【推荐收藏】虚拟电厂发展综述-第2页-北极星储能网

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2虚拟电厂的研究现状

2.1模拟框架问题

对于虚拟电厂的模型框架构造方面，国内外的学者们进行了一系列的研究。虚拟电厂通常是一系列分布式电源的聚合。文献［4］将虚拟电厂定义为分散在中压配电网的各点处的不同分布式电源的聚合。为了确保虚拟电厂的安全稳定运行，学者们建立考虑储能系统、可控负荷、需求响应等的虚拟电厂模型。文献［5］将区域风力发电机组和常规水、火电机组及储能设备聚合为虚拟电厂，建立虚拟电厂数据模型，并采用实际电网运行数据验证了方案的可行性。文献［6］对电动汽车、可控负荷和热电联产发电系统以虚拟电厂方式聚合管理，进行频率二次调整，提供负荷频率控制功能。文献［7］在虚拟电厂模型中加入储存能量的设备作为附加能源或电能的缓冲装置，以提高供电质量，校正电压波动和闪变或稳定系统频率。文献［8］在虚拟电厂模型中增加可控负荷，通过调节可控负荷应对可再生能源发电出力的随机波动或突发故障，平衡电能供需，从而提高系统的稳定性和安全性。文献［9］按照需求响应的不同机理，考虑需求响应的不确定性，分别建立基于激励的和基于价格的需求响应虚拟电厂模型。

2.2优化调度问题

虚拟电厂的优化调度问题可以分为2种：①内部调度，虚拟电厂对自身内部多个电源的容量配置或出力进行优化调度；②外部调度，由电网将虚拟电厂当成一个整体进行优化调度。对于内部优化调度问题，文献［10］提出将虚拟电厂可再生能源出力随机性映射到一般投资组合模型。考虑价格随机性，建立了考虑多个可再生能源发电电源不确定性的容量配置模型。文献［11］考虑储能设备和需求响应，建立虚拟电厂的日前优化调度模型，采用混合整数线性规划进行最优调度结果的求解。文献［12］建立基于机会约束规划的虚拟电厂经济调度模型。该模型以最大化虚拟电厂经济效益为目标、旋转备用约束为机会约束，求解虚拟电厂的最优调度结果和风险水平。对于外部优化调度问题，文献［13］采用场景抽样生产与缩减技术处理风电和光伏出力的不确定性，根据合作博弈理论，建立基于场景分析的虚拟电厂单独调度、与配电公司联合调度模型，分析含风光水的虚拟电厂与配电公司的合作空间以及利益公平分配问题。文献［14］基于多变量非线性自适应控制思想，建立了含虚拟电厂的区域配电网优化模型。该模型的目标函数包括最小化系统频率偏差、联络线功率偏差、电压偏差、监测线路的线路功率波动、系统损耗、发电成本、弃风功率，通过近似动态规划方法，得到电网中发电机的有功功率和电压值、带变流器的可控电源及负荷的优化调度结果。

2.3运行控制问题

虚拟电厂的控制方式有集中控制方式、分散控制方式和完全分散控制方式。文献［15］中包括微型热电联产单元、风电和光伏等可再生能源的虚拟电厂采用集中控制结构参与配电网的运行调度。文献［16］中的虚拟电厂采用分散控制结构，基于混合整数规划对虚拟电厂接入时包括热电联产、热锅炉和热储备的本地热供应系统进行控制管理。文献［17］由可再生能源、储能设备、热力发电机和需求侧响应组成虚拟电厂，各单元采用分散控制方式，建立了虚拟电厂日前调度模型。文献［18］基于多代理结构建立了虚拟电厂内部的调度模型，模型中采用完全分散控制方式对各单元进行控制与调度。虚拟电厂采用集中控制方式时，所有单元的信息都需要通过控制协调中心进行处理和双向通信，所以集中控制方式的扩展性和兼容性受到很大局限。分散控制方式能使虚拟电厂模块化，改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的问题。完全分散控制方式使得虚拟电厂具有很好的扩展性和开放性，更适合参与电力市场。

2.4市场竞价问题

对于虚拟电厂的竞标模型与策略，国内外展开了广泛的研究。虚拟电厂的市场竞价问题包含单一日前市场竞价和联合市场竞价。文献［19］建立了单一日前市场下虚拟电厂优化竞价的随机规划模型。文献［20］提出了一种虚拟电厂在电力能源和热备用市场中的非线性混合整数规划的联合竞价模型，考虑虚拟电厂的电力供需平衡和安全约束。针对虚拟电厂的不确定性，国内外也展开了考虑不确定性时虚拟电厂竞价策略的研究。文献［21］采用点估计法处理电力市场价格和新能源发电的不确定性，提出一种虚拟电厂在日前电力市场中的竞标策略。文献［22］建立虚拟电厂鲁棒随机竞标模型，模型中采用随机规划的方法处理电价的不确定性，采用鲁棒优化的方法处理新能源出力的不确定性。文献［23］考虑电动汽车数量和风电出力的不确定性，建立虚拟电厂参与日前能量市场和调节市场的联合竞价策略的鲁棒优化模型。

3虚拟电厂的示范项目

3.1国外示范项目

基于虚拟电厂的理论研究，国外相继开展了一系列虚拟电厂工程示范项目。2005～2009年，在欧盟第6框架计划下，由来自欧盟8个国家的20个研究机构和组织合作实施和开展了FENIX项目，旨在将大量的分布式电源聚合成虚拟电厂并使未来欧盟的供电系统具有更高的稳定性、安全性和可持续性。

EDISON是由丹麦、德国等国家的7个公司和组织开展的虚拟电厂试点项目，研究如何聚合电动汽车成为虚拟电厂，实现接入大量随机充电或放电单元时电网的可靠运行。2012～2015年，在欧盟第7框架计划下，由比利时、德国、法国、丹麦、英国等国家联合开展了TWENTIES研究项目，其中对于虚拟电厂的示范重点在于如何实现热电联产、分布式电源和负荷的智能管理。WEB2ENERGY项目同样是在欧盟第7框架计划下开展的，以虚拟电厂的形式聚合管理需求侧资源和分布式能源。德国库克斯港的eTelligence项目建立了能源互联网示范地区，其核心是建立一个基于互联网的区域性能源市场。而虚拟电厂技术是实现区域能源互联聚合的一种重要模式。

原标题：【特别策划】虚拟电厂发展综述

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