虚拟电厂研究综述

随着可再生能源成为未来全球能源发展的主要方向,虚拟电厂成为一种实现可再生能源发电大规模接入电网的区域性多能源聚合模式。首先对虚拟电厂进行概述,其次对虚拟电厂的研究现状和国内外的虚拟电厂示范项目进行综述,最后提出了虚拟电厂的关键技术问题,包括多代理系统、聚合管理方式、通信技术,并从分布式能源的互补性、动态组合、大数据技术、市场环境和合作机制等方面对虚拟电厂的未来研究进行了展望。     

虚拟电厂的最优能量调度模型研究

虚拟电厂作为分布式电源、可控负荷以及储能装置的集合,对外呈现为一个特殊电厂,参与电力市场交易。研究虚拟电厂中最优能量调度模型,在最大收益目标下,提出相应的运行限制条件,使用优化算法求解最优调度策略,获取最大收益,合理安排分布式电源的出力,蓄电池的充放电以及可控负荷的投切,并与电力市场进行电能交易。通过改进的遗传算法对算例进行求解,结果表明该策略在满足限制条件下可以取得较好的经济收益。     

山西电网关键电厂和关键线路分析

通过对山西电网2006年运行方式的分析。找出了电网中影响电压稳定的关键电厂和关键线路，为山西电网电压稳定及运行监控提供了重要的理论依据。     

虚拟电厂配电网复杂网络的能效分析研究

电力系统的发展趋势已逐步向分布式能源(DES)靠拢,作为聚合众多分布式电源的方式之一,虚拟电厂(VPP)具有重要的研究价值。研究VPP在电网中的可观性与可测性,可提高VPP友好交互性,为其大规模接入电网奠定基础。因此,文中对含VPP的配电网进行复杂网络建模,用复杂网络理论中的平均路径指标来评估含VPP配电网的输电能效,并在实际69节点的配电网拓扑结构下,对有权值与无权值两种情况的能效指标进行分析,研究了VPP与配电网的接口和配电网中VPP的数量变化对能效指标的影响。并进一步分析了微网与虚拟电厂同时接入配电网不同节点时平均路径的变化情况。     

基于最大流理论的电力网关键线路和节点辨识

从结构性视角提出一种准确辨识电力网关键线路和节点的方法。该方法基于网络最大流和复杂网络理论,定义传输贡献度作为电力网关键线路和节点辨识依据,表征它们对实现电力网电能传输功能体现出的承载和贡献能力。该方法克服了现有研究中假设潮流沿着母线间最短路径传输的缺陷,依据网络整体结构考虑不同电源—负荷节点对间所有参与功率传输的路径;同时将电力网作为有向加权网络考虑,计及了线路最大有功传输容量约束,物理背景更符合电力工程实际。对IEEE 39节点系统进行仿真计算并将结果与现有方法对比,验证了所述方法的合理性和有效性。     

计及分布式新能源不确定性的虚拟电厂调度边界概率分布刻画方法

虚拟电厂可聚合分布式新能源参与主网调度,发掘分布式新能源的互动潜能。随着分布式新能源的快速发展,虚拟电厂调度需计及新能源不确定性。虚拟电厂的调度边界准确刻画是确保其安全运行的关键。基于多参数规划理论,提出计及分布式新能源不确定性的虚拟电厂调度边界概率分布刻画方法。所提方法以新能源随机变量为规划参数,研究虚拟电厂关口极限交换功率与新能源功率的分段解析映射,基于全概率原则计算虚拟电厂调度边界的累积分布函数。为减少由于随机变量规模增长造成的繁重计算负担,文中提出基于线路转移分布因子排序的关键随机变量辨识方法,实现虚拟电厂调度边界概率分布的快速刻画,并将所提虚拟电厂调度边界概率分布应用于虚拟电厂-主网协同优化调度。基于IEEE 136节点配网的仿真计算论证了所提方法的有效性和准确性。     

虚拟电厂供电可靠性管理策略研究及评估

讨论高分布式能源（DERs）渗透场景下,通过虚拟电厂（VPP）管理DERs的智能配电网供电可靠性问题。首先提出VPP可靠性管理策略,包括VPP运营管理和DERs分组优化模型。然后在信息物理融合框架下,设计可靠性评估方法,分析该管理策略对供电可靠性的影响。最后通过基于IEEE33节点的改进算例,验证提出的VPP可靠性管理策略和评估方法,得出VPP对DERs的分组协同优化可使系统在故障期间更经济可靠运行,因此是未来提升配电网供电可靠性的重要平台之一。     

不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略研究

虚拟电厂内部资源的组合形式影响到其出力稳定性以及各分布式资源的使用效率。针对含有不同基础配置的虚拟电厂对不同DER的选择方式,提出了不同基础配置的虚拟电厂内部资源组合策略。首先对各DER的特性进行描述,之后以VPP在日前市场的预期收益最大化为目标,兼顾各DER运行特性以及电网约束,建立了计及DER特性的VPP内部资源聚合模型,通过算例分析得到了多场景下VPP内部资源的组合形式以及各DER的出力情况。算例结果表明,VPP内部资源组合策略随着运行场景的变化而变化,并且各个场景下VPP对可调节资源的需求均很大。相比于其他VPP,自身拥有可调节资源作为基础配置的VPP运行收益明显较大。     

基于SPN的虚拟电厂多业务融合承载平台研究

随着SDH技术的逐渐退出,传统分组网络在通道隔离能力、运维等方面存在不足,为满足未来虚拟电厂的多业务承载需要,提出基于SPN组网技术构建虚拟电厂的多业务融合承载平台,以SPN的软硬管道切片实现电力分区业务承载;以Telemetry技术实现网络精准、智能运维;以SDN架构满足业务突发性的需求,从业务满足度、网络性能、网络维护能力提升等方面对该平台进行分析,并在源深、卢家湾和灵石路3个站点建设小规模试点网络进行各项性能指标测试与实际业务验证,验证结果证明,该平台实现了虚拟电厂业务所需的信息贯通,电力分区业务承载性能指标满足业务和规约要求。     

基于虚拟电厂的储能电站设计研究

随着能源危机和环境问题的日益突出,我国正在大力推进能源结构转型,构建新型电力系统。虚拟电厂可对分布式能源和可控负荷进行整合调控,是实现“源-网-荷-储”一体化和多能互补的重要手段之一。储能因其功率双向流动、响应调节速度快等特点,成为虚拟电厂不可或缺的组成部分,对于虚拟电厂内新能源消纳、参加电网辅助服务、提高电网运行安全水平等具有积极意义。目前已有学者针对虚拟电厂的运行机制和调度优化进行研究,对虚拟电厂中的储能容量配置进行优化。为此,首先介绍了以集中型储能为主的虚拟电厂模型,包括其组成结构和调度模型。然后,以实际工程为例,研究以虚拟电厂为背景的储能电站的集成设计,对其他储能工程的设计具有一定的参考意义。     

电动汽车参与下的虚拟电厂多目标优化调度

为了实现虚拟电厂中分布式发电机组的经济调度,同时减少虚拟电厂运行产生的污染,结合电动汽车与电力系统之间能量双向流动的特点,考虑虚拟电厂运行对环境的影响,建立了电动汽车参与下的虚拟电厂多目标优化调度模型。为了求解该模型,采用基于向量求值的粒子群优化算法(Vector Evaluated Particle Swarm Optimization,VEPSO),并通过8节点虚拟电厂仿真,对比分析多目标与单目标条件下优化调度结果,验证了所提出的方法可以使虚拟电厂以低成本运行,同时实现良好的环境效益。     

虚拟电厂欧洲研究项目述评

虚拟电厂(VPP)是分布式能源并网管理的一种有效形式,也是智能电网的重要组成部分,尤其受到欧洲发达国家的重视。在过去的十余年时间里,欧盟/欧洲各国开展了很多关于VPP技术的研究与试点项目,这些项目既各有侧重,又构成一个完整的体系。文中着重于VFCPP项目、Power Matcher VPP项目、FENIX项目、EDISON项目和WEB2ENERGY项目,对欧洲的相关VPP研究项目进行了介绍和总结,并提出了VPP在未来发展过程中仍需解决的主要问题。     

电动汽车虚拟电厂的多时间尺度响应能力评估模型

从电动汽车集群运营商的角度,对电动汽车虚拟电厂(EVPP)参与电力系统优化调度时的多时间尺度响应能力进行评估。首先,考虑包含荷电状态与充放电状态在内的电动汽车时序状态,建立了单一和连续时间断面单体电动汽车响应能力模型。在此基础上,提出了包含日前和日内修正的EVPP多时间尺度响应能力评估模型:在日前利用电动汽车状态预测数据对EVPP日前响应能力进行评估;在日内根据一种综合考虑响应时间裕度和荷电状态裕度指标的EVPP调控策略确定具体调控结果,进而对日前响应能力评估结果进行修正,在有效跟踪系统调控目标的同时实现EVPP响应能力动态更新。最后,以包含3种不同交通用途类型的电动汽车集群为例,验证了EVPP多时间尺度响应能力评估模型及调控策略的有效性。     

输电网网架恢复方案关键线路辨识

大停电后根据输电网网架恢复预案进行重构操作的过程中,如果预案中某些关键线路由于外界环境和自身存在的薄弱环节投运失败,将严重影响系统恢复进程.文中结合大停电后输电网网架恢复过程中线路投运失败的情况,借鉴复杂网络理论中介数的概念,定义了一种相对线路介数指标,并在此基础上提出了网架恢复方案中的线路关键度指标作为辨识方案中关键...     

虚拟电厂接入配电网的电力系统调度灵活性研究

由于虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)中存在波动电源,使得火电机组更加频繁地调节,甚至启停,需要系统具有更强的备用来匹配,为电力系统调度灵活性带来了极大挑战。为了研究VPP接入配电网的调度灵活性问题,分别建立火电、储能系统(Energy Storage System,ESS)的灵活性数学模型,针对VPP的弃风和甩负荷风险,建立VPP接入配电网的经济调度模型,提出了系统综合调度灵活性指标,用以反应系统中灵活性资源间的互补性。基于6节点系统研究加入ESS和不同置信区间下的风力发电对系统灵活性的影响,探讨系统调度过程中经济性和灵活性的平衡关系,对所提指标进行量化分析,验证所提指标的有效性。     

基于信用等级的虚拟电厂需求响应效果后评估

激励需求响应虚拟电厂(incentive-based demand response based virtual power plant,IBDR-VPP)是包含众多激励型需求响应用户的集合。按照用户参与方式,激励型需求响应(IBDR)可分为紧急型需求响应和经济型需求响应。需求响应事件触发前,虚拟电厂内部需筛选整合用户并分配响应容量,考虑到用户响应行为的不确定性,虚拟电厂倾向于调用历史响应良好的用户,以减少响应不确定造成的经济损失,因此亟需一种有效的响应效果评估方法为评估和筛选用户提供指导。从国内外文献中提取出4个响应效果的基础评估指标,针对紧急型和经济型需求响应对各基础指标的不同倾向,提出单次响应效果综合评估系数这一综合指标,在此基础上设计了用户的信用等级评估体系。算例结果证明提出的响应效果后评估方法具有良好的用户筛选效果。     

分散架构下多虚拟电厂分布式协同优化调度

双碳战略与电力市场改革背景下,未来配电网中将形成多虚拟电厂共存的格局。为实现利益主体各异的多虚拟电厂协调优化调度,该文基于“信息分离、决策协同”思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多虚拟电厂分布式协调优化调度方法。首先,构建多虚拟电厂分布式协调优化控制机制;接着,构建多虚拟电厂多时段协调优化调度模型,基于供需关系构建虚拟电厂间交易电价函数;然后,利用拉格朗日对偶松弛理论对优化模型进行松弛,将原问题转为多虚拟电厂分布式优化问题,并采用分布式部分可观测的马尔科夫决策过程将日前多时段协调优化调度问题重构为实时优化调度问题,基于改进量子遗传算法对优化问题进行求解;最后,通过仿真计算验证了所提方法的有效性。     

考虑风光出力相关性和碳排放限额的多能互补虚拟电厂的调度策略

随着流域型清洁能源开发新模式的形成,亟需开展考虑风光出力相关性和不确定性的多种能源协调调度策略的研究.基于Frank-Copula理论形成考虑风光出力相关性和不确定性的场景生成方法,得到多场景风光出力曲线.引入最大碳排放限额作为边际条件,建立多种能源互补的虚拟电厂日前调度模型,使调度结果兼顾环境效益和经济性,并采用遗传...     

计及安全约束的虚拟电厂两层优化调度

随着分布式电源接入电网比例不断提高,其出力的随机性和间歇性对电力系统安全稳定运行造成威胁,虚拟电厂(VPP)为有效解决分布式电源并网提供了新思路。风电等可再生能源的发电和电价具有不确定性,如何在不确定环境下提高VPP的可调度性成为研究热点。针对电价预测精度高、误差分布较为规律的特点,采用随机规划法处理电价的不确定性,对于风电等可再生能源的出力,其预测误差通常难以准确地用概率分布描述,采用鲁棒优化法处理,在此基础上建立VPP优化调度的上层经济调度模型。进一步考虑电网的安全约束,建立VPP优化调度的下层安全调度模型,最终形成VPP两层优化调度模型。通过对改进的IEEE 33节点系统及由风电场、抽水蓄能电站和燃气轮机组成VPP的算例分析,验证了所提模型的可行性和有效性。     

面向服务架构的通用虚拟电厂应用系统研究

针对以新型可再生能源资源为主的分布式发电资源的大规模应用,结合国内外分布式资源应用现状,引入通用虚拟电厂概念。基于面向服务架构的应用系统研究,寻求适应分布式发电资源并网应用的解决方案,解决通用虚拟电厂中存在的技术瓶颈,建立面向服务架构的通用虚拟电厂应用系统模型。以微型热电联产机组和小型风电机组为例,构建通用虚拟电厂应用集成系统,为分布式能源资源应用提出新的系统和方法。