走进虚拟电厂——技术篇

虚拟电厂是一种新型电力系统，可对大规模新能源电力进行高效利用，是电力行业未来极具潜力的发展方向。虚拟电厂现阶段发展状况如何？如何发挥虚拟电厂的价值？未来该从哪些方面进一步挖掘潜力？······聚焦行业热点，我们的“朋友圈”在畅聊。从本期开始，朗新研究院将陆续刊发三位作者从不同角度对【虚拟电厂】的总结思考、洞察分析，来一场热点“畅聊局”，敬请关注，也欢迎留言和我们分享您的思考和见解~

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上周我们已相继刊发《“虚拟电厂大家谈” | 走进虚拟电厂——综述篇》、《“虚拟电厂大家谈” | 走进虚拟电厂——商业篇》，本期我们将与作者一起，从技术层面探讨虚拟电厂建设。

导语

虚拟电厂是典型的技术驱动的业务，普通的社会化企业如果要布局虚拟电厂，需要具备并培育哪些技术能力？文章在传统虚拟电厂关键技术的基础上，结合数字化、智能化、区块链等新技术发展趋势，从一般的社会化虚拟电厂运营商的角度，提出了构建虚拟电厂的“四大核心技术体系”和“一体两面”的技术平台。

模式改变，提升虚拟电厂技术门槛

在讨论虚拟电厂的时候，常常会有人提出一个问题：虚拟电厂和需求响应有什么区别，是不是一回事？我们可以看到，一些专家也会把虚拟电厂形容为需求响应升级版。

其实叫什么并不重要，搞清楚“原来的需求响应是做什么，怎么做的？”、“现在的虚拟电厂又能做什么，怎么做的？”才是关键。由于两者的应用场景和业务模式的不同，对于技术和能力的要求也天差地别。

目前已经开展的所谓虚拟电厂业务，主要是邀约型需求响应，削峰填谷。

虚拟电厂运营商建立一个平台，把各类可调负荷资源汇聚，根据电网削峰填谷的需求，进行线上填报，等电网计划下发，再执行反馈，类似于线上工单派单系统。电网提前几天或几周把给调度指令计划发下来，负荷集成商或者虚拟电厂运营商会把计划告诉客户，即哪些时段需要把负荷停掉，把用电负荷降下来。这种模式对于调节的时间尺度和调节精度要求都不高。

这种情况下的虚拟电厂技术平台的作用并不明显，甚至依靠个人经验，简单粗暴地人工通断就可以达到调节效果。

建设新型电力系统和电力市场开放，虚拟电厂可调能力比火电厂调节能力更强、更快、更精准。

在该背景下，虚拟电厂运营商的商业模式不只是参与需求响应，还可以通过辅助市场和现货市场进行盈利。虚拟电厂运营商会和客户签约、授权，判断哪些设备可以作为可调负荷，在尖峰负荷时刻，可以对负荷进行多大程度地调节和控制，这样就可以通过边缘智能网关对设备进行远程精准调节。

这种模式就要求虚拟电厂需要具备高标准的通信、调控、计量、安全防护等技术要求，虚拟电厂运营商如果不掌握相关资源聚合建模、智能调度和灵活交易策略等“黑科技”，根本无法完成相关交易。这种情况下，虚拟电厂运营商就必须考虑依托物联网、人工智能、大数据等技术，打造自己的虚拟电厂技术支撑平台。

四大核心，构建虚拟电厂技术体系

在有关虚拟电厂的书籍或文章中，都将虚拟电厂的关键技术总结为计量技术、通信技术、智能调度决策技术和信息安全防护技术等。这些技术无疑是虚拟电厂得以推广应用的前提，但这些技术是针对市场建设者或相关科研院所提出的，实际上计量技术、通信技术和信息安全防护技术并非虚拟电厂的运营商们研究的范畴。运营商们只要根据相关标准要求采购设备或技术应用即可。

因此，我们根据规模化用户侧资源参与电网互动调节的应用需求，将一般的社会化虚拟电厂运营商所需要的关键技术总结为四个方面：

1、资源动态聚合技术。虚拟电厂参与电网的每一次调节互动，都需要根据调节的目的和性能指标要求等对所聚合的资源进行选择，并计算需要参与的资源数量。由于聚合的资源状态（如发电、储能荷电状态、负荷或运行成本）都处于实时变化之中，因此虚拟电厂的每一次聚合都是动态的。当虚拟电厂在市场中的任务完成后，在下一项任务的计划阶段又必须重新聚合。这一切决策有赖于可调节潜力分析、负荷预测、动态调节能力等算力支持，如果没有高效的算法模型支撑是不可能完成的。

2、灵活市场交易技术。在未来的电力市场中，虚拟电厂可以同时参与现货交易、需求响应和辅助服务等各类电力交易品种。而每参加一项交易，必然影响到另一项交易的交付。同时，在参与电网调节交易的同时，也要考虑资源所有者的正常生产和商业活动安排。因此虚拟电厂参与每一项交易，都需要在综合上述因素的基础上，以最大收益为目标函数，通过算法求解交易的数量和价格。

3、高效协同控制技术。虚拟电厂的可调节资源数量规模大、分布分散，且大多涉及用户的生产生活安全，因此虚拟电厂的调节控制强调平台与资源主体的协同控制，在技术上通常采用“云边”协同的物联体系架构，由平台评估虚拟电厂内部分布式源、用电负荷、分布式储能等各类资源情况，制定多能互济、优化运行策略，下发到边缘网关，由边缘网关实现相关资源系统调节、调控。

4、通信承载优化技术。虚拟电厂技术平台上接电网调度和交易中心，下接各类可调节资源的工业控制系统。一方面要满足各种异构资源系统对于电网调节秒级，甚至毫秒级的响应要求；另一方面要满足虚拟电厂通过公网与电网内部系统的通信安全要求。因此在满足基础物联和通信技术外，更需要基于“云管边端”灵活的物联体系架构，持续优化系统通信承载技术，提升虚拟电厂的性能参数，以获得更高的响应收益和系统安全防护能力。

从上述虚拟电厂关键技术可以看出，虚拟电厂核心技术的本质是运营商基于对自己所聚合资源充分了解的基础上，运用模型算法获得相关调控和交易决策的能力。因此可以说虚拟电厂运营商的企业是算法驱动的公司，算力是虚拟电厂技术的真正内涵。

一体两面，打造虚拟电厂技术平台

虚拟电厂技术平台作为运营商实现其商业运营的载体，除了支撑可调节资源的运行调控，还要支撑虚拟电厂的商业运作，因此其包括虚拟电厂运营管理和可调节资源运行调控“一体两面”的双重应用。

虚拟电厂运行调控平台。通过先进的能源物联、通信、控制等技术聚合分布式能源、可调负荷、用户侧储能、充换电站等不同类型的可调节资源，依托智能AI算法实现资源动态聚合和智能交易，并根据电网调节互动要求，实现相关资源系统从毫秒级、秒级、分钟级和小时级别等多时空尺度的各类调节、调控产品交付。

虚拟电厂运营管理平台。作为虚拟电厂运营商实现各类资源主体管理和商业变现的平台。一方面对接电力交易中心，组织资源主体参与各类电力市场交易，并完成相关结算和利益分配；另一方面依托平台所积累的技术、产品和数据资源，对接各细分资源聚合商、售电公司、配售公司、投融资机构等产业链上各环节生态，为其提供个性化、定制化的产品、产品组合或场景化应用，实现“互联网+虚拟电厂”商业创新。

化“虚”为实，还看新技术加持

未来，随着大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等新技术的发展，将数字孪生、大数据分析及机器学习、区块链等数字技术应用到虚拟电厂，将大大提升虚拟电厂的自动化和智能化水平，实现交易决策智能化、调控执行方式自动化，加速用户侧可调资源高效利用，推动虚拟电厂产业的快速发展。

能源系统数字孪生技术：数字孪生通过建立虚拟映射的仿真模型，实时对虚拟电厂的运行状态和运行环境等进行监控和模拟仿真运行，辅助虚拟电厂运营商制定生产机组的最优运行策略。让“虚拟”的电厂在云端以具象的形式进行展现，让虚拟电厂真正实现可观、可测、可调、可控。

人工智能技术：虚拟电厂在调配资源时，将产生大量能源和交易数据，人工智能与大数据技术可帮助虚拟电厂储存和处理海量的电力数据。基于大数据分析及机器学习的智能能源管理将成为虚拟电厂的“智慧大脑”，平台将会自学习虚拟电厂响应与分配策略、微网控制和协同调度算法模型，适配电网调节互动需求，实现交易决策智能化、调控执行方式自动化。

区块链技术：利用区块链技术的安全可信、公开透明以及分布式多中心的特点，可构建防伪溯源、数据共享、自由交易的虚拟电厂信用生态体系。特别是在“隔墙售电”等政策放开，社区内邻里或社区之间的屋顶光伏和储能可以相互交易的时候，区块链技术将会有更广阔的应用前景。

利用区块链技术，虚拟电厂可构建去中心化云平台，实现各类数据信息“可信、可管、可控、可知”的传输，结合光伏发电、储能储电、用电需求以及电网调节互动需求等信息进行智能调度，提升供需两端匹配效率。区块链可对分布式资源设备进行唯一性认证并进行出力核查，同时可利用账本技术，采用可信交易积分等手段完善信用体系，提高交易效率，鼓励需求侧节能减排或参与电力市场交易。

小结

虚拟电厂技术为王，算力就是核心竞争力。普通的社会化企业要参与虚拟电厂业务，首先要有转型为数字化企业的决心，培养相关技术人才，以“四大核心”技术体系、“一体两面”技术平台为目标，持续打造虚拟电厂的核心技术能力。

到此为止，我们已经共同就虚拟电厂发展背景、驱动因素、商业模式以及关键技术等问题进行了探讨。那么作为普通的社会化企业又该如何抓住虚拟电厂这千载难逢的时代机遇呢？在走进虚拟电厂系列文章的最后，我们将一起探讨切入虚拟电厂业务的正确姿势，敬请期待。

作者：邓庆安

部门：朗新科技集团综合能源业务部

标签： 关键技术 电力市场

　　 原标题：走进虚拟电厂——技术篇