泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制及關鍵技術分析

陳誠

[摘? ? 要]伴隨著制造業和電力技術水平的迅速發展，電力行業踏上了飛速發展的軌道。電力系統運行的一個關鍵特征是發用電實時平衡，隨著電氣化的程度提高，電網峰谷差逐步拉大，我國電子資源問題越來越嚴峻，而泛在電力物聯網作為最新的電力理念，對于虛擬電廠運營機制及關鍵技術的完善來說尤為關鍵，文章基于這一現狀，以南瑞研究院在非侵入負荷辨識技術的研究為參考，對泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制及關鍵技術進行展望，以期促進其發展。

[關鍵詞]泛在電力物聯網;虛擬電廠運營機制;關鍵技術

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]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

泛在電力物聯網其實就是圍繞電力系統各環節，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術，從而實現的電力系統各環節互聯與交互，這不僅是虛擬電廠建立的關鍵，也是虛擬電廠運營機制建立的重要參考與核心技術，對于虛擬電廠的優化與發展極為關鍵。

1 泛在電力物聯網的簡單分析

1.1 泛在電力物聯網的由來分析

2019年國家電網公司“兩會”作出全面推進“三型兩網”建設。其中，建設泛在電力物聯網是極為關鍵的，也為電網運行更安全、管理更精益、投資更精準、服務更優質開辟了一條新路，同時也可以充分發揮電網獨特優勢。即，建設泛在電力物聯網是落實“三型兩網、世界一流”戰略目標的核心任務。

1.2 泛在電力物聯網的概念分析

泛在電力物聯網其實是圍繞電力系統各個環節進行展開的，通過充分利用以移動互聯、人工智能為核心的現代信息技術、通信技術，從而有效實現各環節之間的互通互聯以及人機交互。其不僅具有狀態全面感知、信息處理高效的優勢，還具有應用編輯靈活等優勢特征，是一種極為先進的智慧服務系統。

2 虛擬電廠的特性分析

2.1 虛擬電廠的特性

與傳統的火電廠有所不同，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行分配，不僅能促進各電源之間的融合和分配使用，還可以促進供需互動，提高電力系統可再生能源接納能力，有效提高電廠系統的低碳環保運行能力。

（2）物理結構方面。虛擬電廠中的組成部分可以有效相應虛擬電廠的控制要求，實現整體的動態，可以在一種或多種的電力市場交易類型上響應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擔，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運行約束，在滿足電力市場規則、電力系統運行需求的基礎上，結合基本市場框架所形成的一種交易體系，如圖1所示。在此基礎上，虛擬電廠也需要承擔一定的職責。

3 泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制分析

由于我國起步較晚，仍處于建設的初級階段，泛在電力物聯網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和運營的實際效率和效果。因此，基于這一現狀，通過對泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制進行分析，不僅可以提升虛擬電廠建設的效率和效果，還可以促進其實際運營的水平。

3.1 自然聚合運營機制，形成錯峰效應

在泛在電力物聯網建設的過程中，其對電力終端數據的獲取能力可以有效促進電力資源的集約化、智能化和自動化管理，這一管理模式不僅符合我們實際發展的需求，還能促進電力系統安全穩定的運行。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，以當前應用廣泛的電力汽車為例，在實際進行聚合運營機制的過程中，通過建設一個上層存儲云平臺，對一定區域范圍內的汽車充電負荷情況進行收集和調動，進而實現有序的智能化充電。不僅如此，在小范圍內的物聯網進行應用，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行稽核，并根據實際情況進行重新組合應用，在重新組合的過程中，需要通過根據用戶的實際需求，進而通過錯峰下映，有效實現智能化的供應模式。

3.2 經濟激勵運營機制，形成差異化合約

泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制建立的過程中，還需要引入適當的經濟手段，才能形成相應的影響，進而形成差異化合約，從而實現電力資源的最優配置，在緩解電力資源不足困境的基礎上，有效提升電力系統服務水平。在實際使用經濟激勵運營機制的過程中，通過使用經濟學的邊緣效應理論及對成本控制的基礎上，實現資源的最優配置。

比如，通過對用戶用電的實際情況和行為進行識別。在此基礎上，通過使用多維數據庫，對虛擬電廠的用戶進行畫像，形成虛擬電廠用戶的需求標簽庫，給后續虛擬電廠的運營提供參考和指導。在應用這一運營機制的過程中，很容易出現數據過于隱蔽的情況，利用數據分析很難得出有效結果，對于虛擬電廠的實際運營十分不利。因此，在實際使用經濟激勵運營機制時，還需要運營方根據虛擬電廠的實際情況，結合實驗經濟學理論，構建一個用戶行為識別引導實驗框架，可以參考抖音等短視頻平臺的大數據用戶分析，進而形成有效地差異化合約，并在實際運用中不斷對數據進行補全和完善，從而有效促進虛擬電廠的運營效率和水平。

3.3 運營協調運營機制，儲能聯合運營

泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制建立的過程中，需要在自然聚合、經濟激勵的基礎上，通過利用運營協調運行機制的方式，利用儲能聯合運營，在確保虛擬電廠實際運行的基礎上，增設承擔備用風險共擔責任的范圍。在出現問題時，可以確保自身實際經濟效益不受損害。

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

比如，在實際進行運營協調運行機制建設的過程中，通過針對用戶負荷特性和可調節性限制，基于虛擬電廠運營中的偏差風險，實現儲能聯合運營，從而有效提升虛擬電廠運行的靈活性。即建設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備之間簽訂合作協議，組成虛擬電廠運營結合體，在實際運營的過程中，不僅可以增強虛擬電廠的實際調動能力，還能達到降低損耗的目的。

4 泛在電力物聯網下虛擬電廠關鍵技術分析和發展展望

4.1 開放可靠的通信系統

在虛擬電廠實際運營運行的過程中，開放可靠的通信系統是極為關鍵的，這不僅是虛擬電廠實現各環節互聯、互通的關鍵，也是提升虛擬電廠各環節之間配合的關鍵技術。通過通信系統，對每一個虛擬電廠的單元狀態信息進行收集，并向控制目標發送控制信號，是虛擬電廠運營運行的關鍵。

比如，利用泛在電力物聯網的特征，通過以移動互聯、人工智能為核心的現代信息技術、通信技術，有效實現各個環節之間的互通互聯，以及人機交互，進而形成開放可靠的通信系統，為虛擬電廠的安全穩定運行提供基礎和前提。通信系統不僅要對每個組成單元的狀態信息進行收集，并分類儲存與數據中心之中，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，在加強電力傳輸與信息處理的融合的基礎上，促進虛擬電廠運行的安全穩定性。

4.2 有效地調度、交易支持系統

在虛擬電廠實際運行的過程中，調度、交易支撐系統是支撐虛擬電廠運營的關鍵，這也是虛擬電廠中關鍵技術之一。泛在電力物聯網下虛擬電廠的優化與發展，也需要建立一個有效地調度、交易支持系統。因此，在對泛在電力物聯網下虛擬電廠關鍵技術分析和發展展望研究時，可以在開放可靠系統的基礎上，通過建設一個有效地調度、交易支持系統，進而為虛擬電廠的運營提供支撐和保障。

（1）根據虛擬電廠的實際交易類型，結合電力市場的實際情況和電網調度運行要求，從而梳理一個完整全面的調度、交易平臺功能的建設目標。在建設目標的基礎上，通過虛擬電廠中的實際功能建設方案，以及虛擬電廠的實際需求功能，對調度、交易支持系統的總體架構進行建設和完善，可以通過三步法設計的方式，包括總控平臺，虛擬電廠電力資源調度環節、虛擬電廠交易支撐平臺等系統構建。

（2）在此基礎上，還需要把交易系統與調度技術支持系統、營銷業務系統、財務系統、運營商以及其他輔助系統業務系統進行數據集成，從而形成內部信息交互，結合虛擬電廠交易的實際集成化需求，從而最終形成技術支持系統、財務系統、營銷業務系統數據集成方案，從而形成一個有效地調度、交易支持系統，為虛擬電廠的實際運營提供保障。

5 結束語

在對泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制及關鍵技術進行分析時，首先要對泛在電力物聯網和虛擬電廠的概念進行全面清楚地了解，在此基礎上，結合當前虛擬電廠建設和運營的實際情況，建立由自然聚合、經濟激勵、運營協調為一體的運營機制，并且通過通信系統、調度、交易支持系統等關鍵技術的應用，在確保虛擬電廠安全平穩運行的基礎上，發揮泛在電力物聯網優勢特點，有效推動虛擬電廠的優化與發展。

參考文獻

[1] 王宣元，劉敦楠，劉蓁，等.泛在電力物聯網下虛擬電廠運營機制及關鍵技術[J].電網技術，2019（5）：155-156.

[2] 劉東，樊強，尤宏亮.泛在電力物聯網下虛擬電廠的研究現狀與展望[J].工程科學與技術，2020（4）：3-12.