1虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

本文基于國內(nèi)已頒布、立項的虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，對虛擬電廠不同環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了梳理和歸類，如表1所示。依據(jù)調(diào)研得到的15項虛擬電廠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（截至2023年8月），將其分為基礎(chǔ)通用、規(guī)劃建設(shè)、運行維護、支撐技術(shù)和能效評估5個方面，在這5個方面對虛擬電廠的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀和需求進(jìn)行分析。

2標(biāo)準(zhǔn)體系框架

2.1構(gòu)建原則

本文在構(gòu)建虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系時，重點考慮“引導(dǎo)性、協(xié)調(diào)性、系統(tǒng)性、開放性"等原則。

1）引導(dǎo)性原則

目前，國內(nèi)虛擬電廠正處于由邀約型向市場型過渡的階段，從用戶響應(yīng)邀約參與負(fù)荷的削減到用戶和發(fā)電主體自發(fā)參與電力交易，虛擬電廠的商業(yè)模式將發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。但目前尚無成熟的虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)模式，虛擬電廠的定義還不明確，使得用戶對于需求響應(yīng)和虛擬電廠的差異并沒有清晰的認(rèn)識，不利于提升用戶參與虛擬電廠交易的積極性；在市場建設(shè)中，交易機制處于起步階段，多數(shù)虛擬電廠試點僅以邀約等方式參與政策性需求響應(yīng)。虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)對提高用戶參與積極性、加快虛擬電廠實現(xiàn)階段化轉(zhuǎn)變和規(guī)模化發(fā)展起到引導(dǎo)作用。

2）協(xié)調(diào)性原則

近些年，地方層面發(fā)布了諸多宏觀政策，對虛擬電廠建設(shè)發(fā)展給予指導(dǎo)。

3）系統(tǒng)性原則

虛擬電廠資源橫跨源網(wǎng)荷儲等多個領(lǐng)域，從技術(shù)架構(gòu)來看可分為3層：1層為分布式資源層，即分布在配電網(wǎng)中的各種可再生能源、儲能設(shè)備、可調(diào)負(fù)荷等，該層級響應(yīng)上級下發(fā)的調(diào)控指令和價格激勵，并由上層通信進(jìn)行采集和監(jiān)控；2層為通信網(wǎng)絡(luò)層，通過通信設(shè)備向虛擬電廠管控平臺層反映相關(guān)數(shù)據(jù)信息，在線接收電網(wǎng)調(diào)控下發(fā)的調(diào)控指令并分解至虛擬電廠內(nèi)各類可調(diào)節(jié)資源；3層為管理平臺層，在該層級，虛擬電廠根據(jù)預(yù)測的相關(guān)信息和可控資源的調(diào)度能力進(jìn)行信息決策和電力交易，虛擬電廠層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4）開放性原則

在歐美，虛擬電廠已經(jīng)經(jīng)過一段時期的發(fā)展；而在國內(nèi)，虛擬電廠正處于起步階段，以國網(wǎng)冀北電力有限公司和國網(wǎng)浙江省電力有限公司等單位建設(shè)的虛擬電廠示范項目為主。虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)是充分開放的，既充分吸收國際經(jīng)驗，又依托國內(nèi)試點成果，與時俱進(jìn)、動態(tài)變化與擴展，以適應(yīng)虛擬電廠技術(shù)的未來發(fā)展需求。

2.2構(gòu)建流程

本文采用“自上而下"和“自下而上"相結(jié)合的方法，進(jìn)一步應(yīng)用平行分解法構(gòu)建虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系框架。“自上而下"是指重視頂層設(shè)計，根據(jù)虛擬電廠領(lǐng)域發(fā)展規(guī)劃，依據(jù)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)原則，明確建設(shè)目標(biāo)；“自下而上"是指重視標(biāo)準(zhǔn)需求，基于現(xiàn)有虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)梳理分析，明確未來建設(shè)需求。將標(biāo)準(zhǔn)需求與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，識別現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)與需求之間的差距，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的更新和修訂，制定缺失的標(biāo)準(zhǔn)。采用系統(tǒng)工程方法中的平行分解法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)子類的劃分和細(xì)節(jié)的構(gòu)建，得到具體的虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系布局，為虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供可行性建議。標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的流程如圖2所示。

3各領(lǐng)域需求分析

本研究中虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系縱向分為功能子體系層、標(biāo)準(zhǔn)子類層和標(biāo)準(zhǔn)系列層3個層次，其中功能子體系層涵蓋基礎(chǔ)通用、規(guī)劃建設(shè)、運行維護、支撐技術(shù)和能效評估等5個領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)子類層分為15個子領(lǐng)域共52個標(biāo)準(zhǔn)系列，如圖3所示。

1）基礎(chǔ)通用子體系

基礎(chǔ)通用子體系為虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系提供基礎(chǔ)性和規(guī)范性支撐，針對虛擬電廠術(shù)語、分類等定義不明晰的現(xiàn)狀，亟須加強虛擬電廠總則、術(shù)語、指標(biāo)及技術(shù)要求等標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，用以指導(dǎo)虛擬電廠各個階段標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作的開展。

2）規(guī)劃建設(shè)子體系

規(guī)劃建設(shè)子體系包括平臺建設(shè)、市場建設(shè)、資源建設(shè)和信息通信建設(shè)4個子類。針對標(biāo)準(zhǔn)層級較少的現(xiàn)狀，在這一子體系中需要加強虛擬電廠規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，進(jìn)一步提高虛擬電廠建設(shè)水平；針對子類標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，應(yīng)將工作重點放在還未有標(biāo)準(zhǔn)支撐的市場機制和資源建設(shè)子類的標(biāo)準(zhǔn)制定，加快制定虛擬電廠準(zhǔn)入電力市場的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資源建設(shè)領(lǐng)域中聚合類型、聚合模式、聚合構(gòu)建方法等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3）規(guī)劃建設(shè)子體系

規(guī)劃建設(shè)子體系包括平臺建設(shè)、市場建設(shè)、資源建設(shè)和信息通信建設(shè)4個子類。針對標(biāo)準(zhǔn)層級較少的現(xiàn)狀，在這一子體系中需要加強虛擬電廠規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，進(jìn)一步提高虛擬電廠建設(shè)水平；針對子類標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，應(yīng)將工作重點放在還未有標(biāo)準(zhǔn)支撐的市場機制和資源建設(shè)子類的標(biāo)準(zhǔn)制定，加快制定虛擬電廠準(zhǔn)入電力市場的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資源建設(shè)領(lǐng)域中聚合類型、聚合模式、聚合構(gòu)建方法等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4）運行維護建設(shè)子體系

運行維護子體系由并網(wǎng)與接入、調(diào)度管理、運行安全規(guī)定3個子類組成。在運行維護子體系上，調(diào)度管理方面需要加強虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，完善可調(diào)節(jié)資源參與虛擬電廠調(diào)控運行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5）支撐技術(shù)子體系

虛擬電廠涉及多個領(lǐng)域和方面的技術(shù)，支撐技術(shù)子體系包括關(guān)鍵技術(shù)和前沿技術(shù)子體系。體系的建設(shè)需緊密跟蹤虛擬電廠建設(shè)中的技術(shù)細(xì)節(jié)與技術(shù)成熟度，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，布局有協(xié)調(diào)性、前瞻性的虛擬電廠特色應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，加強標(biāo)準(zhǔn)層級的布局和規(guī)劃。

6）能效評估子體系

針對目前虛擬電廠能源評估標(biāo)準(zhǔn)空白的現(xiàn)狀，亟須開展能效評估標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，通過能效評估子體系中的標(biāo)準(zhǔn)明確虛擬電廠建設(shè)規(guī)模和應(yīng)用范圍，提出虛擬電廠發(fā)電、需求響應(yīng)等能力評估方法，對虛擬電廠的技術(shù)性能和經(jīng)濟性進(jìn)行評估，為虛擬電廠規(guī)劃建設(shè)、工程運行維護、技術(shù)改進(jìn)等工作的開展提供支撐。

4布局建議

當(dāng)前國內(nèi)虛擬電廠還處于發(fā)展初期，標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)滯后，適用標(biāo)準(zhǔn)較少，難以滿足新型電力系統(tǒng)和新業(yè)態(tài)發(fā)展需要。本文在對虛擬電廠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面梳理與分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃和試點經(jīng)驗提出虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建原則，構(gòu)建了涵蓋基礎(chǔ)通用、規(guī)劃建設(shè)、運行維護、支撐技術(shù)和能效評估等領(lǐng)域的虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)。基于各領(lǐng)域分析，對虛擬電廠未來技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)布局規(guī)劃提出如下建議：

依托圖4所示體系架構(gòu)，重點完善虛擬電廠規(guī)劃及方案制定、能效評估，數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，調(diào)度系統(tǒng)、運營與管理等環(huán)節(jié)優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，支撐虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展。

具體來說，重點在以下方面開展標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂工作：在基礎(chǔ)通用領(lǐng)域，重點加強虛擬電廠總則、術(shù)語、指標(biāo)及技術(shù)要求等標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，以指導(dǎo)虛擬電廠各個階段標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展；在規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域，重點制定、完善虛擬電廠準(zhǔn)入電力市場的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資源建設(shè)維度聚合類型、聚合模式、聚合構(gòu)建方法等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加快虛擬電廠整體平臺和信息通信標(biāo)準(zhǔn)制定；在運行維護領(lǐng)域，加快推進(jìn)運維管理標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，完善多種靈活性資源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)；在支撐技術(shù)領(lǐng)域，加快相關(guān)技術(shù)成果的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化以及人工智能新技術(shù)在虛擬電廠中融合應(yīng)用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定；在能效評估領(lǐng)域，加快資源調(diào)度潛力評估、柔性資源響應(yīng)潛力評估標(biāo)準(zhǔn)的制定和應(yīng)用，為明確靈活性資源池規(guī)模提供支撐。

此外，還應(yīng)從以下方面來推進(jìn)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)：

1）加快制定、完善虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)與發(fā)展的指導(dǎo)意見。目前、省市層面都出臺了鼓勵虛擬電廠的相關(guān)政策，但缺乏虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)的具體要求與方案。

2）加快設(shè)立虛擬電廠專有標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，對口負(fù)責(zé)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)化工作，協(xié)調(diào)推進(jìn)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)化各項工作。

3）加強虛擬電廠相關(guān)研究成果、試點經(jīng)驗的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化。依托國內(nèi)開展的示范項目，推進(jìn)新模式、新方法、新技術(shù)的應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)制定。

5企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺

5.1概述

AcrelEMS智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預(yù)測、動態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3.系統(tǒng)功能

5.3.1基礎(chǔ)功能

5.3.1.1電能統(tǒng)計

1）用電集抄

展示選中變配電站回路的間隔時間內(nèi)的正向有功電度用能情況，如圖所示。

支持查詢歷史曲線圖/報表，報表支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

2）用電統(tǒng)計

展示選中變配電站回路的用能數(shù)據(jù)，如圖7.1.2所示。

支持日報、月報、年報顯示數(shù)據(jù)；支持導(dǎo)出EXCEL表格。

3）分時段用電

展示選中變配電站的選中回路的選中時間段的尖、峰、平、谷、總電量，電費情況。如圖所示。（表計需要支持尖峰平谷電能采集）

支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

5.3.1.2故障報警

1）遙信事件

遙信事件頁面主要用于記錄設(shè)備參量的狀態(tài)量變化日志，包括但不限于開關(guān)狀態(tài)、刀閘狀態(tài)、接頭分合狀態(tài)等信號，頁面主要關(guān)注發(fā)生遙信的站點、時間、設(shè)備、參量和詳情等內(nèi)容。如圖所示。

支持時間、儀表名稱或編號、參數(shù)名等列進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選。

支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

2）遙測事件

遙測事件頁面主要用于記錄設(shè)備電參量在日常運行中是否超過限制的日志，包括但不限于電流、電壓、功率、頻率、主變溫度和濕度等需要監(jiān)測信號，頁面主要關(guān)注發(fā)生遙測的站點、時間、設(shè)備、參量、上下限值、報警值和詳情等內(nèi)容。如圖7.3.2所示。

支持時間、儀表名稱或編號、參數(shù)名等列進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選。

支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

3）報警分級

報警分析頁面用于分析用戶所有站點的報警情況，根據(jù)報警類型或日、月、年時間跨度對發(fā)生的報警數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析，并根據(jù)分析數(shù)據(jù)對用戶站點的報警情況排序，幫助用戶定位頻發(fā)報警與問題站點。如圖所示。

支持自定義報警分級分類。

4）報警分析

將報警信息按照故障、緊急、一般進(jìn)行分類顯示。如圖7.3.4所示。

?支持報警數(shù)據(jù)同環(huán)比分析

5.1.1.3變電所綜合自動化系統(tǒng)

系統(tǒng)提供35kV/10kV一次系統(tǒng)圖展示。如圖所示

?提供電參量、分合閘狀況、操控面板狀態(tài)展示。數(shù)據(jù)實時刷新，響應(yīng)迅速。展示圖形為SVG格式，放大縮小不失真。

5..1.1.4管理駕駛艙

系統(tǒng)提供平臺整體配電結(jié)構(gòu)圖，分為：源，網(wǎng)，荷，儲，充，運維。六大功能模塊。幫助用戶了解配電結(jié)構(gòu)。如圖所示。

?可進(jìn)行頁面跳轉(zhuǎn)。跳轉(zhuǎn)配電圖可具體某一圖形。

5.1.1.5電力綜合看板

系統(tǒng)提供低壓配電監(jiān)測大面板，提供變電站和光伏電站運行情況展示，通過地圖顯示各電站具體位置，并展示目前告警數(shù)目和具體信息。如圖7.8.1所示

? 地圖支持放大縮小且響應(yīng)迅速。報警信息支持輪播功能。

1）直流屏監(jiān)測

提供直流屏遙測數(shù)據(jù)，一/二路交流電壓監(jiān)測。如圖所示

2）用電集抄

展示選中變配電站回路的間隔時間內(nèi)的正向有功電度用能情況，如圖所示。

支持查詢歷史曲線圖/報表，報表支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

3）用電統(tǒng)計

展示選中變配電站回路的用能數(shù)據(jù)，如圖所示。

支持日報、月報、年報顯示數(shù)據(jù)；支持導(dǎo)出EXCEL表格

4）分時段用電

展示選中變配電站的選中回路的選中時間段的尖、峰、平、谷、總電量，電費情況。如圖所示。

?支持導(dǎo)出為EXCEL形式。

5）分組用電統(tǒng)計

展示用戶自己組合定義的該變配電站的用電報表，用戶可以根據(jù)自己的需求對用電回路進(jìn)行分類，例如：按區(qū)域統(tǒng)計、按分項用能統(tǒng)計、按部門統(tǒng)計等。如圖所示。

?支持報表按日報、月報、年報展示。

?支持柱狀圖，折線圖，餅圖切換。

?支持導(dǎo)出EXCEL表格

6)能耗綜合看板

展示企業(yè)基本信息，整體的能耗情況，包括電、水、氣和折算的標(biāo)煤耗用量，還有這些用能的同環(huán)比對比分析數(shù)據(jù)，還展示了逐時、逐日用能趨勢和分時段用電情況。如圖7.11.1所示。

7）支路能耗統(tǒng)計

統(tǒng)計選擇回路的分類能源用能報表，如圖7.32所示。

? 支持按、日、月年統(tǒng)計。

支持導(dǎo)出EXCEL格式。

6相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6.1電力監(jiān)控及馬達(dá)保護系統(tǒng)

7結(jié)束語

虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)需加強對虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)、資源聚合、信息通信、平臺建設(shè)等重點領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋，針對缺失嚴(yán)重的規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、能效評估標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加快開展頂層設(shè)計，推動標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程；同時，還要不斷推進(jìn)地方虛擬電廠實踐成果向標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化，助力虛擬電廠規(guī)范化、規(guī)模化發(fā)展。