基于“三流分離-匯聚”的虛擬電廠架構(gòu)設計

陳皓勇，黃宇翔，張揚，王斐，周亮，湯君博，吳曉彬

（1. 華南理工大學電力學院，廣東省 廣州市 510640；2. 廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局，廣東省 廣州市 510600）

0 引言

2021 年3 月15 日，中央財經(jīng)委員會第九次會議指出，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)[1]。2021 年10 月24日，國務院印發(fā)的《2030 年前碳達峰行動方案》明確提出，大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力，加快靈活調(diào)節(jié)電源建設，建設堅強智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平[2]。隨著新能源滲透率的逐步提高，其隨機性、間歇性、波動性帶來的電力電量平衡與頻率穩(wěn)定問題[3-5]日益凸顯，僅依靠集中式的傳統(tǒng)電廠難以應對。虛擬電廠(virtual power plant，VPP)作為整合并調(diào)控靈活性資源、促進可再生能源消納、實現(xiàn)需求側(cè)響應的載體，是新型電力系統(tǒng)建設中不可或缺的一環(huán)[6]。

虛擬電廠的概念最早由著名經(jīng)濟學家Shimon Awerbuch 提出[7]。其在著作《虛擬公共設施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術及競爭力》中對虛擬電廠提出了明確的定義：虛擬電廠不存在實體，是獨立且以市場為驅(qū)動的各類市場實體之間的靈活合作方式，通過有效的合作就能夠為消費者提供其所需要的高效電能服務[8]。隨著世界各國可再生能源比例的逐步增加，虛擬電廠這一概念得到了世界各國的響應，此后虛擬電廠各項技術逐漸發(fā)展起來。歐洲的虛擬電廠主要以聚合“源”側(cè)資源、消納可再生能源為主。德國最大的虛擬電廠運營商Next-Kraftwerke，通過高效聚合超過4 000個分布式發(fā)電與儲能裝備，以參與能量市場或為電網(wǎng)提供輔助服務，通過虛擬電廠降低新能源波動性帶來的影響，同時促進了新能源本地消納。美國較少在“源”側(cè)采用虛擬電廠的概念，相關工程項目多以需求側(cè)響應為主。進入21世紀以來，美國各公司正在積極引導電力用戶成為產(chǎn)銷者，Swell Energy公司正在推動電力用戶安裝太陽能電池板與電池儲能單元，減少用戶從電網(wǎng)中購買的電力，并依照電網(wǎng)的需求進行充放電，以獲取收益。

相比之下，我國在虛擬電廠的研究與工程建設方面起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛。近年來，我國在華東與華北等地積極開展虛擬電廠試點。2018 年3 月，由國網(wǎng)冀北電力有限公司提交的《虛擬電廠用例》和《虛擬電廠架構(gòu)與功能要求》2 項標準在國際電工委員會(International Electrotechnical Commission，IEC)獲批正式立項。2019年12月，國網(wǎng)冀北電力有限公司建設的虛擬電廠示范工程正式投運[9-10]。廣州、深圳等城市的虛擬電廠也相繼投入運行。虛擬電廠作為能夠整合靈活性資源、促進新能源就地消納與調(diào)動負荷側(cè)積極性的載體，在新型能源體系和新型電力系統(tǒng)的建設中發(fā)揮關鍵作用[11]。

目前，世界范圍內(nèi)的虛擬電廠仍處于起步與初級階段，虛擬電廠技術層面的發(fā)展與市場層面的創(chuàng)新仍有廣闊空間。其關鍵問題在于，虛擬電廠的技術研究與運行控制是電力系統(tǒng)自動化、電力電子技術、控制理論、通信技術與電力市場、電力經(jīng)濟學等多學科融合、多難點交叉的復雜工作[12]。要解決這一問題，需厘清電力系統(tǒng)“能量流動”“信息交互”“價值傳遞”3 個層面的具體問題與耦合關系。因此，本文基于新型電力系統(tǒng)3層網(wǎng)絡系統(tǒng)(能量網(wǎng)絡、信息網(wǎng)絡、價值網(wǎng)絡)的基礎理論[13]，對虛擬電廠的信息傳遞、控制方法與市場模式進行分析，提出“三流分離-匯聚”的虛擬電廠架構(gòu)，為我國虛擬電廠研究及建設提供參考。

1 新型能源體系的3層網(wǎng)絡架構(gòu)

電能作為一種清潔、方便且容易傳輸、轉(zhuǎn)換和控制的能量形態(tài)，在能源轉(zhuǎn)型中處于中心環(huán)節(jié)，其他能量形式往往需要轉(zhuǎn)換為電能，相互耦合。電力與其他各類型能源的生產(chǎn)、傳輸與使用需要通過各種類型的網(wǎng)絡來實現(xiàn)，如電網(wǎng)、熱網(wǎng)、燃氣網(wǎng)等。由于本質(zhì)上這些網(wǎng)絡傳遞的都是能量，只是能量的表現(xiàn)形式不同，所以可以統(tǒng)稱為能量網(wǎng)絡。能量網(wǎng)絡之間存在能量耦合，不同的能量網(wǎng)絡之間必然存在通過能量轉(zhuǎn)換設備(燃氣輪機、發(fā)電機、空調(diào)等)進行的不同能量形式的轉(zhuǎn)換，并遵循嚴格的物理學規(guī)律。

除傳統(tǒng)的有線、無線通信技術外，近年來，隨著5G、Wi-Fi 6、低功耗廣域網(wǎng)(low power wide area network，LPWAN)、高速電力線載波(highspeed power line carrier，HPLC)等新型通信技術的普及，在物理層面的能量網(wǎng)絡之上，新型電力系統(tǒng)又建立了可實現(xiàn)信息處理、運行優(yōu)化和實時控制的信息網(wǎng)絡[14]。由于大規(guī)?？稍偕茉唇尤?，電源側(cè)的隨機性、間歇性與波動性日益增強，儲能和需求側(cè)響應的廣泛參與成為新型電力系統(tǒng)運行的必要手段，使得新型能源體系更趨復雜。新型能源體系中種類繁多的分布式資源的協(xié)同控制，離不開高可靠性、高效率的信息網(wǎng)絡的支持[13]。

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，大型集中式發(fā)電廠生產(chǎn)電能并經(jīng)由多級變壓器與輸配電線路進行輸送。與之相對的是相對簡單的電力產(chǎn)業(yè)鏈形態(tài)，即傳統(tǒng)發(fā)電商集合競價、購電商批發(fā)購電(或由電網(wǎng)統(tǒng)購統(tǒng)銷)、用戶按合同(或相關規(guī)定)繳納電費。然而，隨著可再生能源的不斷接入、分布式儲能的建設與投運，在新型電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的集中化交易市場將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬蛹夞詈?、多交易品種協(xié)同的復雜開放性市場，且與供熱市場、一次能源市場相耦合。新型能源體系的價值傳遞將從原來的簡單流向變得復雜多樣。依托能量網(wǎng)絡層面的能量傳輸與轉(zhuǎn)換、信息網(wǎng)絡層面的信息傳遞與控制決策，由價值規(guī)律主導的價值網(wǎng)絡是新型能源體系得以蓬勃發(fā)展的關鍵因素。

因此，新型能源體系將呈現(xiàn)出“能量-信息-價值”3層網(wǎng)絡架構(gòu)的形態(tài)[13]，如圖1所示，作為新型能源體系和新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬電廠也將呈現(xiàn)出這種形態(tài)。目前，虛擬電廠的發(fā)展仍處于初級階段，不僅依賴電氣設備與電網(wǎng)技術的進一步發(fā)展，還涉及通信與控制技術、市場模式與交易機制等。

虛擬電廠的本質(zhì)是聚合大量的靈活性資源，通過信息通信技術感知靈活性資源的運行狀態(tài)并進行實時控制，使其外特性像穩(wěn)定可控的傳統(tǒng)電廠一樣，接受電網(wǎng)調(diào)度或參與電力市場交易。從物理機理的角度而言，新能源發(fā)電出力的隨機性、間歇性與波動性給虛擬電廠響應能力量化及實時運行控制帶來巨大挑戰(zhàn)。與此同時，大量電力電子設備的滲透與可調(diào)節(jié)負荷的增多對虛擬電廠動態(tài)聚合提出了更高要求。從信息傳遞來看，由于虛擬電廠接入的靈活性資源種類繁多、特性各異，所采取的通信方式與接口標準不同，同時考慮到虛擬電廠實時優(yōu)化所需的低時延特性，現(xiàn)有的成熟通信技術仍需對虛擬電廠進行進一步優(yōu)化與針對性部署。從價值與市場層面來看，由于我國尚未建成完全成熟的電力市場，虛擬電廠是否能夠參與電力市場、以何種方式參與電力市場以及開展何種產(chǎn)品交易等問題仍有待探索和實踐，此外，靈活性資源的利益分配也是虛擬電廠建設與運營所急需解決的問題[14]。以上這些問題是相互關聯(lián)的，需要在虛擬電廠的研究、投建與運營過程中逐步解決。

2 虛擬電廠的控制架構(gòu)與運營模式

2.1 虛擬電廠信息感知與融合

與新型能源體系的3 層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相對應，虛擬電廠是能量、信息與價值高度融合的產(chǎn)物，虛擬電廠的一切決策與控制都需要基于實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理技術來進行。由于海量異質(zhì)資源的接入，虛擬電廠需要一個多元化、分散化、高并發(fā)的復雜信息系統(tǒng)的支撐，低成本解決“物理-信息-經(jīng)濟-社會”耦合復雜能源系統(tǒng)從“無序”向“有序”轉(zhuǎn)變的問題，實現(xiàn)系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定。

有別于微電網(wǎng)，由于虛擬電廠的分層分區(qū)架構(gòu)呈現(xiàn)多樣化與時變性，其資源的電氣/地理分布特性與物理網(wǎng)絡約束并不固定。為準確獲知虛擬電廠的整體運行狀態(tài)，需要應用分布式信號處理技術，在分布式傳感器感知信息的基礎上進行融合估計。在分布式信號處理中，一組傳感器共同觀測環(huán)境狀態(tài)的信息。由于成本、頻譜帶寬限制和復雜度等因素的影響，傳感器將自身的觀測數(shù)據(jù)進行壓縮，只將部分信息傳輸至融合中心，再對環(huán)境狀態(tài)進行融合估計。通過傳感器只能感知系統(tǒng)的一部分，如何利用傳感器量化壓縮后的信號，獲得動態(tài)系統(tǒng)的整體狀態(tài)，是分布式信號處理的關鍵[15]。

多源信息融合又稱為多傳感信息融合，這是20世紀70年代提出來的概念，首先應用于軍事領域。多傳感信息融合系統(tǒng)充分利用多個傳感器資源，通過對各種觀測信息的合理支配與使用，在空間-時間上依據(jù)某種優(yōu)化準則將互補與冗余信息結(jié)合起來，產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋或描述，同時產(chǎn)生新的融合結(jié)果。運用信息融合技術，將分層分區(qū)的虛擬電廠中廣泛分布的大量傳感器的觀測信息整合起來，獲得整個虛擬電廠的準確運行狀態(tài)，是虛擬電廠運行控制的基礎。

2.2 虛擬電廠的控制架構(gòu)

虛擬電廠將大量具有不確定性的分布式資源整合，形成可觀可控的整體，實現(xiàn)從“無序”向“有序”轉(zhuǎn)變。這些分布式資源主要包括各種分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負荷以及電動汽車等，一般接入配電網(wǎng)，形成虛擬電廠的能量網(wǎng)絡。在信息網(wǎng)絡層面，虛擬電廠的控制架構(gòu)主要包括集中式控制、分散式控制、分布式控制3類[16-17]。

2.2.1 集中式控制

虛擬電廠典型集中式控制架構(gòu)如圖2 所示。虛擬電廠各可控單元的所有信息均傳遞至控制協(xié)調(diào)中心(control coordination center，CCC)，虛擬電廠中所有單元的控制權均在控制協(xié)調(diào)中心，各單元的發(fā)電、用電計劃及實時的調(diào)控信號也由控制中心制定。這種控制架構(gòu)需要控制協(xié)調(diào)中心擁有強大計算能力與多單元控制力，通信壓力大且計算量繁重，兼容性和擴展性也不理想，并不適合海量靈活性資源的虛擬電廠。

圖2 虛擬電廠集中式控制架構(gòu)Fig. 2 Centralized control architecture of VPP

2.2.2 分散式控制

虛擬電廠典型分散式控制架構(gòu)如圖3 所示。虛擬電廠包括高層與低層2 個控制層級，在低層控制中，本地控制中心管理本區(qū)域內(nèi)有限個發(fā)電、用電單元，彼此進行信息交換，并將匯集的信息傳遞到高層控制中心；高層控制中心將任務分解并分配到本地控制中心，本地控制中心負責制定每一個單元的具體控制方案。由于下層控制系統(tǒng)的存在，不需要將每個可控單元的數(shù)據(jù)都上傳到集中式的控制中心中，上下層協(xié)同的控制架構(gòu)具有較好的延展性，能夠避免因數(shù)據(jù)集中傳輸而帶來的數(shù)據(jù)擁堵與高時延問題。

圖3 虛擬電廠分散式控制架構(gòu)Fig. 3 Decentralized control architecture of VPP

2.2.3 分布式控制

虛擬電廠典型分布式控制架構(gòu)如圖4 所示，分布式通信與控制的主要標志就是對控制單元進行子系統(tǒng)的劃分。這些子系統(tǒng)通過各自的智能代理彼此通信并相互協(xié)作，實現(xiàn)集中式控制架構(gòu)中控制協(xié)調(diào)中心的功能，但避免了數(shù)據(jù)冗余。分布式控制架構(gòu)的虛擬電廠需要依賴更高效通信網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換與處理，同時需要更有效的算法進行高并發(fā)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)計算。

圖4 虛擬電廠分布式控制架構(gòu)Fig. 4 Distributed control architecture of VPP

2.3 虛擬電廠的運營模式

與控制架構(gòu)相對應，虛擬電廠的端對端(peerto-peer，P2P)交易市場也分為集中式市場、分散式市場和分布式市場3種類型。在價值網(wǎng)絡層面，形成聚合商-聚合商、聚合商-用戶、用戶-用戶的復雜交易模式和復雜端對端交易網(wǎng)絡[18]。

從對外特性而言，虛擬電廠按照所包含主體資源的不同，可分為需求側(cè)資源型、供給側(cè)資源型和混合資源型3種(對外表現(xiàn)為產(chǎn)銷者特性)。按虛擬電廠的功能特征或運行方案，又分為商業(yè)型虛擬電廠(commercial virtual power plant，CVPP)與技術型虛擬電廠(technology virtual power plant，TVPP)[19]。CVPP主要目標是通過聚合分散式資源參與市場或接受調(diào)度機構(gòu)的需求響應邀約，實現(xiàn)靈活資源投資成本回收與持續(xù)運營發(fā)展。TVPP主要目標在于聚合可調(diào)的靈活資源并接受電網(wǎng)的調(diào)度與控制，為電力系統(tǒng)提供備用容量或者實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時平衡。根據(jù)不同場景與不同功能，2種虛擬電廠所聚合的資源與調(diào)控的方式也有所不同[20]。

從市場博弈、風險收益與利益分配而言，從聚合商的角度綜合考慮多類型市場主體的收益，是商業(yè)型虛擬電廠的主要存在形式，是分布式資源投資組合并參與不同市場的策略呈現(xiàn)。商業(yè)型虛擬電廠基于負荷預測、響應能力量化與用戶需求上報等形式，與日前形成整體負荷曲線與預期調(diào)節(jié)量，制定參與電能量與輔助服務市場的最優(yōu)策略，并由虛擬電廠市場主體進行市場競標，將競標結(jié)果反饋至調(diào)度機構(gòu)與技術型虛擬電廠。

從電網(wǎng)運行者的角度綜合考慮分布式資源運行參數(shù)與不確定性對本地電力系統(tǒng)的實時影響，進行調(diào)度指令分解與偏差快速響應，是技術型虛擬電廠的主要存在形式。在獲得商業(yè)性虛擬電廠的出力計劃及中標曲線后，技術型虛擬電廠通過對資源的物理機理建模，結(jié)合本地拓撲與資源不確定性，對虛擬電廠資源出力進行日前計劃分解，在日內(nèi)實時追蹤出力信號并及時修正[21]。技術型虛擬電廠主要依賴資源運行信息的實時監(jiān)測、低時延的通信網(wǎng)絡與精準的資源閉環(huán)控制系統(tǒng)。

除對外特性分類外，虛擬電廠還延伸出了多種商業(yè)模式，如分布式交易、多虛擬電廠聯(lián)合備用等。近年來，端對端能源交易受到越來越多的關注[22-23]，研究證實，虛擬電廠內(nèi)的資源可以通過合理端對端交易實現(xiàn)市場均衡并提升社會福利。相較于以自然壟斷和規(guī)模效應為特點的傳統(tǒng)集中式電力市場，端對端能源交易模式是典型的“共享經(jīng)濟”。在虛擬電廠內(nèi)，用戶可以與其他用戶(或資源)共享多余的本地發(fā)電量，也可以對需求響應、容量備用等其他資源進行交易，實現(xiàn)“賣家多賺錢，用戶少花錢”的多方互利共贏。與此同時，新型數(shù)字技術(如區(qū)塊鏈等)的應用進一步提高了端對端交易的可靠性。為避免端對端交易中高頻次所帶來的高額交易費用與高并發(fā)性所帶來的數(shù)據(jù)傳輸堵塞問題，采用區(qū)塊鏈與智能合約技術可以快速撮合出清并結(jié)算資源之間的交易量與交易價格，實現(xiàn)分布式資源高頻次交易的可信保障。

3 虛擬電廠的“三流分離-匯聚”架構(gòu)

如前所述，虛擬電廠具有“能量-信息-價值”3 層網(wǎng)絡架構(gòu)。能量網(wǎng)絡是虛擬電廠的基礎，虛擬電廠存在的本質(zhì)意義是通過改變靈活性資源的控制方式，達到促進新能源消納、優(yōu)化電網(wǎng)運行、消除電網(wǎng)阻塞、延緩發(fā)輸電投資的目的[8]。在能量網(wǎng)絡層面，通過聚合大量靈活性資源，優(yōu)化其能量輸入、輸出，一方面，可以促進新能源發(fā)電直接供應本地負荷，使新能源就地消納；另一方面，也可以控制靈活性資源參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻、削峰填谷。在能量網(wǎng)絡基礎上，虛擬電廠又衍生出涵蓋狀態(tài)監(jiān)測、信息交互、優(yōu)化調(diào)度、互動控制等多方面的信息網(wǎng)絡[15]。虛擬電廠運行的關鍵在于信息感知與通信，即通過多層級聚合與協(xié)同控制技術，使得分散且性質(zhì)各異的靈活性資源對外展現(xiàn)出整體可觀可控的特性，虛擬電廠對外的靈活性、適應性與魯棒性都需要強大的信息網(wǎng)絡層技術支撐。虛擬電廠作為“源、荷、儲”聚合并接入“網(wǎng)”的產(chǎn)物，在市場中常常扮演產(chǎn)銷者這一角色。虛擬電廠與聚合商的出現(xiàn)豐富了電力市場的交易方式和價值流向。一方面，靈活性資源所有者和聚合商需要通過參與電網(wǎng)互動調(diào)節(jié)以獲取利潤；另一方面，聚合商也要為其所聚合的靈活性資源支付費用。價值網(wǎng)絡是虛擬電廠價值實現(xiàn)、靈活性資源調(diào)節(jié)潛力挖掘的載體。

虛擬電廠是“物理-信息-經(jīng)濟-社會”耦合的復雜能源系統(tǒng)，從“能量-信息-價值”3 層網(wǎng)絡的視角進行分析將更加清晰。能量網(wǎng)絡提供各靈活性資源的基礎模型與運行參數(shù)，而信息網(wǎng)絡通過信息感知、優(yōu)化調(diào)度與實時控制等手段，實現(xiàn)海量靈活性資源的優(yōu)化運行與實時控制[24]，價值網(wǎng)絡支撐電價、其他價格信號調(diào)節(jié)供需以及市場主體的價值實現(xiàn)。清晰地分辨虛擬電廠能量流、信息流、價值流，研究其分離和匯聚過程，有助于透徹理解虛擬電廠建設與運營的內(nèi)在邏輯，從而設計出適合我國國情的解決方案。為此，本文提出“三流分離-匯聚”的虛擬電廠架構(gòu)設計方案，如圖5所示。

圖5 基于“三流分離-匯聚”的虛擬電廠架構(gòu)Fig. 5 VVP architecture based on "three flow separation-convergence"

由于虛擬電廠所包含的大量分布式靈活資源(可控單元)仍然要接入電網(wǎng)(主要是配電網(wǎng))，其運行將受到電網(wǎng)的約束并接受電力調(diào)度控制中心的調(diào)度，同時也為電網(wǎng)運行提供支撐[18]。因此，在物理層面，分布式資源的能量流匯聚到電網(wǎng)(包括電力用戶)。在調(diào)度控制層面，虛擬電廠對分布式資源進行多層級聚合，通過信息交互實現(xiàn)對分布式資源的優(yōu)化調(diào)度與實時控制，改變電能或其他形式能量的大小和流向，參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)與運行，在這個過程中，需要考慮分布式資源和所在電網(wǎng)的協(xié)調(diào)問題[24]。在信息層面，分布式資源的信息流匯聚到虛擬電廠(應理解為技術型虛擬電廠)的調(diào)控管理平臺。虛擬電廠所聚合的分布式資源往往由聚合商投資運營，聚合商作為市場主體，通過所擁有的分布式資源參與各級市場來獲取利益。在價值層面，分布式資源的價值流匯聚到聚合商(應理解為商業(yè)型虛擬電廠)運營管理平臺，并進一步上傳到各級電力交易平臺。虛擬電廠和聚合商所掌握的信息可能有所不同，比如聚合商可能不掌握電網(wǎng)信息，而虛擬電廠往往掌握“網(wǎng)”“源”的全部信息。在一定的條件下，虛擬電廠和聚合商也可以由同一個主體來承擔，即信息流與價值流可能重合。全部分布式資源可按并網(wǎng)點進行分組，本文稱之為“虛擬機組”，即結(jié)構(gòu)相對簡單的最小調(diào)控/交易單元(虛擬機組內(nèi)所包含的多個分布式資源不再進一步細分，而是始終作為一個整體參與調(diào)度和交易)。只有參與調(diào)度控制和市場交易的主體一致，才不會導致權利與義務的錯配。對于調(diào)度，電廠是管理主體，而非調(diào)控對象，機組才是物理真實的調(diào)控對象。對市場交易而言，機組也是參與交易的報價單元。

虛擬機組劃分得過大，將導致電網(wǎng)安全難以保證；而虛擬機組劃分得過小，將導致聚合商失去靈活調(diào)配資源的空間。虛擬機組應按照電網(wǎng)分層分區(qū)的結(jié)果，動態(tài)聚合為一個分區(qū)內(nèi)同一聚合商所有用戶控制單元的聚合體。虛擬電廠調(diào)控系統(tǒng)以戶表為單位進行建模和數(shù)據(jù)采集，每個戶表下所有資源的聚合體即為用戶控制單元。虛擬機組也是“能量-信息-價值”三流合一的環(huán)節(jié)，在虛擬機組之外，三流則先分離再經(jīng)由各自的路徑匯聚，如何接收所在電網(wǎng)及其他外部環(huán)境的信息(包括運行信息與價值信息等)并進行決策與控制，是虛擬電廠能否長期穩(wěn)定運行的關鍵。因此，要建設能夠適應市場環(huán)境和高效、可靠運行的虛擬電廠，重點在于電網(wǎng)、虛擬電廠、聚合商與分布式資源的有效協(xié)同[24]。本文所提出的基于“三流分離-匯聚”的虛擬電廠架構(gòu)，分別從能量流動、信息交互與價值傳遞方面描述了虛擬電廠“源網(wǎng)荷儲”互動的運作方式，為解決該多主體協(xié)同問題起到參考借鑒作用。

4 結(jié)論

基于分層集群的新型電力系統(tǒng)的3 層網(wǎng)絡架構(gòu)，針對虛擬電廠的信息感知、控制架構(gòu)與運營模式進行分析，提出了“三流分離-匯聚”的虛擬電廠設計理念，并對各層網(wǎng)絡內(nèi)涵進行深度分析，得到如下結(jié)論：

1）隨著電力電子、信息通信和人工智能等技術的發(fā)展，各類終端設備走向智能化和數(shù)字化，能夠更加主動地參與系統(tǒng)的運行控制及高頻次的交易。虛擬電廠作為能夠主動聚合靈活性資源、參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)和電力市場交易的載體，是新型電力系統(tǒng)的重要一環(huán)。

2）虛擬電廠是一個廣域、分布式、自治的復雜系統(tǒng)，涉及主體類型眾多，點多面廣，關聯(lián)復雜，其架構(gòu)設計較難，而能量流、信息流、價值流的精確分析為之提供了一個邏輯清晰的視角?！叭鞣蛛x-匯聚”的架構(gòu)設計思路能為虛擬電廠設計、建設和運營提供有益的指導。

3）虛擬電廠涉及電力系統(tǒng)、電力電子、優(yōu)化與控制、信息與通信、經(jīng)濟管理、人工智能等不同學科，是一個典型的多學科交叉問題，需要在基礎理論與方法上有所突破，并且緊密結(jié)合工程應用開展研究。