創新能力和生產能力，廣泛形成以互聯網為基礎設施和創新要素的發展新形態。其中，大力推進“互聯網+智慧能源”是保障我國能源安全戰略、加快生態文明建設的必然要求，也是促進我國能源消費革命變革的必然選擇。構建能源互聯網不但是一種集能源生產、消費以及政策體制的重要變革手段，而且還會對人類社會生活方式產生一次根本性革命。基于已有的能源生產消費方式和能源體制不是真正的建設能源互聯網，能源互聯網就是要通過根本性的技術革命，強有力地推動能源的生產、消費、體制變革和結構調整[2-3]。

建立可以統一協調控制的虛擬電廠(virtual power plant, VPP)是實現能源互聯網的重要手段，其本質是把分散在四處、與不同層級的電網相連的新能源電站和儲能等設備集合起來進行集中控制調度并完成市場運營[4]。目前，VPP技術在歐美發達國家有著較為成熟的發展，而我國由于能源體制中發電、輸配電、用電三方的相對獨立，國內尚未形成相關成熟的VPP成套解決技術，VPP基本處于前期研究階段[5]。借助VPP先進的通訊技術、智能量測技術、數據處理技術等，不但可以實現發電側和用電側的實時信息傳遞，打破發電、輸電和用電三方相對獨立的局面，還可以智能控制發電側的行為，當新能源大規模接入電網時，電網可以安全高效地運行。

1 VPP的基本概念、典型特征及分類

1.1 基本概念

VPP的概念的出現已有10余年之久，然而直至目前，國內外仍未對VPP這一概念進行權威或官方的定義。已有的國內外文獻中，均是以不同的項目背景對VPP進行定義[6-9]。文獻[6]中VPP被定義為基于互聯網通信技術，通過整合不同發電機組而形成的企業。文獻[7]基于歐盟VPP的實體項目，VPP被定義為是整合各類分布式能源并表征其參數，并能夠包括分布式能源輸出的網絡影響。文獻[8]通過整合現有文獻和項目，VPP被定義為通過結合分布式發電機組(distributed generation，DG)、可控負荷(dispatchable load，DL)和分布式儲能設施(distributed energy storage，DES)，利用相關的調控技術以及通信技術實現對各類DER進行調控的載體。文獻[9]中提到VPP在一個安全的聯網系統中，依靠軟件系統，實現電力需求方和儲能方的優化調度。

綜上，本文將VPP定義為：通過整合各類DG和DL，利用先進的通信技術、協調控制技術，結合數據分析算法、優化預測算法，實現對發售電側的協調優化運行，達到社會效益與經濟效益的最大化。從廣義上來說，不但可以將發電側的不同類型分布式發電單元聚合在一起，也能將儲能側、需求側可控的負荷有機地結合在一起。從狹義來說，VPP是不同類別，不同數量的電源聚合體。在電網運行過程中，電網運行調度中心不直接控制這些發電機組或儲能裝置，而是通過控制VPP的控制中心實現，該中心以一個整體的形式參與電網的運行和調度[10-11]。

1.2 典型特征

(1)VPP生產的電能具有環保性、可再生性和高效性。VPP通過利用新型可再生能源和節能調控技術，大大降低了對環境的影響。VPP通過建立運行機制，實現傳統能源與新能源之間的互補協同調度，輔助電網的優化運行，以最大程度地抑制新能源電力的隨機波動性，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行調度上的協同性。虛擬發電廠通過控制中心對分布在不同區域發電機組進行集中管理，可實現有效整合區域內各種形態和特性的電源及用電負荷，對區域內的發電和用電單元實施經濟高效的控制[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展分布式和可再生能源發電進行統一的管理和市場交易，還可以扮演售電商的角色，設計靈活的售電套餐[14]。

(4)VPP具有廣泛的互動性。VPP通過整合發電側管理、需求側響應、儲能管理、中央調度、電力交易，參與電力產業鏈所有環節并與各個環節的市場參與者形成互動[15]。

(5)VPP可實現預測功率和管理控制的智能化。VPP可綜合氣象數據、預報信息，并對影響用電需求的因素進行深入分析，實現對發電側的輸出功率預測和用電側的用電功率預測[16]。

1.3 分 類

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

圖1 VPP運行的基本框架Fig.1 Basic framework of VPP operation

(1) CVPP分布在電能批發市場，能夠平衡電力批發市場的交易組合，通過出價和要價的方式為TSO提供服務[19]。DER向CVPP遞交運行參數、測量數據、邊際成本等信息，控制中心整合輸入數據并創建唯一的配置文件，表示了所有DER的聯合容量。分析市場提供的信息后，CVPP將優化潛在收益，制定最優的發電計劃，并與傳統發電廠一起參與電力市場競標。一旦競標獲得市場的授權，CVPP則與電力交易所和遠期市場簽訂合同，并向TVPP提交DER發電計劃和運行成本等相關信息。

(2) TVPP 分布在系統管理側，主要為所在地區的DSO和TSO 提供平衡服務和其他配套服務[20]。包含運行參數、發電計劃、市場競價、邊際成本在內的DER輸入信息是由CVPP提供的。而TVPP則通過整合CVPP提供的參數信息，按照一定的計算規則，計算得到本地系統中各DER做出的貢獻，最終形成了TVPP的運行成本和運行特性。TSO對評估技術型虛擬電廠和傳統發電廠的成本以及運行特性，一旦TVPP得到技術確認，TVPP的發電計劃將獲得系統認可，隨后便控制各DER實行分配的發電計劃。

2 VPP與能源互聯網的關系

能源互聯網是基于先進的通訊和互聯網技術，對于以電能和電力系統為基礎的能源互聯網，將電能生產端、使用側、能源交易市場以及能源傳輸配送網絡通過智能的監測和控制手段有效地結合在一起，實現電能與其他能源的靈活轉化和互補，優化生產和使用效率，并同時通過創新商業模式促進產業鏈的經濟效益最大化[21]。虛擬電廠則是集合不同類型分布式能源并對其實行統一調度和智能控制來模仿傳統大型發電廠的功能[22]，同時還是參與電網運行和電力市場的功能單位，如果再和需求側負荷管理結合起來，則其不僅具備協調和確保新能源上網的功能，同時還可提高能源利用效率。虛擬電廠與能源互聯網的關系如圖2所示。

圖2 VPP在能源互聯網中的重要地位Fig.2 Significance of VPP in energy internet

由圖2(a)可知：虛擬電廠利用先進的計量技術收集負荷與電廠運行狀態參數，利用數據管理系統實現投資組合的優化和需求側管理與響應，也可優化新能源熱電廠與儲能電動汽車。根據圖2(b)可知：VPP能與能源互聯網的參與者進行互動，比如：電力市場、電網公司的運營及發用電側等。因此，VPP是能源互聯的重要組成部分，是建設能源互聯網的重要切入點。

在能源互聯網中，智能計量系統采集到的大量能源數據，需依靠虛擬電廠強大的“大腦”進行分析處理，這里所說的“大腦”指的是集中式的能效數據管理平臺，如圖3所示。

圖3 能源數據管理系統Fig.3 Energy data management system

從功能上來說，能源互聯網可對DERs進行整合、優化，實現協調控制，當VPP作為電網的交易代理者、電廠運營商時，也可參與電力市場的運營，整合優化能源資源，通過協調發電端與用電端，實現效益的最大化。VPP運營商參與電力市場運營形式如圖4所示。

圖4 VPP運行商參與的運營模塊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，實現與發電側、電力需求側、電力交易市場和電網調節市場的相互對接，使得虛擬電廠運營商可通過整合、優化、調度、決策來自各層面的數據信息，參與電力市場交易，提高虛擬電廠的統一協調控制能力，實現社會效益和經濟效益的最優化。

在發電側，VPP通過制定發電計劃，節約發電成本，減少電能浪費，對于新能源發電，讓其參與上網競價，提高能源的利用率，同時，還可以讓發電的管理更加科學、有序。

在交易側，VPP通過智能融合實時市場數據信息，優化能源投資組合方式，對即將進行的交易數據進行監測和管理，最終使電力交易側合理有序地運行。

在售電側，通過先進的量測技術，實時反饋用戶側的電能需求信息，實現對用戶側用電特性的分析，根據用戶用電量的大小，系統自動對用戶及負荷進行分類，為制定發電計劃提供依據和參考。

在用電側，VPP可實時監控用戶用電狀況，對于配備有新能源發電的用戶，智能調整和優化用戶的用電方式，減少電能浪費，同時，還可以核對用電賬單信息，讓用戶用上放心電、舒心電。

在電網側，VPP可實現電網實時監測，管理負荷信息，使得電網得以持續高效穩定地運行，并在電網故障時，進行分析判斷，最大限度地降低損失。

因此，VPP可以實現在發電、交易、售電、用電、電網運行五個環節上形成一個如圖5所示的有機整體。

圖5 VPP形成的有機整體Fig.5 Forming organic whole of VPP

能源互聯可理解為借助通訊技術與智能管理技術，將電力網、燃料網等能源節點通過信息網互聯起來，以實現能量的雙向流動和對等交換，VPP與能源互聯網的關系如圖6所示。

圖6 能源互聯網與VPPFig.6 Energy internet and VPP

從圖6可知，基于強大的通信網系統，根據反饋的熱力網狀態信息，VPP不但可以制定合理的產熱計劃，優化資源配置，實現熱力網和燃料網的協調優化運行，而且可以優化熱電耦合聯合優化運行；對于交通網，通過反饋的電動車行駛停泊信息流，VPP為交通網制定充電站運行計劃。因此，在能源互聯網的框架內，VPP能夠將燃料網、交通網、電力網、熱力網實現互通互聯，達到能源利用效益最大化。另外，在信息網與電力網組成的系統中，該系統與用戶之間的交易關系如圖6所示，該交易以VPP為核心，通過對各DER運行狀態參數進行計量，利用VPP的能量數據管理系統，實現對發、售電側的協調控制，其中，對用戶負荷的控制可通過VPP直接發出電價控制策略，也可通過電力市場，借助第三方能源服務商和投資商實現。

綜上可知，VPP兼具發電、交易、售電、用電和電網的功能，是連接智能電網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，是能源互聯網的一個重要功能模塊，將是實現能源互聯的前提和基礎。

3 VPP的典型應用

VPP概念自提出以來，很快被用于實際項目，目前歐美各國的VPP建設已經取得了很大進步和世界范圍內巨大影響。其中，德國的綠色能源計劃在所有歐美國家里是最激進的，在下決心放棄核電后，德國政府計劃到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VPP方面經驗豐富，并建設了一批示范性項目，因此，本文以VPP在德國的運營為例，重點分析VFCPP項目、ProVPP項目及web2energy項目的運行原理及運行狀況。

3.1 虛擬燃料電池發電廠

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

VFCPP通過整合不同的燃料電池，以負荷曲線為依據，利用通信協議，VPP控制中心與能量管理器共享數據信息，在負荷用電量達到燃料電池最大出力時，控制中心發出協調優化指令，盡可能地提高生產效益和能源利用效率。

現場的通信方式采用LON總線協議，基于綜合業務數字(integrated services digital network, ISDN)技術或模擬數字解調器技術，以電話線為傳輸載體，實現現場系統與控制系統之間的遠端通信。中央建筑控制系統則每天讀取數據采集器所存儲的測量值與附加值，并通過互聯網虛擬專用網絡(virtual private network, VPN)通道與控制中心相連[24]。具體的通信規則如圖7所示。

圖7中，建筑控制系統與中央控制系統之間的通信是基于TCP/IP協議的VPN通道。當準備工作做好后，中央控制中心的一末端與燃料電池供熱器的另一末端進行大范圍的雙向通信連接測試。

該VFCPP項目以實驗的方式，驗證了VPP的概念，為后續大范圍的虛擬電廠建設提供運行經驗和相關技術支持。

3.2 ProVPP項目

基于VFCPP的運行經驗，專業虛擬發電廠(professional virtual power plant，ProVPP)項目由德國西門子公司和RWE 發電公司于2008年聯合發起，德國的Niederense村作為該項目的試點地區正式進入運行。

在ProVPP項目中，通過將新能源發電與用電大戶(例如：煉鋁廠、大型鋼廠等高耗能企業)進行聯合，利用能量調度系統與信息管理系統進行統一管理，使得電力供應趨于一體化、結構化，具體運行模式如圖8所示。

圖7 VFCPP的通信規則Fig.7 Communication rules of VFCPP

圖8 ProVPP項目的VPP結構Fig.8 VPP structure of ProVPP

分布式發電管理系統(distributed energy management system，DEMS)是該項目的核心，也是該項目的智能管理和控制中心，不但可以顯示發電系統的當前狀態，還可以生成預測和報價信息，以及按系統制定好的發電計劃控制電能的生產。與此同時，該系統集成了TVPP與CVPP的功能，一方面為業主提供整個電廠系統內各機組的實時負荷狀況和發電量等狀態參數，另一方面，還自動將發電廠的運行狀態信息與市場預測信息相比較，自動生成預測數據信息。值得指出的是，在DEMS系統預測發電量之前，該系統甚至會考慮天氣情況。最終，在電力貿易商給出報價之前，發電經理批準DEMS所給出的價格后，DEMS將給每座虛擬電廠分配運行計劃，這個運行發電計劃準確設定了各發電廠在規定時間必須生產的電量[8, 25]。

3.3 Web2energy項目

Web2energy項目是歐盟在2010年發起的VPP項目，項目預計于2010—2015年完成，若ProVPP項目是電力供給趨向于一體化、結構化的產物，則Web2energy項目是智能科技服務于人類生活的典型案例，因為該項目的實施依據智能電網的三大支柱：智能計量技術、智能管理技術與智能配電自動化技術[26-27]。

智能計量技術主要是針對消費者參與的能源市場，通過智能計量技術，消費者的用電情況可被遠程獲取。利用上述先進的量測技術，可讀取短期內遠程測量值，接收電力信號的價格變化并使其可視化，管理干擾信息與故障信息，監控分布式能源的出力、存儲與負荷控制。另外，智能計量技術還能監測當前電力需求和價格，通過對電力的需求、變化和預測進行監視，服務樓宇自動化和智能家居。據此，用戶可根據各階段電力需求和電力價格合理使用耗電負載，達到社會和經濟效益的最大化[24,26]。利用智能計量技術，以VPP的形式，獲得大量關于需求側、DER與電網的實時數據信息，是CVPP部分功能的實現，為智能能源管理系統和智能配電自動化技術提供數據支持。

通過對實時數據信息的監控，利用智能能源管理系統，更好地協調小型電力企業。通過讓風電場、太陽能電場與大量可控的水電站與熱電聯產并行運行，在VPP的框架內，能量管理系統可利用可控發電機對風能或者太陽能預測偏差進行補償，實現對發電側和負載端的管理，制定發電側的運行計劃，是TVPP部分功能的實現。在這種運行方式下，與單一的市場準入相比，所有的參與者均可實現更高的效率和補貼費用。

當電力供應中斷時，傳統的電力檢修，直至恢復供電的平均時長在1 h以上，對于本項目，供電恢復僅需幾 min的時間，大大縮減了電力中斷的時間，提高電力供應的可靠性。

基于IEC61968/70的模型數據庫是VPP控制中心的核心組成，該數據庫涵蓋了控制系統運行所需的全部數據信息。其中，基于IEC61850的協議是VPP的控制中心、遠程終端單元和自動測量系統的通信協議。控制策略可以分為以下2類：(1)利用智能測量技術獲得的大量需求側及電網的數據信息，系統自動為需求側生成管理方案，達到控制儲能單元的充放電和切換可控負荷的目的；(2)控制中心通過結合負荷運行狀態、電價歷史數據和天氣狀況，預測需求側和發電側的運行信息，輸出可控發電機組的發電量[27]。

與此同時，根據平均負荷使用情況，建立了需求響應獎勵制度：在18：00左右，通過短信或者郵件收到前1天的負荷運行的時間表，其中，負荷運行高峰用紅燈表示，用電較少時段用綠燈表示，該項目將會對在紅燈時段削減用電負荷或綠燈時段增加用電負荷的用戶進行獎勵。

基于智能測量技術、智能管理技術與智能配電技術的Web2energy項目VPP結構框架如圖9所示。

從圖9可知，VPP的控制中心集合了CVPP和TVPP的功能，通過先進的雙向通訊技術，將發電側、需求側與VPP的控制中心連接起來，并對其進行控制。該項目相關工作人員利用3年的時間建立并完善了該項目，大體上可分為7個步驟，具體計劃完成時間及計劃流程如表1所示。

自從該項目實施以來，取得顯著的經濟和社會效益，該項目方案降低了當地居民日常用電量的3%，由紅燈時段轉移至綠燈時段負荷需求約為15%，該項目驗證了以VPP形式實現發用電側管理、電網數據管理的可行性。

圖9 VPP 體系結構Fig.9 VPP system agriculture

通過對ProVPP項目與Web2energy項目的運行狀況分析可知，德國目前運營的虛擬電廠可被看作CVPP、TVPP、發電端和需求側虛擬電廠的綜合體，同時還包含了各類分布式可再生能源，利用先進的通訊技術和數據管理平臺實現了發電端和用電端的智能互聯，因此，建設虛擬電廠是實現能源互聯網建設的重要步驟。

4 VPP在我國的應用前景及有待解決的關鍵問題

4.1 應用前景

盡管我國新能源起步較晚，但發展迅速，裝機量巨大，可在資源利用過程中仍存在只注重裝機數量，不注重裝機質量，效率低，資源浪費的情況。因此，VPP可制定科學合理的新能源機組發電計劃，提高新能源的利用效率，減少資源浪費。“十二五”規劃以來，可再生能源的開發和利用得到政府部門的高度重視，加大力度推進分布式發電、電力需求側管理、智能電網建設等項工作是相關部門工作的重中之重，因此，VPP在我國將有廣闊的空間，具體表現為：

(1)VPP是實現能源互聯網的最佳入口，也是我國能源互聯網建設面向未來的窗口。VPP的社會和經濟效益符合能源互聯網中利用可再生能源、改革能源生產方式、構建未來可持續能源供應體系、適應政府節能減排管制規定、推動能源消費革命、激活售電市場、實現開放服務的整體目標和基本要求。另外，虛擬電廠依靠的技術基礎是通信技術、協調控制技術和智能計量技術[28-29]，這也是構建能源互聯網的技術基礎。

(2)VPP可實現可再生能源安全高效的利用。VPP利用先進的通信技術、智能計量技術，實時監測用電側消耗的功率，結合天氣情況，預測并控制發電側的輸出功率[30]，并通過能源數據管理系統等更高層面的軟件構架實現多個DER的協調優化運行，實現資源的安全高效利用。另外，我國新能源資源蘊藏量巨大，VPP可為消納新能源提供絕佳的技術手段，減少傳統能源的燃燒，實現能源的清潔利用。

(3)VPP的建設可大大提高傳統能源的利用效率，同時，也可降低電網運行成本。在VPP建設過程中，鑒于用戶在設計產品，體驗產品和口碑傳播等方面發揮的重要作用，可知，VPP的建設讓電力信息更加透明化，能源消費者的話語權大大增加。VPP在運行過程中，要求電力企業實現“以用戶為中心”，開放能源生產消費的每一個環節，讓消費者能夠有權自主選擇所消費的電力來源；同時還可以讓消費者一方面能消費全網電能，還可以利用自家新能源電站生產的電力，且在滿足自家電力充足時實現并網外銷。因此，VPP在提高能源電力系統效率的同時，又在一定程度上降低了電力生產和銷售成本。

(4) VPP的建設有助于完善我國的電力市場體制，加快能源市場改革，打破電力壟斷現狀。VPP不但可以整合優化分布式能源，而且還參與電力市場運營過程，虛擬電廠在我國的建設，有助于實現建立多元化能源供應體系、抑制不合理消費、實現能源的優化配置、高效利用和自由買賣等目標。VPP利用配套的調控技術、通信技術實現對各類DER的整合調控[31-32]，在保證能量管理系統安全穩定的前提下，實現電力供應主體的利潤最大化，這將從根本上改變可再生能源發電依靠國家補貼，在電力營銷中毫無優勢的被動局面。

4.2 有待解決的關鍵問題

目前，我國對VPP的研究尚處于初級階段，若在國內構建VPP，需結合我國整體的工業水平與特有的氣候、地理、可再生能源類型等相關自然條件，有針對性地設計VPP的結構和功能配置。因此，發展符合中國國情的，安全高效的VPP還將面臨以下難題：

(1)在技術方面，VPP需要研發配套的軟硬件技術，包括：配套的高級量測體系、強大的可視化界面和運行決策平臺[33]。虛擬電廠交易的基礎是對該區域內發電設備特性以及負荷特性的準確把握，預測技術的好壞直接影響虛擬電廠運營的結果，而準確預測技術需依靠配套的高級量測體系。另外，在能源互聯網時代，信息和數據的經營是能源和電力企業的重要核心競爭力。通過利用物聯網、云計算和大數據等先進的互聯網技術，電力企業可實現對消費者的消費行為深入洞察，并可為消費者提供精準的消費和營銷服務，實現資產效能最大化、污染最小化。然而負荷信息不全和參數不準一直是電力系統仿真分析和能量管理的重要問題，另外，如何制定通信標準，也將是面臨的挑戰。

(2)在經濟效益方面，因為VPP參與電力市場交易，運營商最關心的是怎樣獲得最大的收益。傳統大型電廠的發電計劃和優化相對來說簡單，然而對于整合了大量分布式發電、儲能模塊和負荷單元的虛擬電廠而言，其發用電的不確定性、用戶的用電習慣、儲能的技術限制、電能與熱能交互的限制、不同發用電單位的優先級確定以及隨時匹配的要求[34]，都對VPP的運營收益帶來挑戰。

(3)在管理方面，需鼓勵各方積極參與。第一，VPP實施需要大量DG所有者的支持，這就需要相關部門積極宣傳VPP的益處，并出臺政策鼓勵用戶參與VPP的建設，形成有利于VPP發展的輿論氛圍與環境。第二，探索建立有利于調動電網企業參與積極性的市場機制，加強配電網建設改造項目管理和投資管理，建立健全評價考核機制，建立“政府主導、企業參與、上下聯動、協同推進”的常態協調機制，可加大政府的補貼力度，制定相關的優惠措施，引導和推動電網企業從售電服務向為電力用戶提供精細化節電服務的轉變，使其更好地發揮在優化供需雙側資源配置方面的作用。

5 結 論

虛擬電廠實際上是一類特殊的智能化電廠，通過先進的通訊技術，實現發電側與用電側的信息智能融合，提高了電能利用率。總的來說，我國的虛擬電廠建設尚處于初級階段，隨著能源互聯網建設的大面積展開，鑒于虛擬電廠是能源互聯網的重要功能模塊，是建設能源互聯網的最佳切入口，因此，虛擬電廠建設也迫在眉睫。虛擬電廠具有諸多傳統發電廠無法比擬的優勢，在我國將有廣闊的應用空間。

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(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

國家青年科學基金項目(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，研究方向為新能源并網和配電網故障選線技術;

楊德昌(1983)，男，博士，副教授，研究方向為主動配電網狀態估計和微型能源系統的容量配置;

葉斌(1977)，男，碩士，高級工程師，研究方向為電力系統規劃、新能源接入等方面的技術研究工作。

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