陳誠

[摘? ? 要]伴隨著制造業(yè)和電力技術(shù)水平的迅速發(fā)展，電力行業(yè)踏上了飛速發(fā)展的軌道。電力系統(tǒng)運行的一個關(guān)鍵特征是發(fā)用電實時平衡，隨著電氣化的程度提高，電網(wǎng)峰谷差逐步拉大，我國電子資源問題越來越嚴(yán)峻，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)作為最新的電力理念，對于虛擬電廠運營機制及關(guān)鍵技術(shù)的完善來說尤為關(guān)鍵，文章基于這一現(xiàn)狀，以南瑞研究院在非侵入負(fù)荷辨識技術(shù)的研究為參考，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行展望，以期促進(jìn)其發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]泛在電力物聯(lián)網(wǎng);虛擬電廠運營機制;關(guān)鍵技術(shù)

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–02

Virtual Power Plant Operation Mechanism and key Technology

Analysis Under the Ubiquitous Power Lnternet of Things

Chen Cheng

[Abstract]With the rapid development of manufacturing and power technology， the power industry has embarked on a rapid development track. A key feature of the operation of the power system is the real-time balance of power generation and consumption. With the increase in electrification， the peak-to-valley difference of the power grid is gradually increasing. The problem of electronic resources in China is becoming more and more serious. The ubiquitous power Internet of Things is the latest power concept. It is particularly critical for the improvement of virtual power plant operation mechanism and key technologies. Based on this status， the article takes the research of NARI Research Institute on non-intrusive load identification technology as a reference， and discusses the virtual power plant operation mechanism and key under the ubiquitous power Internet of Things. Technology is looking forward to promote its development.

[Keywords]ubiquitous power internet of things; virtual power plant operation mechanism; key technology

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)其實就是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，從而實現(xiàn)的電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)互聯(lián)與交互，這不僅是虛擬電廠建立的關(guān)鍵，也是虛擬電廠運營機制建立的重要參考與核心技術(shù)，對于虛擬電廠的優(yōu)化與發(fā)展極為關(guān)鍵。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的簡單分析

1.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的由來分析

2019年國家電網(wǎng)公司“兩會”作出全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)。其中，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是極為關(guān)鍵的，也為電網(wǎng)運行更安全、管理更精益、投資更精準(zhǔn)、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)開辟了一條新路，同時也可以充分發(fā)揮電網(wǎng)獨特優(yōu)勢。即，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是落實“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)的核心任務(wù)。

1.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念分析

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)其實是圍繞電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進(jìn)行展開的，通過充分利用以移動互聯(lián)、人工智能為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)，從而有效實現(xiàn)各環(huán)節(jié)之間的互通互聯(lián)以及人機交互。其不僅具有狀態(tài)全面感知、信息處理高效的優(yōu)勢，還具有應(yīng)用編輯靈活等優(yōu)勢特征，是一種極為先進(jìn)的智慧服務(wù)系統(tǒng)。

2 虛擬電廠的特性分析

2.1 虛擬電廠的特性

與傳統(tǒng)的火電廠有所不同，虛擬電廠具有靈活性和參與性強等特點，實際的差距表現(xiàn)在以下3個特性之中。

（1）低碳運行方面。虛擬電廠主要是基于市場利益進(jìn)行分配，不僅能促進(jìn)各電源之間的融合和分配使用，還可以促進(jìn)供需互動，提高電力系統(tǒng)可再生能源接納能力，有效提高電廠系統(tǒng)的低碳環(huán)保運行能力。

（2）物理結(jié)構(gòu)方面。虛擬電廠中的組成部分可以有效相應(yīng)虛擬電廠的控制要求，實現(xiàn)整體的動態(tài)，可以在一種或多種的電力市場交易類型上響應(yīng)虛擬電廠的運行過程。

（3）控制模式方面。虛擬電廠通過分散控制的方式，不僅可以提高通信交互的簡單性，還可以減輕信息交互的負(fù)擔(dān)，提升交互效率和水平。

2.2 虛擬電廠交易體系分析

虛擬電廠是基于電力系統(tǒng)運行約束，在滿足電力市場規(guī)則、電力系統(tǒng)運行需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合基本市場框架所形成的一種交易體系，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上，虛擬電廠也需要承擔(dān)一定的職責(zé)。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制分析

由于我國起步較晚，仍處于建設(shè)的初級階段，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下的虛擬電廠運營機制還不夠完善，最終會影響虛擬電廠建設(shè)和運營的實際效率和效果。因此，基于這一現(xiàn)狀，通過對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制進(jìn)行分析，不僅可以提升虛擬電廠建設(shè)的效率和效果，還可以促進(jìn)其實際運營的水平。

3.1 自然聚合運營機制，形成錯峰效應(yīng)

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的過程中，其對電力終端數(shù)據(jù)的獲取能力可以有效促進(jìn)電力資源的集約化、智能化和自動化管理，這一管理模式不僅符合我們實際發(fā)展的需求，還能促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。在實際制定運營機制的過程中，可以基于這一思路，通過自然聚合的方式開展運營。比如，以當(dāng)前應(yīng)用廣泛的電力汽車為例，在實際進(jìn)行聚合運營機制的過程中，通過建設(shè)一個上層存儲云平臺，對一定區(qū)域范圍內(nèi)的汽車充電負(fù)荷情況進(jìn)行收集和調(diào)動，進(jìn)而實現(xiàn)有序的智能化充電。不僅如此，在小范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用，還可以基于自然聚合原理，利用虛擬電廠對地分布式電源進(jìn)行稽核，并根據(jù)實際情況進(jìn)行重新組合應(yīng)用，在重新組合的過程中，需要通過根據(jù)用戶的實際需求，進(jìn)而通過錯峰下映，有效實現(xiàn)智能化的供應(yīng)模式。

3.2 經(jīng)濟(jì)激勵運營機制，形成差異化合約

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制建立的過程中，還需要引入適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)手段，才能形成相應(yīng)的影響，進(jìn)而形成差異化合約，從而實現(xiàn)電力資源的最優(yōu)配置，在緩解電力資源不足困境的基礎(chǔ)上，有效提升電力系統(tǒng)服務(wù)水平。在實際使用經(jīng)濟(jì)激勵運營機制的過程中，通過使用經(jīng)濟(jì)學(xué)的邊緣效應(yīng)理論及對成本控制的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置。

比如，通過對用戶用電的實際情況和行為進(jìn)行識別。在此基礎(chǔ)上，通過使用多維數(shù)據(jù)庫，對虛擬電廠的用戶進(jìn)行畫像，形成虛擬電廠用戶的需求標(biāo)簽庫，給后續(xù)虛擬電廠的運營提供參考和指導(dǎo)。在應(yīng)用這一運營機制的過程中，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)過于隱蔽的情況，利用數(shù)據(jù)分析很難得出有效結(jié)果，對于虛擬電廠的實際運營十分不利。因此，在實際使用經(jīng)濟(jì)激勵運營機制時，還需要運營方根據(jù)虛擬電廠的實際情況，結(jié)合實驗經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，構(gòu)建一個用戶行為識別引導(dǎo)實驗框架，可以參考抖音等短視頻平臺的大數(shù)據(jù)用戶分析，進(jìn)而形成有效地差異化合約，并在實際運用中不斷對數(shù)據(jù)進(jìn)行補全和完善，從而有效促進(jìn)虛擬電廠的運營效率和水平。

3.3 運營協(xié)調(diào)運營機制，儲能聯(lián)合運營

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制建立的過程中，需要在自然聚合、經(jīng)濟(jì)激勵的基礎(chǔ)上，通過利用運營協(xié)調(diào)運行機制的方式，利用儲能聯(lián)合運營，在確保虛擬電廠實際運行的基礎(chǔ)上，增設(shè)承擔(dān)備用風(fēng)險共擔(dān)責(zé)任的范圍。在出現(xiàn)問題時，可以確保自身實際經(jīng)濟(jì)效益不受損害。

全面加強運行機制與儲能機制的有效結(jié)合，對于整個的虛擬電廠的運營而言非常重要也非常關(guān)鍵，在進(jìn)行聯(lián)合的過程中對于整個的儲能過程需結(jié)合用戶電力的具體使用情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的比對和梳理，把用電缺口較大的區(qū)域全面羅列出來，進(jìn)行針對性處理，保證整個的電力運行安全順暢，資源有效利用。

比如，在實際進(jìn)行運營協(xié)調(diào)運行機制建設(shè)的過程中，通過針對用戶負(fù)荷特性和可調(diào)節(jié)性限制，基于虛擬電廠運營中的偏差風(fēng)險，實現(xiàn)儲能聯(lián)合運營，從而有效提升虛擬電廠運行的靈活性。即建設(shè)一個多主體的利益分配機制，并與起亞虛擬運營商和儲能設(shè)備之間簽訂合作協(xié)議，組成虛擬電廠運營結(jié)合體，在實際運營的過程中，不僅可以增強虛擬電廠的實際調(diào)動能力，還能達(dá)到降低損耗的目的。

4 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)分析和發(fā)展展望

4.1 開放可靠的通信系統(tǒng)

在虛擬電廠實際運營運行的過程中，開放可靠的通信系統(tǒng)是極為關(guān)鍵的，這不僅是虛擬電廠實現(xiàn)各環(huán)節(jié)互聯(lián)、互通的關(guān)鍵，也是提升虛擬電廠各環(huán)節(jié)之間配合的關(guān)鍵技術(shù)。通過通信系統(tǒng)，對每一個虛擬電廠的單元狀態(tài)信息進(jìn)行收集，并向控制目標(biāo)發(fā)送控制信號，是虛擬電廠運營運行的關(guān)鍵。

比如，利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征，通過以移動互聯(lián)、人工智能為核心的現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)，有效實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)之間的互通互聯(lián)，以及人機交互，進(jìn)而形成開放可靠的通信系統(tǒng)，為虛擬電廠的安全穩(wěn)定運行提供基礎(chǔ)和前提。通信系統(tǒng)不僅要對每個組成單元的狀態(tài)信息進(jìn)行收集，并分類儲存與數(shù)據(jù)中心之中，還需要支撐控制中心對各個組成單元傳遞控制信號的功能，這兩者之間的相互作用，通過這樣開放可靠的雙向通信系統(tǒng)，在加強電力傳輸與信息處理的融合的基礎(chǔ)上，促進(jìn)虛擬電廠運行的安全穩(wěn)定性。

4.2 有效地調(diào)度、交易支持系統(tǒng)

在虛擬電廠實際運行的過程中，調(diào)度、交易支撐系統(tǒng)是支撐虛擬電廠運營的關(guān)鍵，這也是虛擬電廠中關(guān)鍵技術(shù)之一。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠的優(yōu)化與發(fā)展，也需要建立一個有效地調(diào)度、交易支持系統(tǒng)。因此，在對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)分析和發(fā)展展望研究時，可以在開放可靠系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過建設(shè)一個有效地調(diào)度、交易支持系統(tǒng)，進(jìn)而為虛擬電廠的運營提供支撐和保障。

（1）根據(jù)虛擬電廠的實際交易類型，結(jié)合電力市場的實際情況和電網(wǎng)調(diào)度運行要求，從而梳理一個完整全面的調(diào)度、交易平臺功能的建設(shè)目標(biāo)。在建設(shè)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過虛擬電廠中的實際功能建設(shè)方案，以及虛擬電廠的實際需求功能，對調(diào)度、交易支持系統(tǒng)的總體架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)和完善，可以通過三步法設(shè)計的方式，包括總控平臺，虛擬電廠電力資源調(diào)度環(huán)節(jié)、虛擬電廠交易支撐平臺等系統(tǒng)構(gòu)建。

（2）在此基礎(chǔ)上，還需要把交易系統(tǒng)與調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、運營商以及其他輔助系統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，從而形成內(nèi)部信息交互，結(jié)合虛擬電廠交易的實際集成化需求，從而最終形成技術(shù)支持系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成方案，從而形成一個有效地調(diào)度、交易支持系統(tǒng)，為虛擬電廠的實際運營提供保障。

5 結(jié)束語

在對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)下虛擬電廠運營機制及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析時，首先要對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和虛擬電廠的概念進(jìn)行全面清楚地了解，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前虛擬電廠建設(shè)和運營的實際情況，建立由自然聚合、經(jīng)濟(jì)激勵、運營協(xié)調(diào)為一體的運營機制，并且通過通信系統(tǒng)、調(diào)度、交易支持系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，在確保虛擬電廠安全平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，發(fā)揮泛在電力物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢特點，有效推動虛擬電廠的優(yōu)化與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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