虚拟电厂系统设计需求规格书.docx

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1、虚拟电厂系统设计需求规格书1.1背景分析当前，在能源紧缺、环境恶化的严峻形势下，全球能源正处在以油气为代表的传统化石能源系统向以可再生能源为代表的现代能源系统转型的关键期。同时，由于分布式可再生能源、可控负荷、储能设施以及电动汽车等的快速发展，电力用户也将由单一的消费者转变为混合型的产销者。但是，具有产销一体特性的电力用户具有地理位置分散、随机性波动性强的特点，且兼有弱可观性和可控性，如何实现与电网的友好互动？在这个大背景下，“虚拟电厂”的概念应运而生。虚拟电厂，是聚合优化“源一网一荷”清洁低碳发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。这种技术模式无需对电网进行改造，就能充分利用分布式资源，实现

2、电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动，给电网提供电能和辅助服务，可为破解清洁能源消纳的世界性难题和低碳能源转型提供前瞻性的技术解决方案(1)积极响应能源互联网建设要求在促进清洁能源消纳方面，国网能源互联网规划建设提出将用市场办法引导用户参与调峰调频，重点通过虚拟电厂和多能互补提高分布式新能源的友好并网水平和电网可调控容量占比，基于电力市场实现集中式新能源省间交易和分布式新能源省内交易，缓解弃风弃光，促进清洁能源消纳。(2)助力新型电力系统建设的需要虚拟电厂是聚合优化“源网荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式，实现电源侧的多能互补、负荷侧的灵活互动，对电网提供调峰、调频、备用等辅助服务

3、，为破解清洁能源消纳的世界性难题和低碳能源转型提供前瞻解决方案，助力清洁能源占主导地位新型电力系统建设。(3)提高对能源资源优化配置市场交易的支撑能力分布式电源、微网、储能终端设备、蓄热锅炉和可控负荷等主体参与市场还处于探索、发展阶段，他们所集合成的虚拟电厂作为新型市场主体参与市场暂时没有相应功能支撑。因此，需要根据最新的虚拟电厂交易业务需求，构建核心业务功能，支撑能源资源优化配置市场交易，实现多品种多周期交易并发运营，提升虚拟电厂交易效率，实现更大程度的能源资源优化配置。(4)提高能源利用率虚拟电厂，是聚合优化“源一网一荷”清洁低碳发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。这种技术模式无需对电

4、网进行改造，就能充分利用分布式资源，实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动，给电网提供电能和辅助服务，可为破解清洁能源消纳的世界性难题和低碳能源转型提供前瞻性的技术解决方案。虚拟电厂可看作是在传统电网物理架构上，利用先进的调控技术、计量技术、通信技术把分布式发电、分布式储能设施、可控负荷等不同类型分布式资源进行整合协同开展优化运行控制和市场交易的载体，实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动，对电网提供电能或调峰、调频、备用等辅助服务。其核心在于“聚合”和“通信”。项目不同、应用场景不同，因此对虚拟电厂的研究侧重点也不一样：欧洲各国主要考虑实现分布式发电的可靠并网、智能互动和参与电力市场，打造持

5、续稳定发展的商业模式；北美地区的虚拟电厂主要基于需求响应发展而来，兼顾可再生能源的利用，希望通过自动需求响应和能效分析来提高综合能源的利用效率，因此可控负荷占据主要成分。虚拟电厂可在破解清洁能源消纳、绿色能源转型方面发挥重要作用虚拟电厂的特点符合新一代电力系统“智能互动和开放共享”的发展需求和方向，因此在破解清洁能源消纳难题、绿色能源转型方面可以发挥重要作用。首先，可缓解分布式发电的负面效应，提高电网运行稳定性。虚拟电厂对大电网来说是一个可视化的自组织，既可通过组合多种分布式资源进行发电，实现电力生产；又可通过调节可控负荷，采用分时电价、可中断电价及用户时段储能等措施，实现节能储备。虚拟电厂的

6、协调控制优化大大减小了以往分布式资源并网对大电网造成的冲击，降低了分布式资源增长带来的调度难度，使配电分析更趋于合理有序，提高了系统运行的稳定性。其次，可高效利用和促进分布式能源发电。近年来，我国分布式光伏、分散式风电等分布式能源增长很快，其大规模、高比例接入给电力系统的平衡和电网安全运行带来一系列挑战。如果这些分布式发电以虚拟电厂的形式参与大电网的运行，通过内部的组合优化，可消除其波动对电网的影响，实现高效利用。同时，虚拟电厂可以使分布式能源从电力市场中获取最大的经济效益，缩短成本回收周期，吸引和扩大此类投资，促进分布式能源的发展。再次，可以以市场手段促进发电资源的优化配置。虚拟电厂最具吸引

7、力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。虚拟电厂充当分布式资源与电力调度机构、与电力市场之间的中介，代表分布式资源所有者执行市场出清结果，实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看，虚拟电厂表现为传统的可调度发电厂。由于拥有多样化的发电资源，虚拟电厂既可以参与主能量市场，也可以参与辅助服务市场，参与多种电力市场的运营模式及其调度框架，对发电资源的广泛优化配置起到积极的促进作用。虚拟电厂具有协调控制、交易运营、智能计量、信息通信等关键技术，应用前景十分广阔早期所谓“虚拟电厂”实际上应称为“能效电厂”。它主要通过在用电需求方安装一些提高用电效能的终端设备，来产生与建设实际电厂一样

8、的效果，因为需求的减少等于电网对于其他部分供应的增加。总的来说，虚拟电厂的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术。近几年来，我国对虚拟电厂的关注度不断上升。针对清洁能源消纳的大规模虚拟电厂“源网荷智能电网”系统在江苏投运；上海黄埔区商业建筑虚拟电厂也正在建设中。尤其值得一提的是，随着2018年3月国家电网有限公司主导发起的虚拟电厂架构与功能要求和用例这两项首批国际电工委员会标准的获批立项，虚拟电厂正在得到越来越多的关注。目前，虚拟电厂尚处于起步阶段，但因其符合中国电力发展的需求与方向，在政府、企业、用户等各方的共同努力下，将拥有越来越广阔的应用前景1.2建设效益分析

9、首先，可缓解分布式发电的负面效应，提高电网运行稳定性。虚拟电厂对大电网来说是一个可视化的自组织，既可通过组合多种分布式资源进行发电，实现电力生产；又可通过调节可控负荷，采用分时电价、可中断电价及用户时段储能等措施，实现节能储备。虚拟电厂的协调控制优化大大减小了以往分布式资源并网对大电网造成的冲击，降低了分布式资源增长带来的调度难度，使配电分析更趋于合理有序，提高了系统运行的稳定性。其次，可高效利用和促进分布式能源发电。近年来，我国分布式光伏、分散式风电等分布式能源增长很快，其大规模、高比例接入给电力系统的平衡和电网安全运行带来一系列挑战。如果这些分布式发电以虚拟电厂的形式参与大电网的运行，通过

10、内部的组合优化，可消除其波动对电网的影响，实现高效利用。同时，虚拟电厂可以使分布式能源从电力市场中获取最大的经济效益，缩短成本回收周期，吸引和扩大此类投资，促进分布式能源的发展。再次，可以以市场手段促进发电资源的优化配置。虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。虚拟电厂充当分布式资源与电力调度机构、与电力市场之间的中介，代表分布式资源所有者执行市场出清结果，实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看，虚拟电厂表现为传统的可调度发电厂。由于拥有多样化的发电资源，虚拟电厂既可以参与主能量市场，也可以参与辅助服务市场，参与多种电力市场的运营模式及其调度框架，对发电费

11、源的广泛优化配置起到积极的促进作用。虚拟电厂具有协调控制、交易运营、智能计量、信息通信等关键技术，应用前景十分广阔早期所谓“虚拟电厂”实际上应称为“能效电厂”o它主要通过在用电需求方安装一些提高用电效能的终端设备，来产生与建设实际电厂一样的效果，因为需求的减少等于电网对于其他部分供应的增加。总的来说，虚拟电厂的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术。3项目需求概述3.2.2业务功能3.2.2.1调控分析3.2.2.1.1终端设备可调负荷物理模型业务功能名称终端设备可调负荷模型参与者系统分析员、业务分析员业务规则针对终端设备型号制定终端设备模型生成终端设备可调负荷输入

12、业务对象及属性终端设备信息、可调因子业务逻辑根据终端设备使用情况、负载、温度、电压、电流、型号参数线性生成不同时间段内可调功率负荷输出业务对象及属性不同终端设备不同时间下的可调负荷功能需求描述动态显示终端设备可调负荷界面要求根据省公司统一框架界面要求布局，数据过滤条件要求有名称、企业等，支持模糊查询非功能性需求安全性、易用性、可靠性、高性能、可扩展性、可维护性状态新增3.2.2.1.2终端设备调配策略业务功能名称终端设备调配策略参与者系统分析员、业务分析员业务规则企业分析者可针对终端设备指定调配级别，级别越高，根据可调配负荷优先调配输入业务对象及属性终端设备名称、终端设备级别、调配量、可调配量

13、业务逻辑根据终端设备级别和待调配量，可调配量、动态指定出在不影响终端设备正常使用的情况下最优调配策略输出业务对象及属性调配策略功能需求描述定义终端设备级别、根据终端设备级别和待调配量，可调配量、动态指定出在不影响终端设备正常使用的情况下最优调配策略界面要求根据省公司统一框架界面要求布局，数据过滤条件要求有名称、企业等，支持模糊查询非功能性需求安全性、易用性、可靠性、高性能、可扩展性、可维护性状态新增3.2.2.1.3调控仿真业务功能名称调控仿真参与者系统分析员、业务分析员业务规则根据调配策略生成调控仿真，用户根据结果执行仿真输入业务对象及属性终端设备信息，调配信息业务逻辑根据调控策略生成仿真输

14、出业务对象及属性不同终端设备不同时间下的可调负荷功能需求描述动态仿真调控下的终端设备可调负荷界面要求根据省公司统一框架界面要求布局，数据过滤条件要求有名称、企业等，支持模糊查询非功能性需求安全性、易用性、可靠性、高性能、可扩展性、可维护性状态新增3.2.2.2首页一栏3.3.3.2.1气象信息业务功能名称气象信息参与者系统分析员、业务分析员、用电企业方、代理企业方业务规则监控系统所有接入企业的负荷曲线，包括监控负荷曲线和基线参考负荷曲线。输入业务对象及属性企业用户登录信息业务逻辑准确跟踪不同终端设备，不同取悦下的温度、气象信息输出业务对象及属性温度、湿度、天气情况功能需求描述实时展示终端设备运

15、行的外界情况界面要求根据省公司统一框架界面要求布局，数据过滤条件要求有名称、企业等，支持模糊查询及业主查询非功能性需求安全性、易用性、可靠性、高性能、可扩展性、可维护性状态查询3.2.2.2.2地图展示业务功能名称地图展示参与者系统分析员、业务分析员、用电企业方、代理企业方业务规则监控系统所有接入企业的负荷曲线，包括监控负荷曲线和基线参考负荷曲线，光伏发电曲线、储能运行曲线。输入业务对象及属性企业数量、终端设备数量、企业终端设备负载情况、企业信息业务逻辑展示企业数量、终端设备数量、企业终端设备负载情况、企业信息输出业务对象及属性展示企业数量、终端设备数量、企业终端设备负载情况、企业信息功能需求描述展示企业数量、终端设备数量、企业终端设备负载情况、企业信息界面要求根据省公司统一框架界面要求布局，数据过滤条件要求有名称、企业等，支持模糊查询非功能性需求安全性、易用性、可靠性、高性能、可扩展性、可维护性状态新增3.2.2.2.3负荷晴雨表业务功能名称负荷晴雨表参与者系统分析员、业务分析员、用电企业方、代理企业方业务规则不同维度统计企业负荷使用统计情况输