泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术分析

陈诚

[摘    要]伴随着制造业和电力技术水平的迅速发展，电力行业踏上了飞速发展的轨道。电力系统运行的一个关键特征是发用电实时平衡，随着电气化的程度提高，电网峰谷差逐步拉大，我国电子资源问题越来越严峻，而泛在电力物联网作为最新的电力理念，对于虚拟电厂运营机制及关键技术的完善来说尤为关键，文章基于这一现状，以南瑞研究院在非侵入负荷辨识技术的研究为参考，对泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术进行展望，以期促进其发展。

[关键词]泛在电力物联网;虚拟电厂运营机制;关键技术

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]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

泛在電力物联网其实就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术，从而实现的电力系统各环节互联与交互，这不仅是虚拟电厂建立的关键，也是虚拟电厂运营机制建立的重要参考与核心技术，对于虚拟电厂的优化与发展极为关键。

1 泛在电力物联网的简单分析

1.1 泛在电力物联网的由来分析

2019年国家电网公司“两会”作出全面推进“三型两网”建设。其中，建设泛在电力物联网是极为关键的，也为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网独特优势。即，建设泛在电力物联网是落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。

1.2 泛在电力物联网的概念分析

泛在电力物联网其实是围绕电力系统各个环节进行展开的，通过充分利用以移动互联、人工智能为核心的现代信息技术、通信技术，从而有效实现各环节之间的互通互联以及人机交互。其不仅具有状态全面感知、信息处理高效的优势，还具有应用编辑灵活等优势特征，是一种极为先进的智慧服务系统。

2 虚拟电厂的特性分析

2.1 虚拟电厂的特性

与传统的火电厂有所不同，虚拟电厂具有灵活性和参与性强等特点，实际的差距表现在以下3个特性之中。

（1）低碳运行方面。虚拟电厂主要是基于市场利益进行分配，不仅能促进各电源之间的融合和分配使用，还可以促进供需互动，提高电力系统可再生能源接纳能力，有效提高电厂系统的低碳环保运行能力。

（2）物理结构方面。虚拟电厂中的组成部分可以有效相应虚拟电厂的控制要求，实现整体的动态，可以在一种或多种的电力市场交易类型上响应虚拟电厂的运行过程。

（3）控制模式方面。虚拟电厂通过分散控制的方式，不仅可以提高通信交互的简单性，还可以减轻信息交互的负担，提升交互效率和水平。

2.2 虚拟电厂交易体系分析

虚拟电厂是基于电力系统运行约束，在满足电力市场规则、电力系统运行需求的基础上，结合基本市场框架所形成的一种交易体系，如图1所示。在此基础上，虚拟电厂也需要承担一定的职责。

3 泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制分析

由于我国起步较晚，仍处于建设的初级阶段，泛在电力物联网下的虚拟电厂运营机制还不够完善，最终会影响虚拟电厂建设和运营的实际效率和效果。因此，基于这一现状，通过对泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制进行分析，不仅可以提升虚拟电厂建设的效率和效果，还可以促进其实际运营的水平。

3.1 自然聚合运营机制，形成错峰效应

在泛在电力物联网建设的过程中，其对电力终端数据的获取能力可以有效促进电力资源的集约化、智能化和自动化管理，这一管理模式不仅符合我们实际发展的需求，还能促进电力系统安全稳定的运行。在实际制定运营机制的过程中，可以基于这一思路，通过自然聚合的方式开展运营。比如，以当前应用广泛的电力汽车为例，在实际进行聚合运营机制的过程中，通过建设一个上层存储云平台，对一定区域范围内的汽车充电负荷情况进行收集和调动，进而实现有序的智能化充电。不僅如此，在小范围内的物联网进行应用，还可以基于自然聚合原理，利用虚拟电厂对地分布式电源进行稽核，并根据实际情况进行重新组合应用，在重新组合的过程中，需要通过根据用户的实际需求，进而通过错峰下映，有效实现智能化的供应模式。

3.2 经济激励运营机制，形成差异化合约

泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制建立的过程中，还需要引入适当的经济手段，才能形成相应的影响，进而形成差异化合约，从而实现电力资源的最优配置，在缓解电力资源不足困境的基础上，有效提升电力系统服务水平。在实际使用经济激励运营机制的过程中，通过使用经济学的边缘效应理论及对成本控制的基础上，实现资源的最优配置。

比如，通过对用户用电的实际情况和行为进行识别。在此基础上，通过使用多维数据库，对虚拟电厂的用户进行画像，形成虚拟电厂用户的需求标签库，给后续虚拟电厂的运营提供参考和指导。在应用这一运营机制的过程中，很容易出现数据过于隐蔽的情况，利用数据分析很难得出有效结果，对于虚拟电厂的实际运营十分不利。因此，在实际使用经济激励运营机制时，还需要运营方根据虚拟电厂的实际情况，结合实验经济学理论，构建一个用户行为识别引导实验框架，可以参考抖音等短视频平台的大数据用户分析，进而形成有效地差异化合约，并在实际运用中不断对数据进行补全和完善，从而有效促进虚拟电厂的运营效率和水平。

3.3 运营协调运营机制，储能联合运营

泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制建立的过程中，需要在自然聚合、经济激励的基础上，通过利用运营协调运行机制的方式，利用储能联合运营，在确保虚拟电厂实际运行的基础上，增设承担备用风险共担责任的范围。在出现问题时，可以确保自身实际经济效益不受损害。

全面加强运行机制与储能机制的有效结合，对于整个的虚拟电厂的运营而言非常重要也非常关键，在进行联合的过程中对于整个的储能过程需结合用户电力的具体使用情况，进行数据信息的比对和梳理，把用电缺口较大的区域全面罗列出来，进行针对性处理，保证整个的电力运行安全顺畅，资源有效利用。

比如，在实际进行运营协调运行机制建设的过程中，通过针对用户负荷特性和可调节性限制，基于虚拟电厂运营中的偏差风险，实现储能联合运营，从而有效提升虚拟电厂运行的灵活性。即建设一个多主体的利益分配机制，并与起亚虚拟运营商和储能设备之间签订合作协议，组成虚拟电厂运营结合体，在实际运营的过程中，不仅可以增强虚拟电厂的实际调动能力，还能达到降低损耗的目的。

4 泛在电力物联网下虚拟电厂关键技术分析和发展展望

4.1 开放可靠的通信系统

在虚拟电厂实际运营运行的过程中，开放可靠的通信系统是极为关键的，这不仅是虚拟电厂实现各环节互联、互通的关键，也是提升虚拟电厂各环节之间配合的关键技术。通过通信系统，对每一个虚拟电厂的单元状态信息进行收集，并向控制目标发送控制信号，是虚拟电厂运营运行的关键。

比如，利用泛在电力物联网的特征，通过以移动互联、人工智能为核心的现代信息技术、通信技术，有效实现各个环节之间的互通互联，以及人机交互，进而形成开放可靠的通信系统，为虚拟电厂的安全稳定运行提供基础和前提。通信系统不仅要对每个组成单元的状态信息进行收集，并分类储存与数据中心之中，还需要支撑控制中心对各个组成单元传递控制信号的功能，这两者之间的相互作用，通过这样开放可靠的双向通信系统，在加强电力传输与信息处理的融合的基础上，促进虚拟电厂运行的安全稳定性。

4.2 有效地调度、交易支持系统

在虚拟电厂实际运行的过程中，调度、交易支撑系统是支撑虚拟电厂运营的关键，这也是虚拟电厂中关键技术之一。泛在电力物联网下虚拟电厂的优化与发展，也需要建立一个有效地调度、交易支持系统。因此，在对泛在电力物联网下虚拟电厂关键技术分析和发展展望研究时，可以在开放可靠系统的基础上，通过建设一个有效地调度、交易支持系统，进而为虚拟电厂的运营提供支撑和保障。

（1）根据虚拟电厂的实际交易类型，结合电力市场的实际情况和电网调度运行要求，从而梳理一个完整全面的调度、交易平台功能的建设目标。在建设目标的基础上，通过虚拟电厂中的实际功能建设方案，以及虚拟电厂的实际需求功能，对调度、交易支持系统的总体架构进行建设和完善，可以通过三步法设计的方式，包括总控平台，虚拟电厂电力资源调度环节、虚拟电厂交易支撑平台等系统构建。

（2）在此基础上，还需要把交易系统与调度技术支持系统、营销业务系统、财务系统、运营商以及其他辅助系统业务系统进行数据集成，从而形成内部信息交互，结合虚拟电厂交易的实际集成化需求，从而最终形成技术支持系统、财务系统、营销业务系统数据集成方案，从而形成一个有效地调度、交易支持系统，为虚拟电厂的实际运营提供保障。

5 结束语

在对泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术进行分析时，首先要对泛在电力物联网和虚拟电厂的概念进行全面清楚地了解，在此基础上，结合当前虚拟电厂建设和运营的实际情况，建立由自然聚合、经济激励、运营协调为一体的运营机制，并且通过通信系统、调度、交易支持系统等关键技术的应用，在确保虚拟电厂安全平稳运行的基础上，发挥泛在电力物联网优势特点，有效推动虚拟电厂的优化与发展。

参考文献

[1] 王宣元，刘敦楠，刘蓁，等.泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术[J].电网技术，2019（5）：155-156.

[2] 刘东，樊强，尤宏亮.泛在电力物联网下虚拟电厂的研究现状与展望[J].工程科学与技术，2020（4）：3-12.