虛擬電廠信息通信標準化需求分析及體系設計

Standardization Demand Analysis and System Design of Information and Communication for Virtual Power Plants

QU Yayun1：2\" WANG Shuyang12 ZHENG Tao3 CHEN Ke1.2 LIU Yuqing1.2 （1.China Electric Power Research Institute; 2.Beijing Key Laboratory of Demand-side Multi-energy Complementary Optimization and Supply-demand Interaction Technology;3.Nanrui Group Co.，Ltd.）

Abstract：This paperfirstly sorts outthecurrentsituation of standards constructionon domestic virtual power plants in termsof thestandardssystemandexistingstandardsatdiferentlevels.Itanalyzesthedevelopmenttrendofvirtualpower plantcommunication technologyand judges the communication architecture supporting the development of virtual power plant businessIt finallyputs forward the mainproblems and standardization construction demandof virtualpower plant informationand communication，designs the directionof standardsconstruction of thecommunicationbranch of virtual power plants，summarizes andanalyzes the scope ofapplication，maincontents and problems tobesolved，soas to provide technical guidance for the development of virtual power plants and accelerate the application.

Keywords：virtual power plants; standardssystem;communication architecture

0 引言

隨著新型電力系統建設快速推進，分布式電源、電動汽車等新興資源發展迅猛，“源荷”雙側隨機特性凸顯，傳統“源隨荷動”的電網運行調節方式受到挑戰，系統靈活性調節資源容量嚴重不足，到2030年預計可再生能源功率調節缺口將達到7億千瓦。在電力供需雙側不確定性顯著增強的新形勢下，虛擬電廠作為需求側資源開發的新興手段備受關注”。

近兩年來，國家、地方層面密集出臺數十項支持政策，鼓勵虛擬電廠加快發展，主動參與新型電力系統建設。今年4月，國家發展改革委、國家能源局印發《關于加快推進虛擬電廠發展的指導意見》，明確虛擬電廠是基于電力系統架構，運用現代信息通信、系統集成控制等技術，聚合分布式電源可調節負荷、儲能等各類分散資源，作為新型經營主體協同參與電力系統優化和電力市場交易的電力運行組織模式[2]。作為新型電力系統的重要組成部分，虛擬電廠可整合需求側可調節資源，促進新能源消納，支撐電力安全保供；可帶動能源電力業態模式創新，助力發展新質生產力和能源產業高質量發展。

然而，在當前產業高速發展態勢下，虛擬電廠運營商積極聚合各類主體，加快搶占資源、擴大規模，但實際可調節容量卻相對較小[3]，對電網調節貢獻價值作用非常有限。同時，虛擬電廠實際建設運營受限于基礎設施能力不足、運營機制缺乏、盈利模式單一、用戶參與意愿低等痛點問題，亟需建立科學性、規范性、引領性的虛擬電廠標準體系和核心標準，指導虛擬電廠建設應用[4-5]。

國內虛擬電廠標準化建設工作起步較早，但現行標準體系仍不健全，虛擬電廠標準研制進度與虛擬電廠發展速度存在不匹配，虛擬電廠實際建設運營中出現無據可依的情況。其中，信息通信技術作為虛擬電廠運行的重要依托，未來面臨海量高頻信息采集、傳輸、處理需求，在采集時延、信息安全等問題上面臨更多挑戰。因此本文立足于虛擬電廠快速發展的新形勢，梳理目前國內虛擬電廠標準體系建設現狀，分析梳理未來虛擬電廠通信技術的整體架構，結合具體技術方面研判虛擬電廠信息通信領域的標準需求，設計對應標準發展，為虛擬電廣高速發展提供規范支撐。

1虛擬電廠標準體系概況

我國電力行業虛擬電廠標準體系于2021年開始布局，建立了中國電力企業聯合會牽頭、相關標委會配合的工作機制。目前，在國家標準層面，GB/T44241—2024《虛擬電廠管理規范》和GB/T44260—2024《虛擬電廠資源配置與評估技術規范》已于2025年2月1日正式實施，標志著行業進入標準化新階段。地方標準方面，深圳率先發布了3項技術規范，分別針對分布式光伏接人、終端安全加密及電動汽車充換電設施的有序充電與V2G互動，形成了區域特色的標準補充。

隨著新型電力系統建設加快推進，為滿足虛擬電廠快速發展的需求，筆者作為全國智能電網用戶接口標準化技術委員會（SAC/TC549）、全國電力系統管理及其信息交換標準化技術委員會（SAC/TC82）代表，深度參與了中電聯組織的虛擬電廠標準體系研討工作，推動形成涵蓋基礎通用、系統與終端、資源與接人、設計與驗收、運行與管理、效益與評估的虛擬電廠標準體系，并承擔相應標準的歸口管理工作。虛擬電廠標準體系為虛擬電廠標準建設和行業規范發展提供了根本依據。

2 虛擬電廠通信架構

虛擬電廠作為靈活性資源集成聚合的主要形式，通過云管邊端架構，依托虛擬電廠運營商技術支持系統實現對海量靈活性資源的感知監測、信息通信、實時控制、智能決策和網絡安全支撐，推動終端可調節資源的實時監測、聚合調控、可信調用。

通信系統是虛擬電廠的關鍵要素之一，先進、完善的信息通信技術和標準化的通信協議為虛擬電廠實現分布式可調節資源的監控、數據的快速匯聚和傳輸、海量智能終端的互聯和數據管理、虛擬電廠高水平互動和實時數據交換提供技術支撐]。虛擬電廠信息通信架構融合虛擬電廠各項實際業務，高頻采集并整合需求側分布式資源多類型異構數據[]。圖1為虛擬電廠通信網絡架構示意圖，虛擬電廠內部的通信系統具有分層體系結構，即感知（終端）層、接入層、骨干層和平臺層，不同層級間依靠安全可靠的通信協議。

（1）感知（終端）層主要由虛擬電廠數據采集終端和分布式可調節資源控制終端等組成，包括電動汽車、分布式光伏、儲能設施、樓宇負荷等分布式可調節資源。

（2）接入層的主要的通信設備包括接人終端、匯聚路由器、網關等，負責對管轄區域內分布式可調節資源的數據匯聚、清洗和上傳，接人層向下采用多種通信規約與分布式可調節資源建立通信連接并適配各類型的感知設備，向上則可采用多種通信方式，包括光纖、230M無線專網、4G或5G等將業務數據信息上傳和轉發，因此需要在接入層完成對異構終端的統一接入。

（3）骨干層即虛擬電廠通信系統的通信骨干網絡，主要采用光纖通信，承載多個平臺和系統的互聯互通，實現分布式可調節資源的各種狀態數據量和控制操作信息的實時交互。

（4）平臺層基于人工智能、大數據等技術通過軟件平臺對分散的分布式可調節資源進行負荷預測和動態聚合管理，利用云邊協同實現資源的高效利用和多個分布式可調節資源系統之間的協調調度，以及引導分布式可調節資源參與電力市場報價和交易。

虛擬電廠通信系統協議可在現有的協議基礎上進行擴展，DL/T1867、OpenADR2.0、IEC62325、IEC61970和IEC62746等現有的高可靠性、可擴展性通信協議均適用于虛擬電廠通信系統。

3 虛擬電廠信息通信標準需求和分支設計

3.1信息通信標準需求分析

隨著虛擬電廠在全國范圍內的快速發展，信息采集節點和數據量規模化拓展，有限的物理通信基礎設施難以應對低時延、高可靠、高頻次、高并發的信息采集、傳輸和利用帶來的技術挑戰]。現有技術方案及成果存在邊緣設備智能化和密文計算能力不足、分布式資源主體數據潛在篡改風險、集中式明文計算易引發敏感業務數據泄露等問題。此外，規模化靈活資源虛擬電廠將會形成一個龐大的異構通信網絡，高頻次異構數據的信息抽象化要求虛擬電廠具備異構網絡的高效自組織能力。如何實現有效信息的高效提取和整合利用，對虛擬電廠應對接入資源對象開放性和未知性的挑戰具有關鍵意義。

在虛擬電廠信息通信標準方面，由于缺乏統一、規范的虛擬電廠通信協議，在實際調用虛擬電廠參與電網調節時，難以實現快速高效資源聚合與調控，造成了不同程度上的資源浪費和重復建設。虛擬電廠未來的運行控制架構對通信網絡分布式智能控制、分布式資源間協調[2、精細化控制與低時延通信均提出了更高技術水平的要求。原有電力自動化系統相關通信交換規范亦無法滿足虛擬電廠參與電力市場交易等業務的通信需求。亟需圍繞虛擬電廠的通信原則和要求、信息模型、交互服務及交互機制等方面提出相關技術規范，實現不同廠家、不同類型虛擬電廠資源聚合、統一調度和參與市場交易，提升虛擬電廠的運營效率，為虛擬電廠規范化、規模化應用提供良好技術標準保障。

3.2信息通信分支標準設計

根據電力行業虛擬電廠標準體系，信息交互分支屬于系統與終端大類，包含信息模型、信息交互功能規范、通信協議規范、網絡安全防護技術規范、接口一致性測試規范等5項標準（如圖2所示）。

3.2.1信息模型標準

虛擬電廠需要實現與多個電網上級主站系統的數據交互，但目前沒有統一的信息交互功能規范，虛擬電廠進行技術支持系統建設時無法厘清需要對接的系統對象和交互的數據，亟需提升系統間數據貫通效率和可拓展性。

該項標準需要規定虛擬電廠運營商技術支持系統與新型電力負荷管理系統、電力調度自動化系統等電網上級主站系統之間，虛擬電廠內部各節點（含資源、子站）之間進行信息交互的邏輯架構、物理架構、信息交互要求。

3.2.2信息交互功能規范

虛擬電廠與上級主站各類系統之間存在通信協議不統一、數據交互壁壘高的問題，亟需相應標準規范信息交互工程，確保信息傳遞的準確性和實時性，為虛擬電廠的優化調度和決策提供數據支持。同時通信協議中將強化虛擬電廠的信息安全防護能力，確保通信過程中的數據安全和系統穩定，防止未經授權的訪問和攻擊。

該項標準需要規定虛擬電廠與電網上級主站之間、虛擬電廠內部各節點之間的信息通信的一般原則和要求、信息通信服務及信息通信機制。

3.2.3通信協議規范

虛擬電廠內部及與電網上級主站之間交互信息模型不統一，不同虛擬電廠以及虛擬電廠與電網上級主站之間在數據傳輸、協議轉換等方面存在兼容性問題，導致功能重復建設，增加開發成本和建設周期。而信息模型不統一還會引發數據解析、集成難題，降低系統整體運行效率，阻礙虛擬電廠與主站間的數據共享和協同運行，亟需通過建立統一的標準規范通信協議，以促進虛擬電廠的高效建設和運行。

該項標準需要規定各業務場景下，虛擬電廠與電網上級主站之間、虛擬電廠內部各節點之間的交互的信息模型構建原則、模型關聯關系、基礎數據類型、通用數據模型、專用數據模型。

3.2.4網絡安全防護技術規范

面向不同業務場景下的差異化數據安全需求和使用需求，網絡安全問題可能導致系統服務中斷、崩潰或癱瘓等情況的發生，亟需對應的防護技術規范，以確保及時發現數據安全隱患并快速排除，實現用戶隱私保護和虛擬電廠數據安全管理。

該項標準需要規定虛擬電廠業務網絡安全防護架構和安全防護技術要求，包括分區部署、安全接入、終端安全、業務應用安全、數據安全等內容。

3.2.5接口一致性測試規范

虛擬電廠運營商技術支持系統與電網上級主站系統的通信一致性、接口行為一致性、接口安全性、集成性與互操作性檢測的檢測流程、方法和判定規則需進一步規范，指導虛擬電廠信息交互、通信協議等相關標準落地應用。

該項標準需要規定虛擬電廠與電網上級主站之間、虛擬電廠內部各節點之間的通信接口一致性測試的檢測流程、檢測方法和檢測規則。

4結論

目前，國內虛擬電廠正處于快速發展階段，為匹配新興業態的快速發展需求，亟需加快核心標準立項編制進程、監督標準落地實施效果。本文在梳理和分析國內虛擬電廠標準體系發展現狀的基礎上，結合虛擬電廠信息通信的標準化建設需求，提出了通信分支的標準建設方向及標準編制內容。未來還需要進一步做好通信分支標準制定，高質量開展各項標準研究和編制工作，提高標準的實用價值和引領作用，鼓勵虛擬電廠項目建設運營過程中積極采用標準化的通信技術和設備，提升資源拓展能力和運行效率。

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