一、方案背景与目标
（一）背景
随着『新能源』大规模并网和电力系统灵活性需求提升，传统电力系统面临供需平衡挑战。虚拟电厂（VPP）作为能源与信息技术深度融合的产物，通过聚合分布式电源、储能、可调节负荷等资源，实现跨空间、广域的源网荷储协同优化，成为提升系统调节能力的关键手段。智昊电气研发的系列虚拟电厂边缘智能感知与控制设备产品旨在构建“源网荷储友好互动”一体化虚拟电厂，促进『新能源』消纳、增强电网韧性，并推动能源绿色低碳转型。
（二）目标
- 资源聚合：整合分布式光伏、储能系统、工业可调负荷等资源，形成规模化调节能力。
- 智能调度：通过先进信息通信技术（如物联网、大数据、AI算法），实现资源实时监测与动态优化控制。
- 市场参与：参与电力现货市场、辅助服务市场，提供调峰、调频等服务，提升经济效益。
- 系统优化：降低用电成本，提高『新能源』消纳比例，增强电网安全保供能力。
二、总体架构与功能设计
（一）总体架构
采用“云-管-边-端”三层架构：
- 云端平台：部署虚拟电厂主控系统，集成资源聚合、市场交易、智能调度等功能模块。
- 管端网络：通信保障与信息安装 。包括5G与光纤，无线🛜，载波。实时通信状态。
- 边缘节点：在区域或用户侧部署边缘计算设备，实现本地资源快速响应。包括：商业园区源荷互动及负荷管理模块、储能控制模块、充电桩控制模块、光伏控制模块、智慧能源单元、负荷监测装置、微电网协同控制器
- 终端设备：包括分布式光伏逆变器、储能电池、智能电表、可调负荷控制器等。
（二）虚拟电厂源网荷储互动终端（微电网协同控制器）
微电网协同控制器
微电网协同控制器，源随荷动和源荷互动终端
- 资源聚合模块
- 接入分布式光伏、储能、工业负荷等资源，通过协议转换与数据标准化，实现多源异构数据融合。
- 示例：聚合工业园区内10MW光伏、5MWh储能及可调负荷，形成20MW可调节能力。
- 智能调度模块
- 基于历史数据与实时监测，运用AI算法预测能源需求与发电出力，制定最优调度策略。
- 功能：负荷预测、发电预测、储能充放电优化、需求响应触发。
- 市场交易模块
- 参与电力现货市场（日前/实时）、辅助服务市场（调峰、调频）。
- 策略：根据电价信号、电网需求，自动生成竞价策略，最大化收益。
- 协同调控模块
- 实现源网荷储实时互动，平抑『新能源』波动，增强电网稳定性。
- 示例：在光伏出力骤降时，快速启动储能放电或削减可调负荷，维持系统平衡。
三、技术实现路径
（一）关键技术
- 信息通信技术：采用5G、物联网实现设备互联，确保数据传输实时性。
- 大数据与AI：利用机器学习预测负荷与发电，优化调度策略。
- 边缘计算：在本地节点处理数据，减少云端依赖，提升响应速度。
（二）实施步骤
- 资源评估与接入
- 评估分布式资源潜力，签订聚合协议，安装智能终端设备。
- 平台建设
- 开发虚拟电厂主控系统，集成各功能模块，完成系统测试。
- 市场注册与交易
- 向电力交易中心提交注册申请，参与市场交易，单独结算收益。
- 持续优化
- 根据运行数据反馈，迭代调度算法，提升资源利用效率。
四、应用场景与效益分析
（一）典型应用场景
- 工业园区：聚合工厂光伏、储能及可调生产线，参与需求响应，降低用电成本。
- 商业综合体：通过储能与空调负荷调控，实现柔性扩充，避免停电风险。
- 偏远地区：结合微电网与虚拟电厂，提升供电可靠性，减少对主网依赖。
（二）效益分析
- 经济效益
- 通过市场交易获取收益，如现货市场套利、辅助服务补偿。
- 示例：某项目年收益达数百万元，投资回收期缩短至3-5年。
- 社会效益
- 提升『新能源』消纳比例，减少弃风弃光，助力“双碳”目标。
- 增强电网韧性，应对极端天气或发电不足情况。
五、政策与市场机制
（一）政策支持
- 遵循国家《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》，明确虚拟电厂功能定位与市场参与机制。
- 地方政策：如山西方案，要求虚拟电厂具备2小时调节能力，参与现货市场。
（二）市场机制
- 交易模式：初期参与中长期、现货及辅助服务市场，后期拓展至实时市场。
- 收益分配：按资源贡献比例分配收益，激励用户参与。
六、风险与应对措施
（一）风险识别
- 技术风险：通信中断、数据延迟可能导致调度失效。
- 市场风险：电价波动影响收益稳定性。
- 政策风险：法规变化可能调整市场准入条件。
（二）应对措施
- 技术保障：采用冗余通信链路，部署本地缓存机制。
- 市场策略：多元化参与市场，分散收益风险。
- 政策跟踪：建立政策监测机制，及时调整运营策略。
七、结论与展望
本方案通过虚拟电厂实现源网荷储一体化，显著提升电力系统灵活性、经济性与可持续性。未来，随着技术进步与政策完善，虚拟电厂将在更广范围应用，成为新型电力系统的核心支撑。建议优先在『新能源』富集区、高耗能园区试点，逐步推广至全国。
