虛擬電廠Virtual Power Plant 一種新的分布式能源管理形式

1、虛擬電廠（虛擬電廠（Virtual Power Plant） 一種新的分布式能源管理形式一種新的分布式能源管理形式 電力系統(tǒng)自動化研究所 虛擬電廠虛擬電廠 虛擬電廠的概念與發(fā)展虛擬電廠的概念與發(fā)展 虛擬電廠與微網的區(qū)別虛擬電廠與微網的區(qū)別 虛擬電廠的實施情況虛擬電廠的實施情況 虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究4 1 2 3 1. 虛擬電廠的概念與發(fā)展虛擬電廠的概念與發(fā)展 pDGDG容量小、數(shù)量大、分布不均，使容量小、數(shù)量大、分布不均，使 得單機接入成本高，對系統(tǒng)操作員常得單機接入成本高，對系統(tǒng)操作員常 不可見乃至管理困難；不可見乃至管理困難； pDGDG的接入給電網的穩(wěn)定運行帶來了的接入給

2、電網的穩(wěn)定運行帶來了 許多技術難題，如潮流改變、線路阻許多技術難題，如潮流改變、線路阻 塞、電壓閃變、諧波影響等；塞、電壓閃變、諧波影響等； p目前目前“安裝即忘記（安裝即忘記（fit-and-fit-and- forgetforget）”的的DGDG操作方式操作方式 p電力市場容量的限制亦更加阻礙了電力市場容量的限制亦更加阻礙了 DGDG的大規(guī)模并網的大規(guī)模并網 1.虛擬電廠的概念與發(fā)展虛擬電廠的概念與發(fā)展 虛擬電廠（虛擬電廠（VPPVPP） 1.虛擬電廠的概念與發(fā)展虛擬電廠的概念與發(fā)展 u從微觀角度來說，從微觀角度來說，VPPVPP可認為是通過先進信息通信技可認為是通過先進信息通信技 術和

3、軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)術和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)DGDG、ESSESS、可控負荷、可控負荷、EVEV等等DERDER的聚的聚 合和協(xié)調優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電合和協(xié)調優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電 網運行的網運行的電源協(xié)調管理系統(tǒng)電源協(xié)調管理系統(tǒng)。 u從宏觀角度來說，從宏觀角度來說，VPPVPP在電力系統(tǒng)和市場中充當在電力系統(tǒng)和市場中充當類似類似 于傳統(tǒng)電廠于傳統(tǒng)電廠的角色。的角色。 2.虛擬電廠與微網的區(qū)別虛擬電廠與微網的區(qū)別 微網微網VPP p 自下而上，強調自下而上，強調“自治自治” p 元件的整合元件的整合 p 并網特性并網特性/孤島特性孤島特性 p 自上而下，強調自上而下，

4、強調“參與參與” p 軟件和技術軟件和技術 p 并網模式并網模式 設計理念設計理念 構成條件構成條件 運行模式運行模式 運行特性運行特性 p 并網模式并網模式/孤島模式孤島模式 p 常規(guī)電廠的特性常規(guī)電廠的特性 pDSO衡量配網運行特性衡量配網運行特性 3.虛擬電廠的實施情況虛擬電廠的實施情況 項目名稱起止時間項目狀態(tài)主要參與國家 VFCPP2001-2005完成德國 KONWERL2002-2003完成德國 VIRTPLANT2005-2007完成德國 UNNA2004-2006完成德國 CPP2003-2007完成德國 STADG VPP2003-2007完成德國 HARZ VPP2008

5、-2012完成德國 ProViPP2008-2012完成德國 VATTENFALL VPP2010-2012完成德國 VGPP2007-2008完成奧地利 PM VPP2005-2007完成荷蘭 FENIX2005-2009完成英國、西班牙、法國、 羅馬尼亞等 EDISON2009-2012完成丹麥 GVPP2006-2012完成丹麥 FLEXPOWER2010-2013在研丹麥 WEB2ENERGY2010-2015在研德國、波蘭等 TWENTIES2012-2015在研比利時、德國、法國、 丹麥、英國等 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 1 3 3 2 4 4 5 6 6 7 7

6、8 虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 模型研究：模型研究：考慮不確定性和環(huán)境成本的魯棒隨機優(yōu)化模型考慮不確定性和環(huán)境成本的魯棒隨機優(yōu)化模型 技術特點：技術特點： p以電力市場為背景以電力市場為背景 p考慮不確定因素（考慮不確定因素（風機風機或或光伏光伏出力、出力、電價電價、 負荷負荷）對調度的影響）對調度的影響 p考慮環(huán)境成本考慮環(huán)境成本 所用方法：所用方法： p隨機規(guī)劃法隨機規(guī)劃法 p魯棒優(yōu)化法魯棒優(yōu)化法 求解軟件：求解軟件： pIBM CPLEX12.5IBM CPLEX12.5 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 算例分析：算例分析： VPPVPP的組成的組成： p一座小型風電

7、場一座小型風電場 p一座抽水蓄能電站一座抽水蓄能電站 p三臺不同型號的燃氣輪機三臺不同型號的燃氣輪機 VPPVPP的模型的模型： p考慮風機出力的不確定性考慮風機出力的不確定性 p考慮電價預測的不確定性考慮電價預測的不確定性 p考慮環(huán)境成本的影響考慮環(huán)境成本的影響 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 合約供電合約供電 日前競標日前競標 平衡電力缺額平衡電力缺額 混合電力混合電力 市場市場 中期合約中期合約 市場市場 日前市場日前市場 平衡市場平衡市場 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 11 max( )() s n T tt ts s RC p以利潤最大化為目標函數(shù)：以利潤最大化

8、為目標函數(shù)： p以下一交易日實際利潤為衡量依據：以下一交易日實際利潤為衡量依據： (,) tt Sf pI (), (), tttt tttt pppp I pppp 其中：其中： 為為t時段時段VPP的計劃競標出力，的計劃競標出力， 為下一交易日為下一交易日t時段的實際出力，時段的實際出力， 為下一交易為下一交易 日日t時段的實際出清價格，時段的實際出清價格， 為競標規(guī)劃函數(shù)。為競標規(guī)劃函數(shù)。 分別為下一交易日分別為下一交易日t時段的正時段的正/負不負不 平衡價格。平衡價格。 t p t p t f, 其中：其中： 為總時段數(shù)，為總時段數(shù)， 為電價的總方案數(shù)，為電價的總方案數(shù)， 為第為第s組

9、電價方案的概率，組電價方案的概率， 為為t時段時段 的收益，的收益， 為為t時段的成本。時段的成本。 T t R s n( ) s t C 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 0510152025 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 時 間 t/h 價格/(歐元) 隨機生成的電價方案隨機生成的電價方案( (拉丁超立方抽樣拉丁超立方抽樣) ) 數(shù)據處理：數(shù)據處理： 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 計算結果：計算結果： 方案名稱最大實際利潤/(歐元)對應目標利潤/(歐元) 確定性5271.555978.26 隨機規(guī)劃處理電價5282.345916.12 魯棒

10、優(yōu)化處理風電5387.005353.15 魯棒隨機規(guī)劃5399.225294.40 增增 大大 減減 小小 表表1 四種模型的利潤比較四種模型的利潤比較 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 具體調度方案：具體調度方案： 0510152025 -10 -5 0 5 10 15 20 時 間 t/h 功率/(MW) 日 前 市 場 競 標 方 案合 約 輸 電 方 案平 衡 市 場 購 電 方 案 0510152025 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 時 間 t/h 功率/(MW) GT1發(fā) 電 GT2發(fā) 電 GT3發(fā) 電 PHSP儲 備 PHSP發(fā) 電 抽 水 等

11、 效 電 能 (a)(a)外部方案外部方案(b)(b)內部方案內部方案 電價低谷 多買電 電價高峰 多售電 電價低谷 儲能 電價高峰 發(fā)電/放電 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 模型分析：模型分析： p環(huán)境成本對結果的影響分析環(huán)境成本對結果的影響分析 是否考慮環(huán)境成本 GT總發(fā)電量 /(MW) 環(huán)境成本 /() 實際利潤 /() 是134.49163.675399.22 否188.49226.035341.60 表表2 環(huán)境成本對優(yōu)化結果的影響環(huán)境成本對優(yōu)化結果的影響 發(fā)電量增加 環(huán)境成本 增加 實際利潤 降低 4.虛擬電廠的調度研究虛擬電廠的調度研究 p魯棒系數(shù)對優(yōu)化結果的影響魯棒系數(shù)對優(yōu)化結果的影響 00.10