浅谈虚拟电厂典型应用场景构建

摘要：虚拟电厂是当前信息技术发展背景下电厂发展的趋势之一，对于未来电厂发展有重要的意义。本文主要针对虚拟电厂典型应用场景构建进行分析研究，文章在研究中针对虚拟电厂及其发展历程进行全面分析，同时也分析了虚拟电厂典型应用场景构建策略，同时结合实例也探讨虚拟电厂具体应用，旨在促进虚拟电厂研究发展。

关键词：虚拟电厂；应用场景；构建

当前社会发展背景下，电力能源日益紧张，环境污染问题也相对比较突出，已经严重影响到生产生活。而为解决此问题，电力有关部门和专家最初提出分布式电源方式，而长时间应用发现，分布式电源容量小、成本高、分布不够均匀等问题根本无法满足需求。因此，在经过相关研究后，专家开始提出虚拟电厂，虚拟电厂集成分布式电源、储能系统以及可控负荷等多项优势，为电力系统发展拓展一条新路径。而在虚拟电厂的长期实践应用背景下，发现虚拟电厂在应用过程中具有明显优势，包括容量大、服务效率高等，一定程度上解决了电力能源紧张的燃眉之急。

1.虚拟电厂及其发展分析

1.1虚拟电厂的含义

虚拟电厂是采用先进技术完成构建的电网系统，该系统主要由信息通信技术为核心技术，以DG、储能系统、可控负荷为核心组成，建设一种能够参与电力运行、电网调节管理的系统。

虚拟电厂最具优势的功能在于聚能，并且直接参与电力市场运行，实现配电网和输电网的综合管理。

1.2虚拟电厂的发展历程

虚拟电厂的发展起源于现代社会发展，在社会发展背景下，对电力能源的需求日益增长，但是电力生产与环境恶化之间的矛盾依然处于不可调节阶段，严重影响到电力生产效率。

2.虚拟电厂典型应用场景构建

虚拟电厂在当前我国电力系统中发展应用非常关键，而在其技术研究的过程中，其应用场景构建研究至关重要。当下，针对各国建设的先进的虚拟电厂进行研究发现，各国虚拟电厂的应用场景构建背景下，其主要场景包括需求响应场景、电能量交换场景、调峰服务场景、紧急控制场景。不同的场景需要不同技术架构支持，以下是本文对场景构建的技术架构进行集成应用分析，保证虚拟电厂场景构建达到最佳效果。

2.1需求响应场景

需求响应场景主要是为电力系统提供需求响应服务。目前在构建需求响应场景主要构建独立型和整合型架构，架构中系统运营商、配网运营商、电车和平衡服务商都在技术架构之内。而在具体构建场景的过程中，独立性架构采用EVVP为市场主体，聚合电力能源能够直接进入电力市场，技术架构满足电力市场的准入条件，电力系统运营平台和电力市场交易平台构建交互接口，接通后能够为电力系统提供直接服务[1]。

2.2电能量交易场景

虚拟电厂建设后可参与电能市场交易，因此电能量交易场景的构建成为虚拟电厂的重要场景，对于市场化发展有非常重要的作用。而实际上，虚拟电厂建设背景下，电能力交易场景需要满足热电联产、聚合风电等分布式资源交易需求，为交易提供电力备用和调压等辅助服务，确保供电能力交易稳定。通过对电能量交易场景的需求，欧盟提出一种FENIX架构体系，该体系在应用过程中建设感知、聚合、协同等3层级体系，3层架构体系中引入DER智能终端，终端能够实现电能量交易感知、参数，整体控制等功能，而在具体控制实施的过程中，建设了一种虚拟交互接口，确保虚拟电厂能够有效应用。

2.3调峰服务场景

虚拟电厂在应用后需要在用电高峰时间进行调峰服务，从而保证用电平衡。例如，我国冀北虚拟电厂示范项目在建设的过程中，就利用先进技术建设调峰服务场景，保证调峰服务达到最佳效果。而实际上，在该服务场景的建设过程中，电蓄热锅炉、智慧楼宇发挥重要的作用。其场景构建主要为发电企业、交易、电力用户服务，建立自适应标准接口与基础技术架构实现练习，保证调峰服务达到最佳效果。而实际上，虚拟电厂在应用的过程中，建立管控云平台，云平台引入DER智能公网终端，能够主动赶往市场信息和系统信息，在具体的应用的过程中，能够实现聚合容量、调度指令控制，同时完成安全高效传输，并且在根本工作运行管理的过程中，最开始接收到市场申报信息，经过系统相应进行交易结果查询和管理，同时也完成效益分配，最终实现调峰服务[2]。

2.4紧急控制场景

紧急控制场景是为应对虚拟电厂管控过程中的突发情况而准备，对于电厂运行有非常重要的作用，是保证虚拟电厂供能稳定的关键。例如，我国江苏源网荷储友好互动控制系统就建立了三级的紧急控制场景，紧急控制场景完成国分级电厂运行管理，保证虚拟电厂运行达到最佳效果[3]。

3.虚拟电厂典型应用场景构建技术架构分析

通过上述分析发现，虚拟电厂典型应用场景构建的过程中，需要在不同技术架构下完成。因此，本文在分析场景构建架构的过程中，针对上述不同场景技术架构进行分析。通过上述架构分析发现，可以将应用场景的构建技术架构分为“云、管、边、端”技术架构、“云、群、端”技术架构、“单元级、SOS”技术架构等。以下是对不同技术架构的全面分析研究。

3.1“云、管、边、端”技术架构

“云、管、边、端”技术架构属于需求侧架构，该架构在建设过程中，能够实现全面架构设计，保证架构达到最佳效果。而实际上，架构为层级架构，该架构更适用于广域资源的代理聚合，强调通信方式的先进性，需要聚 焦通信成本对于系统运行经济性的影响评估。在架构中，“云”代表云端智能管控平台，主要功能为聚合信息、调控指令、市场申报等。

3.2“云、群、端”技术架构

“云、群、端”技术架构也是虚拟电厂应用场景构建过程中的重要架构，该架构在应用的过程中，建设层级架构，更适用于资源集群的代理聚合，强调资源的局域聚合与解聚合，需要聚焦海量分布式资源的分层分区构建。在该技术架构中，“云”也是指云端管控平台，该平台能够是限制令分解、局和模型建立、在电网调度和交易中心的指挥下完成应用场景的构建和应用。而“群”模块则是指资源均，技术架构建立自然形成物理集群、聚类形成虚拟集群，多种群集的构建产生资源参数拓扑，构建解聚合，保证技术通道建立逐渐完善。最后，“端”模块也是建立各类需求侧的应用端，主要包括三联供机组、分布式储能、蓄热式电锅炉、电动汽车、燃气锅炉、电制冷机组等应用端[4]。

3.3“单元级、SOS”技术架构

单元级－系统 级-SoS级构建模块化架构之后，使其技术架构更适用于资源动态拓展的模块化接入和不同系统间的生态融合，将虚拟电厂的商业模式架构 内部化，强调信息与物理的融合贯通。实际上，该架构的S0S系级相应模块，包含生态系统和外部电力系统，生态系统融合建设大数据平台、物联网平台、车辆网平台、共享生态平台、增值服务平台、互联网平台。而外部电力系统包含营销系统、调度系统等，为以上系统提供服务。而在系统级中构建CPS总线，控制高级应用模块，完成辅助服务申报、优化调度、交易申报以及需求响应等多种功能。最后，单元级架构则由CHP、光伏、风电、储能、风电以及光伏组成。CPS技术架构对于系统运行有非常重要的影响，是实现自动化管理的关键[5]。

结束语

通过本文研究发现，虚拟电厂构建应用场景，不同场景需要构建不同的技术架构，核心技术架构包括“云、管、边、端”“云、群、端”和“单元级、SOS”，在构建场景的过程中，根据技术架构特点合理选择，确保应用场景设计应用合理。

参考文献：

[1]廖波，郭晖，沈子卿.电动汽车参与虚拟电厂的应用探析[J].中国科技期刊数据库 工业A，2023（4）：0009-0012.

[2]陈张宇，刘东，刘浩文，等.基于精细化需求响应的虚拟电厂优化调度[J].电网技术，2021，45（7）：2542-2550.

[3]王振雄，刘亚龙.智媒时代虚拟数字人媒介形象研究及建构[J].中国传媒科技，2023（6）：79-82.

[4]王宣元，高洪超，张浩，等.面向新型电力系统的灵活资源聚合技术应用场景分析及建设启示[J].电力需求侧管理，2022，24（1）：73-80.

[5]张程翔，丁宁，尹峰，等.新型储能应用场景与商业模式综述[J].分布式能源，2022（001）：54-62.