虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)輔助服務(wù)實施方案目錄1.項目背景 .項目背景電力市場是電力工業(yè)重組和市場化運營的必然產(chǎn)物，現(xiàn)貨交易是我國電力市場中采用的一種重要的交易方式。從當前國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場的電能商品模型中可以看出，傳統(tǒng)的基于實時電價理論的電力現(xiàn)貨（批發(fā)）市場設(shè)計忽略了電能生產(chǎn)和消費的時間連續(xù)性這個十分重要的特征，并假設(shè)同一時段的電能商品都是同質(zhì)的，因此無法分辨不同品質(zhì)的電能商品并進行合理定價。在這種定價方式下，由于光伏、風電近零邊際成本的特點，將傳統(tǒng)火力發(fā)電在以邊際成本為準的競價交易中擠出，使得市場出清價格降低，甚至出現(xiàn)負值，因此火力發(fā)電難以生存。而同時，光伏和風電的隨機性、波動性，給電力系統(tǒng)的運行和控制帶來重大挑戰(zhàn)，對靈活性的需求急劇增加。電力現(xiàn)貨交易與用戶側(cè)負荷之間也存在著矛盾。近乎剛性需求的電力消費，在電力市場中致使負荷側(cè)的需求的變化在價格上的波動較大。一天當中，用電高峰負荷處一般市場價格會達到最高，即價格上限，而低谷負荷處則是零價格。一年中冬季和夏季，大量用戶側(cè)微負荷如取暖設(shè)備和空調(diào)的應(yīng)用，用電量大，而春秋電力消耗少，電力市場通過經(jīng)濟的調(diào)控，必將使得用電高峰，夏天、冬天的電價貴，而事實上電力價格基本上不變，就會導致電力市場現(xiàn)貨交易使用較少。若電力市場現(xiàn)貨交易，電力價格一天一變，則電力市場現(xiàn)貨交易必然激增。自2013年國家開展電力需求側(cè)管理城市綜合試點建設(shè)以來，北京、上海、蘇州、唐山、佛山等城市分別建立了可服務(wù)城市運行保障工作的需求響應(yīng)資源庫。經(jīng)過多年試點培育，我國需求響應(yīng)試點工作形成了政府主導、電網(wǎng)企業(yè)支持、新型電能服務(wù)機構(gòu)和電力用戶參與的需求響應(yīng)工作體系。江蘇開展了大規(guī)模非生產(chǎn)性空調(diào)參與電網(wǎng)有序削峰的示范工程，首次提出針對大規(guī)模非生產(chǎn)性空調(diào)負荷調(diào)控實現(xiàn)有序削峰的需求側(cè)管理模式；應(yīng)用非生產(chǎn)性空調(diào)負荷調(diào)控中大量“柔性”的控制手段，實現(xiàn)了負荷管理從“剛性”到“柔性”的轉(zhuǎn)變。安徽省2000多戶公共樓宇空調(diào)負荷實現(xiàn)了剛?cè)嵝钥刂疲煽厝萘砍^100萬千瓦；2016年通過尖峰電價/可中斷負荷補貼，工商業(yè)用戶自主響應(yīng)負荷352萬千瓦。2018年安徽電網(wǎng)已建成260萬千瓦源網(wǎng)荷毫秒級精準切負荷系統(tǒng)，作為特高壓交直流電網(wǎng)系統(tǒng)保護試點工程的重要組成部分，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對大工業(yè)用戶可中斷負荷、燃煤電廠可中斷輔機、翻水站抽水泵以及大型儲能電站負荷的毫秒級精準控制。上海市也在積極開展虛擬電廠試點項目，國網(wǎng)上海電力公司在六個特定區(qū)域試點局部精準削峰響應(yīng)，有效減低區(qū)域負載，實現(xiàn)“需求彈性，供需協(xié)同”。這些前期工作是對解決系統(tǒng)性電力供應(yīng)不足和時段性電力供需不平衡等問題的積極探索，同時，也為這些試點以虛擬電廠的方式參與電力市場交易運行奠定了良好的基礎(chǔ)。虛擬發(fā)電廠是多個分布式電源、負荷以及儲能裝置的集合，可作為一個特殊的發(fā)電廠運行，是一種新興的解決分布式電源并網(wǎng)問題的技術(shù)；可以像傳統(tǒng)發(fā)電廠一樣對其進行控制管理，向電網(wǎng)提交發(fā)電計劃，參與電力市場以及調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)；同時，作為一個綜合的能源管理系統(tǒng)，擁有自我協(xié)調(diào)、自我管理、自我控制以及自我恢復等多重功能，為可再生能源并網(wǎng)運行提供了實時可行的解決方案。虛擬發(fā)電廠不改變分布式電源的并網(wǎng)方式，通過先進的控制、通信、計量技術(shù)在更高層面的軟件架構(gòu)上實現(xiàn)多分布電源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。虛擬發(fā)電廠對外呈現(xiàn)整體功能與效果，無需改造電網(wǎng)而能穩(wěn)定輸電，并提供快速響應(yīng)輔助服務(wù)，是分布式電源并入電網(wǎng)的一種安全有效的方法。虛擬電廠技術(shù)是需求響應(yīng)技術(shù)的進一步發(fā)展，而需求響應(yīng)資源及技術(shù)是虛擬電廠資源及關(guān)鍵技術(shù)中的重要部分。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，需求側(cè)管理由傳統(tǒng)的行政手段引導中斷負荷變得更加豐富，在通信技術(shù)的支撐下，負荷側(cè)彈性得以發(fā)揮其參與市場調(diào)節(jié)的作用，國內(nèi)外需求響應(yīng)項目的實施也取得很好的效果，但是，由于負荷資源參與調(diào)節(jié)需要滿足一定的容量門檻以及性能要求，很多具有彈性的中小用戶受到限制，無法參與到需求響應(yīng)中。為了給具備儲能性的中小負荷提供參與市場的機會，創(chuàng)造出了負荷集成的概念，負荷集成將整合需求側(cè)中小負荷資源，通過專業(yè)技術(shù)手段充分發(fā)掘負荷資源的響應(yīng)價值，與供電側(cè)資源共同參與到市場中。隨著分布式電源和集成負荷的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)必將受到巨大影響。分布式電源在電力能源中所占比重日益增多不可忽視，在發(fā)展規(guī)劃中必須對其影響與發(fā)展做出預測、引導和合理設(shè)計，然而由于分布式電源本身不確定性較大，規(guī)劃設(shè)計也難以準確合理，同時分布式電源的種類、原理各異，不同種類分布式電源差異性很大，而且分布式電源往往還受到氣候等自然環(huán)境影響，風力、光伏發(fā)電等間歇性分布式電源的發(fā)電能源分別為風能和太陽能，自然條件的變化對其發(fā)電影響較大，導致其輸出功率帶有很強的波動性，接入電網(wǎng)后對電網(wǎng)頻率及電壓的穩(wěn)定都會產(chǎn)生一定的沖擊。因此分布式電源大比例接入電網(wǎng)，可再生能源擴展使用所面臨的一個重要難題是如何運行管理大批地域分散、所屬權(quán)各異的分布式電源。單個分布式電源發(fā)電機組接入電力系統(tǒng)時控制難度較大、投資成本較高。隨著分布式電源滲透率的逐步擴大，其對電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與安全性、電能質(zhì)量以及配電網(wǎng)管理等方面均構(gòu)成了多方面威脅。同樣地，集成負荷不確定性大，種類、容量各不相同，在參與市場的時候也有同樣的問題。虛擬電廠與需求響應(yīng)技術(shù)關(guān)鍵的區(qū)別在于：需求響應(yīng)往往是基于聚合及管理負荷資源，實現(xiàn)負荷削減、保證電網(wǎng)安全等目的；而虛擬電廠是將分布式發(fā)電資源和負荷資源進行聚合及協(xié)同優(yōu)化運行管理，實現(xiàn)負荷削減、分布式發(fā)電資源運行管理、參與市場并提高總體利潤或降低市場風險、提供輔助服務(wù)及保證用戶用電質(zhì)量等目的。電力市場背景下，為提升我國能源行業(yè)核心競爭力，推進能源領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性改革，基于能源互聯(lián)網(wǎng)的大思維模式和虛擬電廠建設(shè)的時代潮流，本項目主要研究虛擬電廠智能管控關(guān)鍵技術(shù)。針對電力系統(tǒng)對分布式能源合理優(yōu)化配置的實際需求，依托源網(wǎng)荷儲友好互動系統(tǒng)的主站層-聚合層-資源層的框架，從就地頻率自治控制、直接負荷控制、負荷柔性調(diào)控（需求響應(yīng)）和重點設(shè)備能效采集等方面，研制針對資源層接入的虛擬電廠集中器樣機，開發(fā)虛擬電廠運行管理平臺，滿足的智能管控要求，帶動虛擬電廠關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。2.項目基本情況2.1.項目概況電力市場背景下，為提升我國能源行業(yè)核心競爭力，推進能源領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性改革，基于能源互聯(lián)網(wǎng)的大思維模式和虛擬電廠建設(shè)的時代潮流，針對電力系統(tǒng)對分布式能源合理優(yōu)化配置的實際需求，依托源網(wǎng)荷儲友好互動系統(tǒng)的主站層-聚合層-資源層的框架，本項目主要研究虛擬電廠智能管控關(guān)鍵技術(shù)，從就地頻率自治控制、直接負荷控制、負荷柔性調(diào)控（需求響應(yīng)）和重點設(shè)備能效采集等方面，研制針對資源層接入的虛擬電廠集中器樣機，開發(fā)虛擬電廠運行管理平臺，滿足的智能管控要求，帶動虛擬電廠關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。1、就地頻率自治控制一種用戶負荷自適應(yīng)感知電網(wǎng)態(tài)勢變化，實現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)下主動切的調(diào)控方式。主要針對特高壓電網(wǎng)緊急故障出現(xiàn)情況，如突發(fā)多條直流同時閉鎖，大功率缺額情況急速出現(xiàn)，故障明顯。虛擬電廠集中器采用先進的測頻方法，精度較高地測頻，啟動低頻減負荷控制功能，根據(jù)就地實時測量的頻率，按預定定值進行減載控制，以協(xié)助電網(wǎng)頻率恢復。2、直接負荷控制主動自治型模式，虛擬電廠集中器會內(nèi)置直接負荷控制預案，通過感知電網(wǎng)頻率電壓變化，自主切除預先制定的負荷。并借助區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)直控負荷控制后評估。3、柔性調(diào)控執(zhí)行管理接受主站的調(diào)控指令模式。一般故障多數(shù)情況下功率缺額較小，可根據(jù)全網(wǎng)調(diào)度資源進行多種手段的綜合調(diào)配，虛擬電廠集中器可接收來自上層主站在事故處置各階段的不同運行指令，有序調(diào)控用戶可調(diào)控負荷，以協(xié)助電網(wǎng)調(diào)度運行。此種模式下虛擬電廠集中器具備負荷監(jiān)測、負荷預測、控制交互等功能，實現(xiàn)遠程負荷柔性調(diào)控。4、虛擬電廠集中器集高速采樣、信號處理、遙控、遙信以及數(shù)據(jù)采集于一體，且控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)物理隔離，在保障數(shù)據(jù)安全的基礎(chǔ)上靈活選擇負荷切除，提升電網(wǎng)切負荷的多樣性、快速性和準確性。5、根據(jù)復雜多變的現(xiàn)場環(huán)境，研制出適用于不同工程場景的壁掛式模組化虛擬電廠集中器，為全時間虛擬電廠智能管控的實際工程應(yīng)用提供了裝備支撐。虛擬電廠是將分布式發(fā)電資源和負荷資源進行聚合及協(xié)同優(yōu)化運行管理，實現(xiàn)負荷削減、分布式發(fā)電資源運行管理、參與市場交易并提高總體利潤或降低市場風險、提供輔助服務(wù)及保證用戶用電質(zhì)量等目的，示范項目正是在電力體制深化改革及電力市場建設(shè)背景下，研究虛擬電廠控制關(guān)鍵技術(shù)。2.2.項目目標（1）研究當前電力交易的特點，探索負荷參與虛擬電廠的完整的模式現(xiàn)貨交易作為現(xiàn)代電力市場中重要的交易方式，是電力市場體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著可再生能源的大規(guī)模接入，對于電力系統(tǒng)的靈活性要求越來越高，多種可再生能源及大量微負荷，其具有波動性、隨機性和不可預測性的特點，這些電源及負荷相對難于控制。而虛擬電廠技術(shù)可實現(xiàn)對分散分布的大量新能源項目有效地并網(wǎng)運行和售電交易，利用分布式電源快速靈活調(diào)節(jié)特性和出力互補功能，提高電力系統(tǒng)的靈活性、經(jīng)濟性和安全性。使負荷更好地參與到現(xiàn)貨市場交易成為可能，同時為其奠定了理論和實踐基礎(chǔ)。（2）通過構(gòu)建基于虛擬電廠的負荷調(diào)控體系，開展典型負荷虛擬電廠的先行先試通過構(gòu)建基于虛擬電廠的負荷調(diào)控體系，可以緩解電網(wǎng)供需平衡，實現(xiàn)負荷平穩(wěn)運行。通過主動調(diào)整用戶負荷來改善負荷曲線，能有效地實現(xiàn)削峰填谷，平抑電網(wǎng)功率波動。通過對電網(wǎng)存在大量柔性負荷實施直接或間接的控制，使該部分負荷參與系統(tǒng)頻率和功率調(diào)節(jié)，從而抑制微負荷的波動性，保證新能源安全并網(wǎng)并增加新能源的環(huán)保效益，促進節(jié)能減排。虛擬電廠是高效利用和促進新能源和可再生能源發(fā)電的有效形式。可再生能源發(fā)電連同其他負荷分布式能源聚合成虛擬電廠的形式參與大電網(wǎng)的運行，構(gòu)建起區(qū)域性的電能集中調(diào)控管理體系，通過內(nèi)部的組合優(yōu)化，可消除可再生能源發(fā)電與負荷對外部系統(tǒng)的間歇性和隨機性影響，提高電能質(zhì)量。讓負荷參與到電網(wǎng)輔助服務(wù)，根據(jù)各資源時空差異和互補特性，提供智能技術(shù)控制策略和控制框架，從而有效提升電網(wǎng)的消納能力，提高電網(wǎng)靈活性和調(diào)控能力，實現(xiàn)各類負荷平穩(wěn)運行。（3）開展用戶參與虛擬電廠調(diào)控的運行機制，為規(guī)?；茝V奠定基礎(chǔ)電力客戶與電網(wǎng)互動目前并無規(guī)模化推廣應(yīng)用，主要實踐包括部分地區(qū)的需求響應(yīng)機制、峰谷分時電價，來引導用戶錯峰用電；樓宇、智能家居、小區(qū)等小規(guī)模試點，提供電力用戶智能用電的調(diào)節(jié)手段，應(yīng)用效果由于規(guī)模極小難以體現(xiàn)。因此，基于規(guī)模化用戶的智能裝備，配套以建設(shè)模式、商業(yè)激勵機制，是提高電力用戶與電網(wǎng)互動效果的必然手段。項目選取高校樓宇和充電樁用戶從建設(shè)投資、共享收益以及商業(yè)激勵等方面開展用戶互動機制的研究。2.3.項目內(nèi)容（1）輔助和支持虛擬電廠業(yè)務(wù)設(shè)計。包含源網(wǎng)荷儲友好互動業(yè)務(wù)，如服務(wù)購買方、市場運營方、服務(wù)提供方、市場監(jiān)管方；總體業(yè)務(wù)設(shè)計包括注冊管理、用戶信息管控、市場交易管理、直接負荷控制、柔性負荷控制、就地頻率響應(yīng)和結(jié)算管理等業(yè)務(wù)功能。（2）為虛擬電廠集中器研究與開發(fā)提供技術(shù)服務(wù)支撐。虛擬電廠集中器使用單相交流電源供電，在非通信狀態(tài)下，有功功耗＜16W。具備采集多種數(shù)據(jù)源、本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、本地數(shù)據(jù)分析等功能。上行通信：可采用4G、以太網(wǎng)、光纖等與主站通信，下行通信：可采用RS-485/RS-232、HPLC、M-Bus、LoRa等與現(xiàn)場各種能源采集終端之間進行通信。主控模塊和功能模塊之間通過可插拔式連接器連接，可根據(jù)現(xiàn)場實際需求，靈活配置上、下行功能模塊的種類和數(shù)量；借助功能模塊的傳輸、控制信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、節(jié)點的操控，可適應(yīng)各類工控現(xiàn)場對數(shù)據(jù)處理、傳輸、控制的需求。（3）輔助和支撐虛擬電廠參與電力能源市場方案。虛擬電廠參與能量市場、輔助服務(wù)市場，中長期合同市場、日前市場、日內(nèi)市場和實時市場，根據(jù)市場特性，建立虛擬電廠的競價模型，實現(xiàn)虛擬電廠參與電力市場，完成電能交易功能。（4）輔助和支持虛擬電廠調(diào)控方式和策略研究。包含高校樓宇負荷調(diào)控策略、電動汽車充電站與電網(wǎng)活動經(jīng)濟化運行策略，采用直接控制、柔性控制等多種控制方式，實現(xiàn)主動響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控，優(yōu)化樓宇和電動汽車充電站系統(tǒng)運行方式、運行模式。（5）輔助和支持虛擬電廠試點建設(shè)。包含樓宇能源虛擬機組、充電樁虛擬機組和工業(yè)電窯爐虛擬機組等多場景試點建設(shè)，開發(fā)虛擬電廠控制及運營管理平臺，對虛擬機組參與電網(wǎng)調(diào)峰、電能市場、輔助服務(wù)市場效果進行分析和性能評價。3.編制依據(jù)3.1.政策法規(guī)（1）《關(guān)于印發(fā)<電力需求側(cè)管理辦法>的通知》,發(fā)改運行[2010]2643號；（2）《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》中發(fā)[2015]9號；（3）《電力需求側(cè)管理辦法（修訂版）》，國家發(fā)展改革委等六部委，發(fā)改運行規(guī)〔2017〕1690號；（4）《國家能源局華東監(jiān)管局關(guān)于印發(fā)<華東電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場試點方案和<華東電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場運營規(guī)則（試行）>的通知》，華東監(jiān)能市場[2018]102號；（5）《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》，發(fā)改能源[2016]392號；（6）《關(guān)于深入推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革做好新形勢下電力需求側(cè)管理工作的通知》，發(fā)改運行規(guī)[2017]1690號；3.2.主要設(shè)計規(guī)范（1）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第1部分總則》（GB∕T31960.1-2015）；（2）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分主站功能規(guī)范》（GB∕T31960.2-2015）；（3）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分通信協(xié)議》（GB∕T31960.3-2015）；（4）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第4部分子站功能設(shè)計規(guī)范》（GB∕T31960.4-2015）；（5）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第5部分主站設(shè)計原則》（GB∕T31960.5-2015）；（6）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第6部分電力能效信息集中與交互終端技術(shù)條件》（GB∕T31960.6-2015）；（7）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第7部分電力能效監(jiān)測終端技術(shù)條件》（GB∕T31960.7-2015）；（8）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第8部分安全防護要求》（GB∕T31960.8-2015）；（9）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第9部分系統(tǒng)檢驗規(guī)范》（GBT31960.9-2016）；（10）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第10部分電力能效監(jiān)測終端檢驗規(guī)范》（GBT31960.10-2016）；（11）《電力能效監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第11部分電力能效集中與交互終端檢驗規(guī)范》（GBT31960.11-2016）；（12）《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)管理規(guī)范：驗收管理規(guī)范》（Q/GDW380.7-2009）；（13）《智能用電服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)導則》（Q/GDW/Z518-2010）；（14）《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護定級指南》（GB/T22240-2008）；（15）《遠動設(shè)備及系統(tǒng)第5-104部分：傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議集的IEC60870-5-101網(wǎng)絡(luò)訪問》（DL/T634.5104-2009）；（16）《多功能電能表通信協(xié)議》（DL/T645-2007）；（17）《電力信息系統(tǒng)安全檢查規(guī)范》（GB∕T36047-2018）；（18）《信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全技術(shù)要求》（GB∕T37025-2018）；（19）《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全運維管理指南》（GB∕T36626-2018）；（20）《需求響應(yīng)效果監(jiān)測與綜合效益評價導則》（GB∕T32127-2015）；（21）《電力需求響應(yīng)系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》（GBT32672-2016）。4.需求分析在大受電、交直流混聯(lián)、高比例清潔能源背景下，亟需構(gòu)建源-網(wǎng)-荷-儲友好互動系統(tǒng)，以電力互聯(lián)網(wǎng)和電力現(xiàn)貨市場建設(shè)為依托，聚合公司系統(tǒng)及社會上的海量用戶側(cè)資源，采用剛性精準控制和柔性互動的方式，應(yīng)對頻率失穩(wěn)、設(shè)備及斷面越限、新能源消納困難、備用不足等問題，推動傳統(tǒng)的“源隨荷動”調(diào)度模式向“源網(wǎng)荷儲泛在調(diào)度控制”模式轉(zhuǎn)變，提升大電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和運行效率，促進電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展。（1）大規(guī)模分布式能源(distributedenergyresources，DER)入網(wǎng)對電網(wǎng)提出了挑戰(zhàn)，需要研究新的DER控制技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的提出以及互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展受到越來越多的重視。虛擬電廠(virtualpowerplant，VPP)技術(shù)是一個典型代表，通過先進的信息技術(shù)，有效聚合大量地域分散安裝的分布式電源、受控負荷和儲能單元，實現(xiàn)廣域范圍的能源互聯(lián)與共享。VPP能夠結(jié)合DER的普遍需求或電力市場需求合理調(diào)整內(nèi)部的優(yōu)化策略，在實現(xiàn)內(nèi)部協(xié)同運行并滿足電力市場需求的同時，達到環(huán)境和經(jīng)濟效益的最優(yōu)。（2）通過輔助及支撐虛擬電廠的實施運營，可以激勵用戶改變粗放型消費行為，主動參與節(jié)能節(jié)電活動，并獲得相應(yīng)的收益；在需求側(cè)節(jié)約每千瓦的投資遠低于新建電廠的千瓦造價；可減緩發(fā)供電邊際成本的過快增長，抑制電價的上升幅度，有利于穩(wěn)定電價；可強力推動電網(wǎng)移峰填谷，緩解拉閘限電，改善電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和可靠性，提高電網(wǎng)的運營效益；可減少發(fā)電燃料消耗，減少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵等污染控制費用。（3）通過輔助及支撐虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究，并通過積極引導樓宇和居民參與，帶動規(guī)模樓宇、商業(yè)、工業(yè)等用戶共同參與，發(fā)揮光伏、儲能、電動汽車等內(nèi)在潛力優(yōu)勢，推動這類資源作為儲能單元參與調(diào)峰/填谷事件，繼續(xù)挖掘并充分調(diào)動用戶參與電力需求側(cè)管理的積極性。電力市場化注重用戶自主參與，注重幫助客戶提升能源精細化管理能力建設(shè)，結(jié)合政府在節(jié)能減排以及日常管理服務(wù)業(yè)務(wù)，以政府推動、企業(yè)推進、市場主導、行業(yè)促進和社會參與多角度結(jié)合，不斷提升用戶認知、加強電力需求側(cè)管理認同、提高電力運行管理水平。（4）輔助及支撐研究負荷集成商為主體運營的商業(yè)運營模式，形成政府-電網(wǎng)企業(yè)-負荷集成商-用戶相互關(guān)聯(lián)的信息鏈，使虛擬發(fā)電實施真正反饋電網(wǎng)所需，保證虛擬發(fā)電效果可監(jiān)測和可驗證，同時建議由主管部門對已有平臺及監(jiān)測設(shè)備進行整合，減輕負荷集成商和用戶二次投入支出。5.項目建設(shè)方案5.1.技術(shù)路線虛擬電廠集中器物理架構(gòu)如下圖5.1-1所示，對上對接調(diào)控平臺和虛擬電廠系統(tǒng)，對下實現(xiàn)負荷資源接入?？傮w來說包括實時采集、運行監(jiān)控、負荷管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)及其他功能。虛擬電廠項目建設(shè)技術(shù)路線介紹如下：1、不同緊急程度的負荷控制系統(tǒng)控制策略研究調(diào)研現(xiàn)有負荷控制策略的適應(yīng)性，提出快速負荷控制的需求；研究不同時間尺度負荷控制對電網(wǎng)安全穩(wěn)定特性的影響及其機理；基于穩(wěn)定量化分析技術(shù)，研究不同負荷類型控制對電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響；計及不同故障場景、不同負荷控制類型對象，研究針對200ms以內(nèi)時間尺度滿足暫態(tài)穩(wěn)定的負荷控制方法；研究針對200ms至秒級時間尺度保證系統(tǒng)頻率安全的負荷控制方法；研究針對分鐘級及以上時間尺度解決斷面越限、聯(lián)絡(luò)線超用及恢復系統(tǒng)旋備的負荷控制方法；提出不同緊急程度的負荷控制策略制定原則；研究緊急和次緊急不同控制需求下，計及多種交直流控制措施的配合，以保證電網(wǎng)安全及控制代價最優(yōu)為目標的不同緊急程度下的快速負荷控制策略。2、具備高可靠冗余機制的虛擬電廠集中器組網(wǎng)模式研究虛擬電廠集中器下行本地組網(wǎng)連接設(shè)備眾多，各類設(shè)備的數(shù)據(jù)類型、協(xié)議類型、數(shù)據(jù)帶寬、數(shù)據(jù)速率等都不一樣，這要求虛擬電廠集中器需要有多協(xié)議接入功能，兼容多設(shè)備物理接口，結(jié)合載波、無線通信技術(shù)的研究及實施進展，調(diào)研寬帶載波及無線通信性能特點，梳理其對承載能源采集控制信息數(shù)據(jù)的本地傳輸通道的可靠性、高效性、靈活性的相互影響和技術(shù)需求，研究各種典型應(yīng)用場景下的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，研究各種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)撲的實時性、可靠性、可維護性、建設(shè)及運行成本，提出一種面向需求側(cè)負荷柔性協(xié)調(diào)控制的通信網(wǎng)絡(luò)部署及典型應(yīng)用方案。3、支撐智慧能源服務(wù)平臺的虛擬電廠集中器研制基于以上技術(shù)，進行支撐智慧能源服務(wù)平臺的虛擬電廠集中器研制，以“模塊化、平臺化”作為基礎(chǔ)設(shè)計思路，將虛擬電廠集中器設(shè)計成多個功能獨立的模組結(jié)構(gòu)型式，并按各地區(qū)實際需求配制相應(yīng)的模組組合，形成具有不同功能的虛擬電廠集中器。4、虛擬電廠項目示范建設(shè)力爭2023年7月底之前，初步完成虛擬電廠集中器、虛擬電廠集中器組網(wǎng)模式研究及APP應(yīng)用商城的研發(fā)；2024年8月，開展全尺度虛擬電廠示范項目建設(shè)，在淮安市選擇可調(diào)資源種類豐富的樓宇或工業(yè)園區(qū)，通過安裝虛擬電廠集中器，部署現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，將樓宇中的中央空調(diào)、工業(yè)電窯爐、電動汽車充電樁、光伏、儲能等可調(diào)資源有序整合，組建樓宇能源虛擬機組負荷控制群，開展虛擬電廠調(diào)控方式和調(diào)控策略；2024年11月，系統(tǒng)試運行，聯(lián)合調(diào)試，驗證其裝備的先進性和可用性；2024年12月底前，完善試點工程中存在的問題，探索基于虛擬電廠運營模式等，驗證整體的實施效果。圖5.1-1物理架構(gòu)5.2.系統(tǒng)架構(gòu)虛擬電廠系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。虛擬電廠運行架構(gòu)如圖所示，按照“統(tǒng)一管理、分布式接入、協(xié)同調(diào)控”運營管理模式，以電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過智能邊緣計算、感知終端，運用囊括終端智能感知、數(shù)據(jù)智能融合分析、輔助管理決策等技術(shù)方式，構(gòu)建虛擬電廠平臺。總體系統(tǒng)架構(gòu)從上至下由交互層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和物理層構(gòu)成。整個架構(gòu)集中體現(xiàn)（如下圖）：以應(yīng)用層為核心，以數(shù)據(jù)層和物理層為依托，以交互層多種方式接入，全面為各層次客戶提供高品質(zhì)的個性化服務(wù)。圖5.2-1虛擬電廠系統(tǒng)總體架構(gòu)虛擬電廠實現(xiàn)分布式資源的分區(qū)聚類，形成類似傳統(tǒng)電廠的外特性，向虛擬電廠集控平臺提交注冊信息、報價信息以及合同信息。虛擬電廠集控平臺，負責審核虛擬電廠準入條件滿足情況、接入方案、虛擬電廠外特性、虛擬電廠檔案以及響應(yīng)信息，接收調(diào)度云調(diào)用信息，上報響應(yīng)信息。虛擬電廠交易平臺依托現(xiàn)有統(tǒng)一電力市場交易平臺，接收調(diào)度云下發(fā)的調(diào)度需求以及虛擬電廠集控平臺提交的準入審核結(jié)果、虛擬電廠外特性和執(zhí)行認定成果，結(jié)合虛擬電廠上報的注冊、報價以及合同信息，進行市場出清，并同時向虛擬電廠主體、虛擬電廠集控平臺以及調(diào)度云多方公布出清結(jié)果。A類虛擬電廠CPS（信息物理系統(tǒng)，Cyber-PhysicalSystems）主要包含樓宇空調(diào)，用戶側(cè)儲能和工業(yè)用戶負荷。對這三類對象進行實時調(diào)減，參與電網(wǎng)“削峰”輔助服務(wù)交易。B類虛擬電廠主要大用戶、自備電廠、分布式光伏和三聯(lián)供等幾類，對這幾類對象進行邀約調(diào)增或者調(diào)減，參與電網(wǎng)“削峰填谷”輔助服務(wù)交易。充分發(fā)揮虛擬電廠在電力交易和輔助服務(wù)等方面的靈活性調(diào)節(jié)作用，通過市場機制和價格信號鼓勵和引導虛擬電廠發(fā)展，實現(xiàn)緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力，促進清潔能源消納，具有巨大的經(jīng)濟、社會以及環(huán)保效益，為保障城市電網(wǎng)安全、促進城市綠色發(fā)展做出巨大貢獻。1、設(shè)備層：底層需求側(cè)虛擬電廠資源，本項目只考慮樓宇中央空調(diào)、工業(yè)電窯爐和充電樁負荷；2、控制層：在樓宇部署空調(diào)智能控制終端，工業(yè)電窯爐智能控制終端，開發(fā)接口對接充電樁平臺，使得虛擬機組層可以與其對接控制需求側(cè)資源；3、虛擬機組層：建設(shè)虛擬機組控制系統(tǒng)。監(jiān)測控制運營虛擬電廠資源，與柔性控制資源之間是集中式的控制方式，主動聚合虛擬機組資源，而終端用戶向其讓渡了資源的控制權(quán)，使得虛擬機組可通過價格或其它信號控制需求側(cè)資源；4、虛擬電廠層：建設(shè)虛擬電廠平臺。虛擬電廠下轄數(shù)臺虛擬機組，與虛擬機組之間是分散式的控制方式，即包括指令的上傳下達、數(shù)據(jù)監(jiān)測。虛擬電廠平臺直接參與電力市場交易，接受調(diào)控云響應(yīng)指令。圖5.2-2虛擬電廠軟件功能示意圖5.3.技術(shù)方案5.3.1.輔助及支撐虛擬電廠業(yè)務(wù)設(shè)計5.3.1.1.總體設(shè)計虛擬電廠終端控制系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)邏輯如圖5.3-1所示，采集模塊兼容電、水、氣、熱等多種能源采集通道，具備終端采集管理功能?？刂祁惥邆淇蛻魝?cè)設(shè)備客戶側(cè)40余類設(shè)備主流通訊協(xié)議，并設(shè)計有不少于8對模擬量控制通道。高級功能覆蓋所有運營功能。圖5.3-1主要業(yè)務(wù)邏輯源網(wǎng)荷儲友好互動業(yè)務(wù)主體分五大部分：服務(wù)購買方、市場運營方、服務(wù)提供方、市場監(jiān)管方，虛擬電廠作為源網(wǎng)荷儲友好互動系統(tǒng)重要組成部分，其業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖5.3-2所示：圖5.3-2業(yè)務(wù)員主體架構(gòu)示意圖服務(wù)購買方：（1）政府：電網(wǎng)供電尖峰階段，利用相關(guān)資金購買需增/需減服務(wù)（對應(yīng)“削峰/填谷”業(yè)務(wù)）來維持電網(wǎng)供需平衡；（2）調(diào)峰電廠：因故無法完成調(diào)峰目標時，購買需增服務(wù)以規(guī)避可能的調(diào)峰輔助服務(wù)考核；（3）清潔能源發(fā)電廠：產(chǎn)生棄風棄光時，購買需增服務(wù)促進清潔能源消納并獲得相應(yīng)補貼；（4）旋轉(zhuǎn)備用/熱備用：因故無法完成備用目標時，購買需減服務(wù)以規(guī)避可能的備用輔助服務(wù)考核。市場運營方：（1）調(diào)度機構(gòu)（調(diào)度控制中心）：建設(shè)、維護市場技術(shù)支持系統(tǒng)，負責市場日常運營，向相關(guān)機構(gòu)提供調(diào)用結(jié)果等信息；（2）用戶管理機構(gòu)（營銷部）：建設(shè)、維護營銷需求側(cè)響應(yīng)平臺，負責服務(wù)提供方日常管理和業(yè)務(wù)運行。建設(shè)和維護電網(wǎng)公司自營的虛擬電廠。（3）交易機構(gòu)（交易中心、現(xiàn)貨市場）：負責市場成員注冊管理、競價、出清、市場交易信息披露等交易流程管理，并提供電力市場交易結(jié)算依據(jù)及相關(guān)服務(wù)。服務(wù)提供方：（1）虛擬電廠：是聚合多種分布式能源資源構(gòu)成的特殊類型的發(fā)電廠，通過先進的控制、通信等技術(shù)實現(xiàn)分布式電源、儲能系統(tǒng)、柔性負荷、電動汽車等分布式單元的協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化運行。運營主體分為電網(wǎng)公司自營和第三方運營兩種類型。（2）省電動汽車公司：建設(shè)、運營江蘇充電樁負荷聚合平臺，管理被聚合充電運營商管理的充電設(shè)施、充電負荷、充電計量數(shù)據(jù)。作為一個整體參與到源網(wǎng)荷儲友好互動業(yè)務(wù)中。（3）省綜合能源公司：建設(shè)、運維綜合能源相關(guān)系統(tǒng)，具備參與源網(wǎng)荷儲電力調(diào)控業(yè)務(wù)的能力。市場監(jiān)管方：（4）江蘇能源監(jiān)管辦：會同省經(jīng)信委共同審定電力調(diào)度交易機構(gòu)和交易中心上報的市場交易結(jié)算明細；（5）省、市經(jīng)信委：對調(diào)度機構(gòu)、交易中心及服務(wù)提供方在市場交易過程中相關(guān)工作及成效進行監(jiān)督檢查；（6）省物價局：會同省經(jīng)信委負責對專項資金收支情況的監(jiān)督檢查。5.3.1.2業(yè)務(wù)設(shè)計總體業(yè)務(wù)設(shè)計包括注冊管理，用戶信息管控、市場交易管理、直接負荷控制、柔性負荷控制、就地頻率響應(yīng)和結(jié)算管理等業(yè)務(wù)功能。圖5.3-3總體業(yè)務(wù)設(shè)計（1）注冊管理：客戶向虛擬電廠提出信息注冊/信息維護/信息注銷申請；其中客戶分為發(fā)電型客戶及負控型用戶，對于發(fā)電型客戶而言，除客戶基本信息外，還包括電力業(yè)務(wù)許可證及銀行開戶許可證等相關(guān)信息。（2）用戶管理：用戶概況、能源設(shè)備臺賬、能耗數(shù)據(jù)查詢，虛擬電廠與客戶間基于雙方需求確認合同內(nèi)容；虛擬電廠公布合同信息；虛擬電廠對合同執(zhí)行情況進行追蹤；虛擬電廠對合同進行備份。（3）交易管理：1）交易模擬，虛擬電廠日前申報交易品種的響應(yīng)價格及響應(yīng)時段；交易機構(gòu)初步確定市場出清價格及虛擬電廠調(diào)用名單；結(jié)合虛擬電廠內(nèi)部用能單元數(shù)據(jù)，模擬執(zhí)行交易出清結(jié)果，為直接交易執(zhí)行提供實際效果依據(jù)。2）交易執(zhí)行，虛擬電廠日前申報交易品種的響應(yīng)價格及響應(yīng)時段；交易機構(gòu)初步確定市場出清價格及虛擬電廠調(diào)用名單；調(diào)度機構(gòu)對出清結(jié)果及調(diào)用名單進行安全校核，并將校核后的調(diào)用名單下發(fā)給虛擬電廠平臺；各虛擬電廠根據(jù)交易出清結(jié)果及指令響應(yīng)邀約；交易中心根據(jù)實際執(zhí)行情況發(fā)布交易執(zhí)行結(jié)果。4）合同管理，將交易出清的有約束結(jié)果寫入合同；將合同結(jié)果發(fā)布給各虛擬電廠客戶和用電大客戶，用于查看核對。（4）直接負荷控制：采用主動自治型模式，虛擬電廠集中器會內(nèi)置直接負荷控制預案，通過感知電網(wǎng)頻率電壓變化，自主切除預先制定的負荷。并借助區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)直控負荷控制后評估。（5）柔性負荷控制：一般故障多數(shù)情況下功率缺額較小，可根據(jù)全網(wǎng)調(diào)度資源進行多種手段的綜合調(diào)配，虛擬電廠集中器可接收來自上層主站在事故處置各階段的不同運行指令，有序調(diào)控用戶可調(diào)控負荷，以協(xié)助電網(wǎng)調(diào)度運行。此種模式下虛擬電廠集中器具備負荷監(jiān)測、負荷預測、控制交互等功能，實現(xiàn)遠程負荷柔性調(diào)控。（5）頻率自治控制：針對特高壓電網(wǎng)緊急故障出現(xiàn)情況，如突發(fā)多條直流同時閉鎖，大功率缺額情況急速出現(xiàn)，故障明顯。虛擬電廠集中器接收系統(tǒng)頻率偏差信號與系統(tǒng)功率偏差信號；采集終端設(shè)備實時運行參數(shù)，計算各個終端設(shè)備的可調(diào)容量；根據(jù)終端設(shè)備的可調(diào)容量以及響應(yīng)速度，分別將形成一次調(diào)頻虛擬機組和二次調(diào)頻虛擬機組；根據(jù)一次調(diào)頻虛擬機組所聚合終端設(shè)備的功率調(diào)節(jié)性能整定一次調(diào)頻系數(shù)K；向一次調(diào)頻虛擬機組下發(fā)電網(wǎng)頻率偏差信號；基于二次調(diào)頻虛擬機組的調(diào)頻容量進行二次調(diào)頻任務(wù)分解；一次調(diào)頻虛擬機組將頻率偏差信號下發(fā)至終端設(shè)備智能集中器，終端設(shè)備根據(jù)頻率偏差信號進行自動功率調(diào)節(jié)；）二次調(diào)頻虛擬機組將調(diào)頻任務(wù)以功率偏差的形式下發(fā)至各終端設(shè)備智能集中器，終端設(shè)備進行自動功率調(diào)節(jié)。（6）結(jié)算管理：計量結(jié)算，調(diào)度機構(gòu)根據(jù)虛擬電廠功率基線計量其市場交易量，并對計量的用電數(shù)據(jù)進行校核；虛擬電廠對其內(nèi)部單元的結(jié)算優(yōu)先級、用電分攤比例等進行配置；交易中心將結(jié)算結(jié)果發(fā)布給各虛擬電廠和用電客戶，確認結(jié)算結(jié)果；運營單位處理各虛擬電廠和用電客戶對結(jié)算結(jié)果存在爭議的情況，經(jīng)過重新核對或結(jié)算，再次發(fā)布給各虛擬電廠和用電客戶進行確認；確保結(jié)算結(jié)果準確無誤進行交易結(jié)算。5.3.2.輔助及支撐虛擬電廠集中器研究與開發(fā)5.3.2.1.硬件架構(gòu)虛擬電廠集中器使用單相交流電源供電，在非通信狀態(tài)下，有功功耗＜4W。具備采集多種數(shù)據(jù)源、本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、本地數(shù)據(jù)分析等功能。上行通信：可采用4G、以太網(wǎng)、光纖等與主站通信，下行通信：可采用RS-485/RS-232、HPLC、M-Bus、LoRa等與現(xiàn)場各種能源采集終端之間進行通信。主控模塊和功能模塊之間通過可插拔式連接器連接，可根據(jù)現(xiàn)場實際需求，靈活配置上、下行功能模塊的種類和數(shù)量；借助功能模塊的傳輸、控制信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、節(jié)點的操控，可適應(yīng)各類工控現(xiàn)場對數(shù)據(jù)處理、傳輸、控制的需求。圖5.3-4虛擬電廠集中器硬件架構(gòu)圖5.3-5硬件架構(gòu)5.3.2.2主要功能虛擬電廠集中器可通過4G專網(wǎng)與遠程平臺連接，可通過698.45（1867）協(xié)議與主站進行數(shù)據(jù)交互，是對采集終端、表計、末端傳感器等進行數(shù)據(jù)采集、處理、儲存、控制，同時和主站或手持設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互的設(shè)備，并具備采集、管理能源信息的功能，對下可通過網(wǎng)口或串口與用戶側(cè)終端通訊，支持多種通信參數(shù),如:串口9600，N,8,1。表5.3-6虛擬電廠集中器終端設(shè)備圖虛擬電廠集中器主要功能如下表所示：主要功能序號定值名稱定值精度要求備注基礎(chǔ)設(shè)置1的唯一系列標號確定編碼規(guī)則，生成的碼寫入2負荷類型描述字符串<=30個漢字能準確描述負荷處的位置、類型如：南京師范大學第5學生宿舍305房間空調(diào)（或電加熱熱水器）3以太網(wǎng)地址（能否根據(jù)系列標號自動生成）4數(shù)據(jù)上傳速度（1240）1，代表1秒上傳一次，2，代表2秒上傳一次，以此類推，可適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)速度頻率自治控制5按頻率剛性切除功能是否啟用1，啟用，0或其他，不用6快速剛性切除頻率定值F1（HZ）小數(shù)點后兩位，如49.75Hz當檢測到的頻率低于F1，延時動作出口切除負荷。7快速剛性切除延時動作時間定值T1（秒）小數(shù)點后兩位，如15.34秒當f<F1,t>=T1時，動作8頻率滑差閉鎖定值dfbzs/dt（Hz/s）小數(shù)點后兩位，如5.34秒當100ms兩點的頻率差>=dfbzs/dt剛性切除閉鎖，防止頻率的急劇波動或諧波導致的頻率波動造成誤動作9按頻率自動恢復負荷功能是否啟用1，啟用，0或其他，不用（前提條件，動作以后才能恢復）10按評率自動恢復負荷頻率定值F2（HZ）小數(shù)點后兩位，如49.95Hz當檢測到的頻率大于等于F1，延時確認動作出口，恢復負荷。11按評率自動恢復負荷延時確認時間定值T2（秒）小數(shù)點后兩位，如15.34秒當f>=F2,t>=T2時，動作,恢復負荷直接控制12主站遙控限電可接收主站的下發(fā)遙控分閘命令，延時切除相應(yīng)的負荷線路，將負荷功率限定在主站指定的目標功率范圍內(nèi)；13遠程預購電控制可依據(jù)主站采集的用戶電量，計算用戶電費余額發(fā)出告警提示，并執(zhí)行相應(yīng)的購電跳閘功能。柔性控制14夏季制冷期間柔性調(diào)控15冬季制熱期間柔性調(diào)控16空調(diào)軟啟停的控制17負荷停運判斷定值P0測得的有功功率p<P0,判斷負荷設(shè)備停運，不對設(shè)備進行任何控制。18過流保護功能是否啟用1，啟用，0或其他，不用19的過流保護定值（A）Is0如測得電流I>=Is0,并且t>=Ts0保護動作，跳開用電負荷設(shè)備20的過流保護延時確認定值Ts021過熱保護功能是否啟用1，啟用，0或其他，不用22的過熱保護溫度定值（A）Ts如測得溫度t>=Ts,并且t>=Ts1過熱保護動作，跳開用電負荷設(shè)備5.3.2.3業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計需要構(gòu)建日前、日內(nèi)、實時以及緊急多場景下的負荷參與電網(wǎng)運行控制的運行模式，通過價格機制和輔助服務(wù)市場積極引導負荷資源主動參與電網(wǎng)的運行控制，建立全方位的負荷調(diào)度體系，實現(xiàn)負荷與電網(wǎng)的智能友好互動。依托源-網(wǎng)-荷-儲友好互動系統(tǒng)的主站層-聚合層-資源層的框架，研制針對資源層接入的虛擬電廠集中器，同時滿足的智能管控要求。虛擬電廠控制主要包括就地頻率自治控制、直接負荷控制和柔性控制三部分內(nèi)容，其優(yōu)先級按照控制響應(yīng)時間設(shè)置。就地頻率自治控制實現(xiàn)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制；直接負荷控制實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備安全控制及系統(tǒng)的調(diào)頻調(diào)壓控制；柔性控制實現(xiàn)分鐘級和日級滿足削峰填谷、清潔能源消納及系統(tǒng)備用的業(yè)務(wù)需求。圖5.3-7控制業(yè)務(wù)邏輯圖5.3-8核心業(yè)務(wù)邏輯5.3.3輔助及支持虛擬電廠參與電力能源市場方案5.3.3.1虛擬電廠參與電力能量市場虛擬電廠的出現(xiàn)，將會很大程度上改變原有電力交易模式。虛擬電廠作為一個新的獨立個體，可以以整體參與電力市場的電能交易。從市場功能來看，虛擬電廠可參與的市場模式有能量市場、輔助服務(wù)市場等。從時間尺度來看，虛擬電廠可參與的市場模式有中長期合同市場、日前市場、日內(nèi)市場和實時市場。虛擬電廠參與單一市場模式時，根據(jù)市場特性，建立虛擬電廠的競價模型，從而實現(xiàn)虛擬電廠參與電力市場，完成電能交易的功能。5.3.3.2虛擬電廠參與市場競價虛擬電廠參與不同功能的市場模式常用的模型考慮如下。（1）能量市場：考慮電網(wǎng)安全約束，經(jīng)濟效益最優(yōu)。（2）輔助服務(wù)市場：考慮備用容量約束、調(diào)峰容量約束等，社會支付服務(wù)成本最小。（3）虛擬電廠參與不同時間尺度的市場模式常用的模型考慮如下。1）日前市場目標函數(shù)：運行成本最小或者經(jīng)濟效益最大。約束條件：①系統(tǒng)功率平衡約束；②機組出力約束；③機組爬坡約束；④系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束；⑤棄風量、棄光量約束；⑥網(wǎng)絡(luò)潮流約束；⑦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電壓約束；⑧傳統(tǒng)機組啟停時間約束。2）日內(nèi)市場目標函數(shù)：運行成本最小或經(jīng)濟效益最大。約束條件：①系統(tǒng)功率平衡約束；②機組出力約束；③機組爬坡約束；④系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束；⑤棄風量、棄光量約束；⑥網(wǎng)絡(luò)潮流約束；⑦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電壓約束；⑧傳統(tǒng)機組啟停時間約束。3）實時市場目標函數(shù)：最小化調(diào)整成本。約束條件：①系統(tǒng)功率平衡約束；②出力調(diào)整量約束；③系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用約束；④棄風量、棄光量約束；⑤網(wǎng)絡(luò)潮流約束；⑥網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電壓約束。5.3.3.3優(yōu)化技術(shù)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行調(diào)度主要采用人工日前調(diào)度計劃和自動發(fā)電控制相結(jié)合的調(diào)度方式。而在虛擬電廠中，用電負荷更加靈活，可再生能源出力及負荷功率具有較大的難預測性和隨機性，大大削弱了日前調(diào)度計劃的經(jīng)濟性和合理性。實際調(diào)度運行過程中，風光出力及負荷功率往往會大幅偏離預測曲線，因此采用傳統(tǒng)粗放的日前調(diào)度方式，已無法滿足可再生能源接入后虛擬電廠的調(diào)度要求。由于可再生能源及負荷的預測精度隨著時間尺度的縮短而逐漸提高，針對這一特性，可以在日前調(diào)度基礎(chǔ)上增加短時調(diào)度，構(gòu)建多時間尺度協(xié)調(diào)的優(yōu)化調(diào)度機制，通過多時間尺度協(xié)調(diào)逐級消除可再生能源及負荷的預測誤差和隨機波動造成的影響，提高系統(tǒng)可再生能源接納能力，維持系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行。電力系統(tǒng)的多時間尺度優(yōu)化調(diào)度與控制框架如圖所示。系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度與運行控制被劃分為日級、小時級、5-15分鐘級、秒級四個等級，分別對應(yīng)日前計劃調(diào)度、日內(nèi)滾動優(yōu)化、實時校正和系統(tǒng)自動發(fā)電控制。其中，日前計劃調(diào)度、日內(nèi)滾動優(yōu)化、實時校正三部分組成系統(tǒng)的多時間尺度優(yōu)化調(diào)度框架。三個時間尺度之間的典型關(guān)系如圖所示。圖5.3-9虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度與控制框架圖5.3-10關(guān)系1）日前調(diào)度計劃日前調(diào)度計劃通常每24h執(zhí)行一次，決策周期為一天24h，一般將決策的時間段進行離散化，時間間隔為1h。基于可再生能源及負荷的日前預測和實時電價情況，求解系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機組的開停機狀態(tài)和有功出力。日前調(diào)度的優(yōu)化目標通常是以經(jīng)濟性為主，也可考慮環(huán)保性等其他目標。約束條件需考慮功率平衡約束、機組出力限制約束、系統(tǒng)安全性約束等。由于電力系統(tǒng)的運行條件總是處于變化之中，且可再生能源及負荷功率往往存在隨機波動，所以僅靠日前計劃難以實現(xiàn)系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行，需要日內(nèi)滾動優(yōu)化、實時校正等不同時間尺度相協(xié)調(diào)。因此，日前調(diào)度還需要為下一時間尺度的調(diào)度預留一定的控制裕度，從而保留系統(tǒng)調(diào)度與控制的魯棒性。2)日內(nèi)滾動優(yōu)化日內(nèi)滾動優(yōu)化通常每30min-1h執(zhí)行一次，決策周期為1-2h，時間間隔為15min，是對日前調(diào)度計劃的補充和修正。日內(nèi)滾動優(yōu)化以日前調(diào)度計劃為基礎(chǔ)，利用最新的風、光可再生能源及負荷的預測信息，遵照日前制定的機組開停機計劃、儲能系統(tǒng)充放電計劃，制定各個機組計劃出力的調(diào)整量。日內(nèi)滾動優(yōu)化與日前調(diào)度類似，主要考慮系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性目標，也可考慮系統(tǒng)的調(diào)節(jié)成本。約束條件與日前類似，但一般需要將系統(tǒng)的運行計劃調(diào)整量限定在一定的范圍內(nèi)，不能偏離日前計劃值太遠。3）實時校正實時校正通常每5-15min執(zhí)行一次，決策周期為15-30min，時間間隔為5min。實時校正環(huán)節(jié)以日內(nèi)運行計劃為基礎(chǔ)，利用最新的超短期可再生能源預測和負荷預測信息，對日內(nèi)計劃進行修正，彌補日內(nèi)滾動優(yōu)化環(huán)節(jié)周期較長的不足，同時還可處理某些機組未能有效跟蹤計劃、調(diào)節(jié)裕度不足等不確定因素。實施計劃可以以經(jīng)濟性為目標，實現(xiàn)平衡有功功率偏差，增強電網(wǎng)有功頻率的控制的需求，也可以以電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行為目標，實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線斷面的功率控制，機組的出力波動控制等。5.3.4輔助及支撐虛擬電廠調(diào)控方式和策略研究5.3.4.1高校樓宇負荷控制策略高校樓宇重點耗能對象為暖通空調(diào)，在保證高校樓宇及電網(wǎng)負荷需求的前提下，對系統(tǒng)進行實時優(yōu)化控制，動態(tài)尋優(yōu)在該工況下系統(tǒng)最低能耗時各設(shè)備的最優(yōu)運行控制參數(shù)，通過直控方式實現(xiàn)電網(wǎng)的供需平衡。以電網(wǎng)調(diào)控指令、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運行及環(huán)境參數(shù)等為模型輸入量，通過改變空調(diào)系統(tǒng)運行方式、運行模式、運行參數(shù)等手段，調(diào)節(jié)樓宇用電負荷，主動響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控指令，直控模型如圖所示：圖5.3-11暖通空調(diào)系統(tǒng)直控模型圖5.3-12樓宇暖通空調(diào)直控流程空調(diào)負荷調(diào)控通過接收負荷缺額容量，基于空調(diào)運行模型計算接入系統(tǒng)的中央空調(diào)調(diào)控總負荷潛力，通過多種目標（管理優(yōu)先，效率優(yōu)先，市場手段等）的策略來實現(xiàn)負荷調(diào)控容量的分解，下達空調(diào)負荷需求響應(yīng)指令，實時監(jiān)控空調(diào)負荷的運行數(shù)據(jù)，執(zhí)行后計算空調(diào)負荷的基線，從而實現(xiàn)空調(diào)負荷調(diào)控效果的評估。具體的流程如圖所示：2）空調(diào)負荷直控策略利用非線性規(guī)劃法等算法，采用建筑單體和建筑集群的控制方式，通過虛擬電廠平臺下發(fā)直控指令，結(jié)合電網(wǎng)互動模型輸入?yún)?shù)，對送風溫度進行調(diào)控，精準控制空調(diào)負荷變化量，從而實現(xiàn)空調(diào)負荷直控。輸入?yún)?shù)：空調(diào)設(shè)備參數(shù)、溫度參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等輸出參數(shù)：空調(diào)負荷的變化量算法：非線性規(guī)劃法等優(yōu)化目標：精準調(diào)控空調(diào)負荷變化量，相應(yīng)電網(wǎng)指令控制策略如下圖所示：圖5.3-13樓宇暖通空調(diào)直控策略5.3.4.2充電樁與電網(wǎng)互動經(jīng)濟化運行策略規(guī)?；潆姌秴⑴c電網(wǎng)互動后，可以有效實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓，提高電網(wǎng)運行效率，節(jié)約電網(wǎng)企業(yè)運行成本。此外，充電樁用戶可以獲得電網(wǎng)峰谷電價差及參與調(diào)頻的費用，獲得額外收益。因此，充電樁與電網(wǎng)互動后，可以使雙方達到互惠共贏的目的，實現(xiàn)經(jīng)濟利益的最大化。1.充電樁用戶參與互動的經(jīng)濟性充電樁用戶包括私人用戶和集團用戶。集團用戶主要包括公交、公司用戶等，公司用戶和私人用戶的運行規(guī)律接近。私人用戶每天的平均運行時間不超過5小時，運行時段一般在6:00~8:30及17:00~19:00之間，每天有19小時以上的停駛時間。公交車等車輛一般運行時段5:30~21:00，每天有8小時以上的停駛時間。因此充電樁有足夠的時間參與和電網(wǎng)之間的互動?？紤]到隨著電動汽車的發(fā)展，充電樁的用戶將是以私人電動汽車為主流，因此以此類用戶為例進行經(jīng)濟性分析。充電樁用戶利用車輛的相對閑置時間段，參與電網(wǎng)的峰谷平衡和電網(wǎng)調(diào)頻，獲得電網(wǎng)的峰谷電價差及參與調(diào)頻的費用，從而使充電樁用戶獲得額外的收益。（1）充電樁用戶參與削峰填谷的經(jīng)濟性分析以一般私人用戶使用汽車的規(guī)律為例，一般早晚上下班為車輛使用高峰時段，根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計顯示8：30-11：30以及13：00-18：00是車輛相對閑置的時間，這個時間段也恰和電網(wǎng)負荷的峰谷時段相匹配，如表所示。表5.3-1不同時段電動汽車狀態(tài)和電網(wǎng)負荷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)時間充電樁狀態(tài)電網(wǎng)負荷電網(wǎng)是否需要進行峰谷調(diào)控充電樁是否可以參與峰谷調(diào)控8:00-8:30使用中否否8:30-18:00停放午間高峰負荷是是（放電，補充峰時電力供應(yīng)）18:00-18:30使用中否否18:30-21:00停放晚間高峰負荷是是（放電，補充峰時電力供應(yīng)）21:00-8:00停放夜間低谷負荷是是（充電，填平負荷低谷）用戶在電網(wǎng)負荷高峰期對電網(wǎng)放電，即向電網(wǎng)進行售電，獲得收入；而利用夜間或其他負荷低谷時段進行充電，即從電網(wǎng)購電。由于電動汽車必須保證一定的電量進行行駛，也就決定了電動汽車售出的電量必然要小于購買的電量，在此前提下，用戶要獲得收入就必須依賴于電價采用峰谷機制或?qū)崟r電價機制。（2）充電樁用戶參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓服務(wù)的經(jīng)濟性分析具有充放電功能的充電樁在本質(zhì)上是一個移動式電源，當充電樁的數(shù)量達到一定數(shù)量級之后，集中參與電網(wǎng)的調(diào)頻，等同于調(diào)頻電廠作用。充電樁用戶在市場機制的支持下，可以根據(jù)自身的運行特點靈活定制參與調(diào)頻的策略，向電力公司提供有償?shù)碾娋W(wǎng)調(diào)頻服務(wù)，以獲得相應(yīng)的調(diào)頻收入。按照此方式，用戶提供有償調(diào)頻調(diào)壓服務(wù)的收入來源有在線容量收入和參與實時調(diào)度容量的收入。用戶參與調(diào)頻、調(diào)壓服務(wù)的收益不但和充電樁參與調(diào)頻、調(diào)壓服務(wù)的在線用量、在線時間有關(guān)，也與實時電價、電池的循環(huán)壽命、充放電效率等密切相關(guān)。2.電網(wǎng)參與互動的經(jīng)濟性分析從電網(wǎng)側(cè)看，應(yīng)用充電樁與電網(wǎng)互動技術(shù)，電動汽車作為分布式儲能單元參與電網(wǎng)備用、調(diào)頻、調(diào)壓等服務(wù)，有助于降低電網(wǎng)峰谷差，提高銷售電量，延緩調(diào)頻電廠等建設(shè)的投資，提高電網(wǎng)的運行效率。（1）充電樁參與電網(wǎng)削峰填谷的經(jīng)濟性以某地區(qū)2010年1月1日的用電負荷為例，圖給出了該地區(qū)當天的負荷曲線，當日該地區(qū)電網(wǎng)用電負荷的峰谷差為192.21MW，按每輛電動汽車動力電池容量為20kWh、25%的容量參與削峰填谷，以充電和放電功率均為5kW計算，只要有19221輛電動汽車參與削峰填谷，就可以完全補償該日的峰谷差，節(jié)約電力公司的大量成本。圖5.3-14某地區(qū)2010年1月1日全天負荷曲線（2）充電樁參與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)壓的經(jīng)濟性大規(guī)模充電樁可虛擬為調(diào)頻電廠，參與電網(wǎng)調(diào)頻。參與調(diào)頻主要靠控制系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電機組輸入功率總和等于系統(tǒng)內(nèi)所有用電設(shè)備在額定頻率時所消耗的有功功率總和實現(xiàn)的，包括機組和電網(wǎng)損耗。應(yīng)用充電樁與電網(wǎng)互動技術(shù)，充電樁可參與系統(tǒng)的調(diào)頻服務(wù)，降低用戶側(cè)功率需求，從而達到調(diào)頻的效果。目前機組參與一次調(diào)頻，最大可額外輸出6%左右的功率，一般可輸出3%左右的調(diào)頻功率。按一臺300MW的機組、每次調(diào)頻一般能輸出10MW的調(diào)頻功率計算，若要達到與300MW機組相同的調(diào)頻效果，按每個充電樁輸出5kW的功率計算，2000個充電樁同時參與調(diào)頻服務(wù)就可達到與300MW機組進行調(diào)頻效果，從而可延緩或節(jié)約大量調(diào)頻電廠建設(shè)的費用。5.3.5輔助及支撐虛擬電廠試點建設(shè)方案5.3.5.1、支撐樓宇能源虛擬機組建設(shè)1.高校樓宇負荷分析（1）負荷特性圖5.3.5-1高校樓宇負荷曲線圖高校建筑主要是白天的學習時間，設(shè)備運行高峰時段約是8:00-20:00,其主要負荷來自于空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、辦公設(shè)備、動力系統(tǒng)等?？照{(diào)系統(tǒng)為VRV空調(diào)，負荷占比大約在56%，負荷特性曲線詳見上圖。（2）負荷特點高校樓宇負荷特點情況詳見表。表5.3.5-1高校樓宇負荷分類表負荷類別負荷占比主要設(shè)備安全保障負荷1%-5%應(yīng)急照明、生活水泵、消防設(shè)備及監(jiān)控等主要辦公負荷10%-15%復印機、打印機、交換機、計算機等辦公設(shè)備輔助辦公負荷60%-80%辦公照明、VRV空調(diào)、電梯等非辦公負荷5%-10%樓道照明、開水爐等（3）調(diào)控類型高校建筑主要通過VRV空調(diào)設(shè)備的調(diào)控，實現(xiàn)削減負荷的目的。負荷調(diào)控情況詳見表。表5.3.5-2辦公樓負荷調(diào)控情況表主要設(shè)備負荷占比調(diào)控類別/方式調(diào)控策略調(diào)控時間可調(diào)負荷占比準備時間響應(yīng)時長恢復投運所需時間個體占比VRV空調(diào)56%直控（柔性）變頻控制分鐘級0.5-1h分鐘級16%直控（柔性）調(diào)節(jié)設(shè)定溫度分鐘級1-2h分鐘級40%2.樓宇虛擬機組建設(shè)樓宇虛擬機組層聚合了底層靈活可調(diào)資源，具備負荷資源日內(nèi)管理和響應(yīng)虛擬電廠層調(diào)控的能力，是主站靈活可調(diào)控的“能量盒”。圖5.3.5-2樓宇能源虛擬機組系統(tǒng)組成“能量盒”能夠按照用電計劃自我調(diào)節(jié)與控制，虛擬機組（負荷集成商）與電網(wǎng)公司達成協(xié)議以后嚴格管控“能量盒”的用能水平。其次，“能量盒”在按照用電計劃管控自己用能水平的基礎(chǔ)上，能與虛擬電廠層進行互動，做到互動容量大、響應(yīng)速度快。（1）“能量盒”日前上報負荷預測，應(yīng)通過虛擬機組可調(diào)負荷和分布式儲能等調(diào)節(jié)按照日前預測量實時跟蹤控制預測數(shù)據(jù)。（2）“能量盒”在嚴格按照日內(nèi)計劃做好實時調(diào)控的基礎(chǔ)上，實時向虛擬電廠上報負荷可調(diào)量。（3）“能量盒”實時設(shè)計負荷調(diào)控方案，實施計及分布式光伏和儲能的多類型負荷、多時間尺度控制。虛擬機組負荷調(diào)控模塊主要開展內(nèi)部負荷預測、負荷聚合和分類統(tǒng)計、負荷響應(yīng)的容量分解方案、響應(yīng)執(zhí)行事件的監(jiān)視以及事后評估響應(yīng)評估。虛擬機組監(jiān)控系統(tǒng)接口需要上報報裝容量、可調(diào)負荷數(shù)據(jù)、執(zhí)行容量數(shù)據(jù)、和主站模型交互等數(shù)據(jù)。負荷控制預案充分考慮負荷所在的區(qū)域，負荷響應(yīng)特性、時間特性、可控容量大小、負荷被控的要求，制定不同優(yōu)先級目標的負荷控制策略。(1)樓宇能源虛擬機組系統(tǒng)建設(shè)其中設(shè)備監(jiān)測、負荷預測、電網(wǎng)互動、能效提升功能互相作用，互為支撐，設(shè)備監(jiān)測為負荷預測提供數(shù)據(jù)支撐，負荷預測對調(diào)度工作也有指導作用，能效提升對互動策略進行分析評價，綜合分析優(yōu)化調(diào)度策略的效果，互動調(diào)度策略的執(zhí)行即是集中以設(shè)備監(jiān)測、負荷預測的數(shù)據(jù)為依托，進行結(jié)構(gòu)、管理、技術(shù)上的優(yōu)化，生成能源優(yōu)化方案，指導能源調(diào)度，給用能作指導。統(tǒng)計分析貫穿整個能效管理，實現(xiàn)對能效管理的集中匯總與報告，體現(xiàn)能源的可用性、經(jīng)濟性、可靠性。虛擬電廠依據(jù)樓控系統(tǒng)中實時監(jiān)視和負荷預測數(shù)據(jù)，基于樓控系統(tǒng)上報的負荷可調(diào)時間、分項可調(diào)范圍以及總負荷可調(diào)范圍對區(qū)域內(nèi)可調(diào)度機組資源和需求側(cè)資源進行評估計算；依據(jù)評估值修對下一時段需求側(cè)資源的調(diào)度、調(diào)控計劃以及備用；通過實時判斷剩余時段是否需要對原調(diào)度計劃作機組啟停調(diào)整制定相應(yīng)的調(diào)控指令，或依據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和負荷預測分析是否有觸發(fā)調(diào)控指令的條件產(chǎn)生生成相應(yīng)的調(diào)控指令下發(fā)給樓控系統(tǒng)；樓控系統(tǒng)收到調(diào)度或調(diào)控指令后，基于內(nèi)部負荷精細化分組，依據(jù)調(diào)度或調(diào)控指令中的目標快速分解指令并下達給終端負荷執(zhí)行相應(yīng)的操作，同時樓控系統(tǒng)內(nèi)部依據(jù)實時監(jiān)測和負荷預測結(jié)果也可以完成同樣的用戶互動操作。圖5.3.5-3樓宇能源虛擬機組系統(tǒng)架構(gòu)主要性能需求：（1）常規(guī)界面打開速度不超過3秒；（2）資源檢索速度不超過15秒；（3）報表統(tǒng)計結(jié)果不超過60秒；（4）日常平均CPU占用率＜40%，忙時＜75%，內(nèi)存占用率＜50%，最大并發(fā)時＜75%；（5）平臺穩(wěn)定試運行三個月以上，運行安全、穩(wěn)定，達到7×24h的可靠運行能力，年可用率＞99.99%。（2）樓宇中央空調(diào)改造方案本次樓宇中央空調(diào)系統(tǒng)的改造主要針對淮陰師范學院（長江路校區(qū)）的圖書館的VRV多聯(lián)機系統(tǒng)，室外主機加裝通訊接口板后與專門的空調(diào)智能控制終端相連。其次是針對室內(nèi)末端的改造，將所有末端空調(diào)的溫控器接入到主站監(jiān)控平臺。同時，輔助性的加裝一些環(huán)境溫濕度采集的傳感器，作為負荷調(diào)控的參考依據(jù)。圖5.3.5-4中央空調(diào)系統(tǒng)改造總體架構(gòu)5.3.5.2、支撐工業(yè)電窯爐虛擬機組建設(shè)工業(yè)電窯爐設(shè)備主要組成：窯室、加熱設(shè)備、通風設(shè)備、輸送設(shè)備等部件，虛擬電廠平臺控制連接的流程設(shè)置如下所示，窯室、加熱設(shè)備、通風設(shè)備、輸送設(shè)備末端的設(shè)備控制系統(tǒng)通過就地網(wǎng)絡(luò)接入到智能終端，智能終端匯聚數(shù)據(jù)整理并通過本地網(wǎng)絡(luò)加密上送到虛擬電廠平臺。工業(yè)電窯爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括用電參數(shù)、熱量參數(shù)實時狀態(tài)和環(huán)境等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)總配電柜上加裝互感器和智能電表，采集電能參數(shù)；與系統(tǒng)的集中控制柜進行通訊，以獲取熱量相關(guān)的運行參數(shù)；在電窯爐系統(tǒng)的控制室加裝采集終端，并通過有線方式向總站發(fā)送采集數(shù)據(jù)。工業(yè)電窯爐一般是大用戶設(shè)備，因此跟隨大用戶負荷參與調(diào)度的負荷集成商方式進行處理，實現(xiàn)與電網(wǎng)友好互動。圖5.3.5-5電窯爐設(shè)備接入（1）參數(shù)采集電參數(shù)采集功能包括：采集數(shù)據(jù)項包括A、B、C三相電流、電壓，A、B、C三相有功、無功功率，總有功功率，總無功功率等，采集間隔可根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)實施需求設(shè)置，間隔時間10秒到30分鐘可調(diào)，默認為15分鐘。運行狀態(tài)參數(shù)采集包括：加熱器啟停狀態(tài)、窯內(nèi)溫度、壓力等，采集間隔可根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)實施需求設(shè)置，間隔時間10秒到30分鐘可調(diào)，默認為15分鐘；采用以太網(wǎng)、RS-232或RS-485總線等方式，從電窯爐系統(tǒng)主機通信接口板采集上述參數(shù)。環(huán)境參數(shù)采集功能包括：采集數(shù)據(jù)項包括溫度、濕度等，采集間隔可根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)實施需求設(shè)置，間隔時間10秒到30分鐘可調(diào)，默認為15分鐘；主要采集室外、室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，室外通常部署一個溫濕度傳感器，室內(nèi)需要針對典型區(qū)域，部署多個溫濕度傳感器，通過串口總線或以太網(wǎng)等獲取相關(guān)溫度、濕度參數(shù)。（2）自動控制工業(yè)電窯爐負荷調(diào)控裝置通信模塊接收來自虛擬電廠的需求響應(yīng)信號，信號包括：電價信息或者邀約響應(yīng)、實時響應(yīng)時間、響應(yīng)容量等信息；電窯爐負荷調(diào)控裝置邊緣計算模塊對接收的需求響應(yīng)信號進行解析，觸發(fā)邊緣計算控制模塊，結(jié)合外部采集的電參數(shù)、電窯爐運行狀態(tài)參數(shù)及環(huán)境參數(shù)等，通過邏輯決策的方式?jīng)Q策響應(yīng)等級、響應(yīng)容量，并向需求響應(yīng)系統(tǒng)主站反饋并互相確認控制命令；正式生成針對電窯爐系統(tǒng)的調(diào)控策略，生成明確的響應(yīng)等級、響應(yīng)容量、響應(yīng)時間等信息；根據(jù)響應(yīng)等級的緊急程度，調(diào)控策略會有不同的執(zhí)行方式：如果響應(yīng)等級為不緊急，則電窯爐負荷調(diào)控裝置既可以自動執(zhí)行相關(guān)控制指令，同時也允許用戶自行控制；如果響應(yīng)等級為緊急，則窯爐負荷調(diào)控裝置直接調(diào)節(jié)或關(guān)停窯爐運行狀態(tài)。圖5.3.5-6工業(yè)電窯爐控制流程圖5.3.5.3、支撐充電樁虛擬機組建設(shè)通過建設(shè)接口對接充電樁平臺將能效監(jiān)測數(shù)據(jù)接入，根據(jù)虛擬電廠業(yè)務(wù)運營需求調(diào)控充電樁平臺負荷資源。本次充電樁虛擬機組的改造主要針對淮安洪澤供電公司附近建設(shè)兩臺雙槍60kW有序直流充電樁，以滿足私家車充電調(diào)控。（1）私家車充電負荷曲線圖5.3.5-7私家車充電日負荷曲線對某地區(qū)內(nèi)幾個小區(qū)的50個充電樁進行實測，等比例換算為1輛私家車的負荷數(shù)據(jù)，得到私家車充電日負荷曲線如圖所示。私家車在停車場充電時間多集中在12:00-14:00和19:00-4:00。（2）調(diào)控類型在整個充電過充中，可以通過直接控制電動汽車充電設(shè)備的充電功率進而參與削減充電負荷。具體調(diào)控類型見表。表5.3.5-1不同類型汽車充電負荷調(diào)控情況表電動汽車類型負荷占比調(diào)控類別/方式調(diào)控時間響應(yīng)速度響應(yīng)時長私家車12%直控（柔性）分鐘級2-4h注：負荷占比為12:00-14:00時段不同類型充電負荷占比（3）充電站虛擬機組系統(tǒng)建設(shè)充電站虛擬機組系統(tǒng)主要對直流充電樁進行調(diào)控，同時支撐充電站的運營管理。充電樁和充電機與充電站通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)集中后與虛擬機組系統(tǒng)通訊。圖5.3.5-8充電站虛擬機組系統(tǒng)組成電動汽車充電站虛擬機組系統(tǒng)實現(xiàn)通過剛?cè)嵝钥刂坪陀行蛞龑С潆妼崿F(xiàn)充電站負荷靈活調(diào)控的實現(xiàn)。架構(gòu)如圖所示。圖5.3.5-9充電站虛擬機組系統(tǒng)表5.3.5-2不同類型電動汽車調(diào)控情況表應(yīng)用服務(wù)序號功能項說明單位數(shù)量1數(shù)據(jù)采集按照統(tǒng)一的標準規(guī)范接入采集充電樁基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，例如：心跳信息、充電信息、待機數(shù)據(jù)、狀態(tài)等套12充電實時監(jiān)控軟件模塊監(jiān)控充電樁的基本信息，做圖形化展示套13虛擬機組控制遠程控制充電樁啟動/停止，有序充電控制套14告警服務(wù)軟件模塊設(shè)置預警閥值，對充電設(shè)施和電池的過壓、過流、過溫以及其他異常狀態(tài)進行預警提示套15計量計費對樁的計費模型進行管理套16資產(chǎn)管理軟件模塊對樁、通信設(shè)備等資產(chǎn)進行管理套17統(tǒng)計分析軟件模塊提供充電業(yè)務(wù)和計費業(yè)務(wù)等運營情況，包括充電樁充電電量、充電次數(shù)、充電時間、利用率等數(shù)據(jù)，以日報、月報和年報的方式進行統(tǒng)計匯總套18系統(tǒng)管理軟件模塊系統(tǒng)相關(guān)的權(quán)限、參數(shù)、配置等一系列管理功能；通過完善的用戶權(quán)限管理機制來保障系統(tǒng)訪問的安全性套19客戶服務(wù)軟件模塊為電動汽車用戶提供用戶注冊、信息認證、充電卡申請與綁定、充值、掛失/解掛、賬戶信息查詢、投訴建議等服務(wù)套110微信應(yīng)用基于微信公眾號的充電服務(wù)軟件套112Centos7Linux操作系統(tǒng)，開源軟件套113Mysql關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，開源軟件套114Redis高性能的key-value數(shù)據(jù)庫，開源軟件套1電動汽車充電引導策略如下圖所示：1）策略輸入?yún)?shù)站信息：電動汽車期望前往充電的充電機編號。臺變信息：臺變編號、臺變各相總功率。充電樁信息：額定功率、充電樁編號、安全狀態(tài)（正常狀態(tài)、異常狀態(tài)）、工作狀態(tài)（空閑狀態(tài)、充電狀態(tài)）。2）策略輸出參數(shù)輸出給指定電動汽車：充電樁編號。3）電動汽車充電引導策略說明策略目標：接受虛擬電廠調(diào)度控制指令。策略計算觸發(fā)方式：電動汽車充電申請：收到虛擬電廠數(shù)據(jù)平臺發(fā)送來的充電申請。電動汽車充電引導策略流程如圖所示。圖5.3.5-10電動汽車充電引導策略流程首先根據(jù)各相的實時功率信息，分別找出輕載、中載和重載相，其次將輕載相的充電樁與電動汽車進行匹配，匹配成功則輸出該充電樁編號，否則繼續(xù)尋找該相其它充電樁，如果對該相充電樁輪循完畢仍沒匹配成功，則將中載相的充電樁與電動汽車進行匹配，匹配成功則輸出該充電樁編號，否則繼續(xù)尋找該相其它充電樁，如果對該相充電樁輪循完畢仍沒匹配成功，則將重載相的充電樁與電動汽車進行匹配，匹配成功則輸出該充電樁編號，否則繼續(xù)尋找該相其它充電樁，如果對該相充電樁輪循完畢仍沒匹配成功，則顯示充電樁已滿，最后將結(jié)果輸出。5.3.5.4、支撐虛擬電廠業(yè)務(wù)應(yīng)用APP開發(fā)開發(fā)虛擬電廠業(yè)務(wù)應(yīng)用APP。結(jié)合虛擬電廠業(yè)務(wù)應(yīng)用，可給客戶提供虛擬電廠調(diào)控需求推送、調(diào)控策略下發(fā)、調(diào)控效果查詢、虛擬電廠交易結(jié)算、其他信息查詢、能效服務(wù)、充電樁服務(wù)、新能源和客戶服務(wù)等功能模塊。圖5.3.5-11虛擬電廠應(yīng)用APP建設(shè)方案（1）手機APP應(yīng)用功能按照穩(wěn)妥、有序的實施原則，分階段具體工作方案如下：1）第一階段基礎(chǔ)服務(wù)功能開放入駐首頁：展示用戶數(shù)據(jù)，包含用戶標簽、用戶狀態(tài)。方案公告：向用戶展示參與虛擬電廠調(diào)控業(yè)務(wù)的規(guī)則，并提供參與虛擬電廠調(diào)控業(yè)務(wù)的入口。時段分布：向用戶公布每15分鐘間隔調(diào)控需求。虛擬電廠調(diào)控：展示用戶在一段時間參與虛擬電廠調(diào)控結(jié)果分析。獎勵兌換：展示用戶在一段時間參與虛擬電廠調(diào)控結(jié)果交易結(jié)算明細。2）第二階段增值服務(wù)功能根據(jù)虛擬電廠試點建設(shè)的功能，進一步豐富客戶服務(wù)：信息查詢服務(wù)。提供服務(wù)記錄查詢、財務(wù)信息查詢、用電趨勢信息查詢、用電負荷實時查詢、用電負荷分時統(tǒng)計查詢、電量電費查詢、電子賬單查詢、電子發(fā)票打印和服務(wù)網(wǎng)點查詢等服務(wù)。能效服務(wù)。提供客戶能效分析統(tǒng)計、能效診斷、能效排名、用電分析報告和用戶家電遠程開關(guān)機和定時開關(guān)機、空調(diào)溫度自動調(diào)節(jié)，提供需求響應(yīng)在線容量評估、虛擬電廠潛力預測、虛擬電廠活躍度統(tǒng)計以及提供用能設(shè)備代運維服務(wù)。新能源服務(wù)。提供光伏發(fā)電量實時監(jiān)測、統(tǒng)計分析服務(wù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)新建、咨詢、電費結(jié)算以及光伏設(shè)備智能運維等服務(wù)。網(wǎng)上熱線。提供線上客服、用能設(shè)備故障報修和投訴舉報等服務(wù)。家庭分項用電信息查詢。向已建設(shè)非介入電表的區(qū)域用戶，提供家庭內(nèi)部分項用電信息查詢服務(wù)，協(xié)助用戶發(fā)現(xiàn)異常能耗和削峰填谷潛力家電。充電樁服務(wù)。提供充電樁網(wǎng)點查詢、充電樁導航、買樁和一鍵報裝服務(wù)。信息推送。提供根據(jù)用戶用能習慣推送一些節(jié)能知識、安全用電知識和個性化建議等服務(wù)。異常用能主動推送。通過用戶內(nèi)部用電數(shù)據(jù)，智能識別過載、異常斷電、短路等潛在故障或停電信息，向居民、小工商業(yè)用戶提供提前預警和及時告知服務(wù)，降低故障影響。（2）手機APP安裝應(yīng)用。區(qū)別于常規(guī)用戶，參與負荷虛擬電廠調(diào)控示范項目的用戶，將自動分配APP登錄賬號，并設(shè)計掃便捷化描二維碼app下載、登錄的業(yè)務(wù)流程模式。手機APP中將為用戶提供諸多項增值服務(wù)，如透明電服務(wù)、綠色電服務(wù)、安全電服務(wù)等綜合能源服務(wù)，此外設(shè)計了參與電網(wǎng)虛擬電廠調(diào)控的互動服務(wù)，以及參與電網(wǎng)現(xiàn)貨電能交易的交易模塊等。圖5.3.5-12部分手機APP界面圖6.項目實施組織形式和管理措施6.1.項目實施組織形式針對本項目的體量和特點，我公司的實施組織機構(gòu)為工程項目部，以項目經(jīng)理為項目部的總負責人，項目部成員包含了項目部經(jīng)理、項目部副經(jīng)理、項目部技術(shù)負責人、質(zhì)量員、安全員、研發(fā)工程師，成立了電氣、軟件、測試項目組。1）項目部經(jīng)理：①代表我公司履行對業(yè)主合約的責任，并受業(yè)主委托行使對分包單位的管理權(quán)。②對項目進度、質(zhì)量、安全、文明、環(huán)境保護向業(yè)主全面負責；③審批總進度計劃及修訂與調(diào)整；④審批工程項目總質(zhì)量保證計劃；⑤審批總材料供應(yīng)計劃；⑥負責組織工程成本的分析、預測及控制，對項目財務(wù)運作負責；⑦與業(yè)主、監(jiān)理保持經(jīng)常接觸，了解業(yè)主需求，解決隨機出現(xiàn)的問題，替業(yè)主排憂解難，確保業(yè)主的利益；⑧執(zhí)行公司制定的質(zhì)量政策及安全政策、環(huán)保政策。2)技術(shù)負責人：①審核項目施工方案，組織施工員根據(jù)現(xiàn)場情況對施工方案進行深化和優(yōu)化，確保方案安全可行；②統(tǒng)籌策劃項目總體施工組織安排，組織編制總進度計劃及總質(zhì)量保證計劃；③策劃暖通、電氣及弱電專業(yè)的協(xié)調(diào)方案；④組織工程技術(shù)資料的收集、匯總、管理，負責竣工技術(shù)資料的匯編工作；⑤按工程需要組織坐標高程網(wǎng)布點測量成果的復核交接及日常管理工作；⑥敦促質(zhì)量經(jīng)理全面執(zhí)行質(zhì)量保證計劃，參與、指導質(zhì)量管理工作。3）質(zhì)量員①指導項目全體員工嚴格執(zhí)行公司的質(zhì)量政策；②建立項目質(zhì)量、環(huán)境保證體系，負責編制項目“質(zhì)量保證計劃”，報批后執(zhí)行，并使之有效運作，符合公司營運及業(yè)主要求；③負責對各部門的質(zhì)量管理情況定期進行內(nèi)部審核，并提出內(nèi)審報告；④同業(yè)主授權(quán)代表保持聯(lián)絡(luò)，并按要求提交報告；⑤審核各施工隊伍的質(zhì)量管理文件；⑥配合業(yè)主監(jiān)理公司實施工程質(zhì)量監(jiān)控，簽署定期質(zhì)檢報告。⑦配合業(yè)主監(jiān)理，進行物料、設(shè)備的檢驗檢測，并推行報審批準制度。⑧負責項目計量管理工作。4）安全員①全面負責項目安全生產(chǎn)、文明施工、環(huán)境保護；②對進場工人進行安全知識教育，并在施工前進行安全技術(shù)交底；③在項目上督促執(zhí)行安全責任制；參與施工組織設(shè)計中安全措施的制定工作。④監(jiān)督特種作業(yè)人員持證上崗工作，在現(xiàn)場設(shè)置安全標志；⑤定期進行安全檢查，對事故隱患督促整改。⑥組織安全文明施工達標活動。⑦協(xié)助上級主管部門處理各種工傷事故。5）施工員①負責組織各區(qū)各專業(yè)的協(xié)調(diào)施工，滿足進度和質(zhì)量要求，建立完善的工程監(jiān)管體系和報表制度，組織和監(jiān)管工程施工；②負責施工現(xiàn)場總平面、臨時供水供電管理及施工道路協(xié)調(diào)；③負責各施工階段的總平面策劃及工程總體進度計劃策劃，定期檢討、修改，確保項目總體進度目標的實現(xiàn)；④負責工程主要工序交叉作業(yè)的策劃安排；⑤根據(jù)工程總進度計劃目標及現(xiàn)場實際情況對月施工計劃進行滾動調(diào)整管理，審核監(jiān)督各分包施工單位的日、旬進度計劃的編制和實施；負責月進度報告的匯總、整理、上報。6.2.項目實施管理措施1）人員管理①成立施工項目部，選擇經(jīng)驗豐富、精明強干的項目經(jīng)理1名，責成項目經(jīng)理根據(jù)項目需求挑選成員及時組建項目部，并負責篩選項目的施工隊伍；②項目經(jīng)理組織制定項目部操作規(guī)范及內(nèi)部行為準則，做好項目部人員的管理分工和項目規(guī)劃，布置好項目辦公場所；③項目經(jīng)理及時組織項目部成員勘查現(xiàn)場，并根據(jù)現(xiàn)場情況和標書要求各成員編制各自的工作計劃和施工方案；④為所有人員備齊勞保安全工具；⑤組織現(xiàn)場所有的管理和施工人員參加項目部的安全培訓和安全交底會議；⑥為所有的項目參與人員購買齊全相應(yīng)的保險，并由財務(wù)人員做好后勤保障工作。2）制定項目實施的技術(shù)標準和要求①工程開工前細化施工方案，并就項目建設(shè)的關(guān)鍵點和難點編制施工技術(shù)詳圖及操作細則；②根據(jù)實際的操作工程，編制《特種施工保證措施》等；③針對項目特征，為項目部配置齊全相應(yīng)的施工及驗收方面的技術(shù)規(guī)范、標準，同時編寫不低于國標要求和標書規(guī)定的項目技術(shù)規(guī)范書；④根據(jù)現(xiàn)場勘查情況及設(shè)計方案，核實現(xiàn)場空間尺寸，確定控制系統(tǒng)的設(shè)備、線路安裝位置及走向，細化施工方案圖紙和施工要求。3）材料供應(yīng)保障①項目經(jīng)理組織全體施工、財務(wù)、生產(chǎn)、質(zhì)量、材料等相關(guān)方面的負責人員集中學習標書文件，在理順現(xiàn)場的施工工序后，核實標書的材料清單，明確材料供應(yīng)數(shù)量、質(zhì)量及順序，編制《材料供應(yīng)計劃書》；②材料員在財務(wù)人員的配合下根據(jù)《材料供應(yīng)計劃書》確認合格和合適的材料供應(yīng)商名錄，并交由項目經(jīng)理審核確認；③根據(jù)材料特性，制定好材料采購時間表，明確各種設(shè)備材料的運輸和裝卸方式，制定材料的交接、驗收、存儲管理條文；④根據(jù)項目的相關(guān)技術(shù)要求，列出自制和自加工材料清單，明確加工質(zhì)量要求和損耗率；⑤采購人員根據(jù)《材料供應(yīng)計劃書》中材料的供應(yīng)順序及材料的供貨周期，對需要預制或預先供應(yīng)進行下單備料。4）制定并落實考核和獎懲制度①項目經(jīng)理根據(jù)公司的規(guī)章制度，在項目部的協(xié)助下，制定項目的材料供應(yīng)和進度計劃，制定項目的成本、技術(shù)要求、質(zhì)量指標等相關(guān)規(guī)定，以及相應(yīng)的考核措施、獎懲制度。②安全員負責巡視現(xiàn)場的安全措施和設(shè)備，對現(xiàn)場的施工隱患提出整改意見，并對落實情況進行評估、反饋并匯總上報；③技術(shù)負責人在進行技術(shù)交底后，檢查施工隊伍的實際安裝成果，考核項目的各項技術(shù)指標達標情況，對施工隊伍進行指導，提出整改意見和獎懲建議；④施工員跟進落實人員就位情況，檢查項目的施式進度和質(zhì)量，追蹤材料供應(yīng)情況，對供應(yīng)商、設(shè)備和材料質(zhì)量、施工工程的進度和質(zhì)量進行實時的監(jiān)督，提出要求和改進建議，以及獎懲建議；⑤項目經(jīng)理整體把控項目的材料供應(yīng)、施工人員進場時間、項目進度、技術(shù)和質(zhì)量指標達標情況；督促安全員、技術(shù)負責人、施工員的工作，并根據(jù)項目的實際情況評估他們的工作效率，提出修改意見、做出獎懲指示和工作決策。7.項目質(zhì)量保障體系及措施7.1.質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素A、人員的管理與控制提高項目管理人員和主要施工人員的素質(zhì)，是提高工程質(zhì)量的關(guān)鍵。在項目實施管理過程中，首先要對項目經(jīng)理、技術(shù)、施工、安全等主要管理人員和特殊工種操作人員的個人能力及經(jīng)歷都進行嚴格的考察。項目經(jīng)理和項目負責人要有豐富的管理經(jīng)驗和技術(shù)支持。質(zhì)檢員、安全員和資料員均持證上崗。特殊工種施工人員要持有有效的操作證，并有多年安裝工程施工經(jīng)驗。B、材料于機械設(shè)備管理與控制工程材料和設(shè)備由于搬運，貯存或者搬運不當，都會影響它們的質(zhì)量，甚至可能造成材料和設(shè)備的報廢，所以在施工過程中，要加強工程材料和設(shè)備在搬運、貯存和保管等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。在施工過程中，設(shè)備操作人員執(zhí)行“人機固定”原則，實行定機、定人、定崗責任的三項制度。機械設(shè)備的操作人員嚴格遵守操作規(guī)程，防止出現(xiàn)安全質(zhì)量事故。在施工過程中定期對設(shè)備操作人員進行培訓，不斷提高設(shè)備操作人員的技術(shù)素質(zhì)。C、施工方法的管理與控制施工方法包括工程施工過程中所采用的技術(shù)方案，工藝流程，組織措施，檢查手段等。施工方案正確與否直接影響工程項目進度、質(zhì)量和投資三大目標能否順利完成。很多工程往往由于施工方案考慮不周而拖延進度，影響質(zhì)量，增加投資。7.2.項目各階段的質(zhì)量控制措施在項目研發(fā)過程中首先要做好各階段質(zhì)量的控制。研發(fā)質(zhì)量管理要堅持對每一道工序?qū)嵭凶詸z、互檢、交接檢，并有三檢記錄。工序完成后由專職人員進行檢查，檢查合格后方可進行下道工序施工，對不合格品的處置一般采取返工，當無法返工時，重新進行施工。A、關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制措施包括以下兩點:1）對施工組織設(shè)計或工程質(zhì)量目標指出的施工過程中的質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)或?qū)こ藤|(zhì)量有重要影響的施工工序，設(shè)置關(guān)鍵工序質(zhì)量控制點進行控制。2）對關(guān)鍵工序的控制，除應(yīng)執(zhí)行一般過程控制的規(guī)定外，還由專業(yè)工程師組織編制專門的作業(yè)指導書，經(jīng)項目總工程師審批后執(zhí)行。B、特殊工序的質(zhì)量控制措施：1）明確施工過程中的特殊工序，并制定特殊工序作業(yè)指導書，明確特殊工序的施工方法及控制措施。2）對于特殊工序，專業(yè)工長、質(zhì)量檢查員應(yīng)負責對施工的全過程進行旁站式檢查，對施工過程的參數(shù)進行連續(xù)控制，以確保施工的內(nèi)在質(zhì)量。3）對于特殊工序的施工過程，由專業(yè)工長負責編寫施工日志，參加全過程施工的人員應(yīng)在施工日志上簽字，以便追溯。C、工程檢驗和試驗的質(zhì)量控制措施1）在施工方案中，規(guī)定工程施工的檢驗和試驗的項目、位置、時間等要求，施工管理人員按規(guī)定提前做好檢驗和試驗的準備工作。2）所有檢驗和試驗的儀器、設(shè)備必須經(jīng)過