ICS29.020CCSF29中华人民共和国国家标准GB虚拟电厂资源配置与评估技术规范Specificationforvirtualpowerplantresourceallocationandevaluationtechnology20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB目次前言.............................................................................II1范围................................................................................12术语和定义..........................................................................13总则................................................................................14虚拟电厂性能要求....................................................................25虚拟电厂资源分析....................................................................36虚拟电厂资源配置....................................................................47虚拟电厂项目评估....................................................................4附录A（资料性）虚拟电厂资源配置与评估实例.........................................13参考文献.............................................................................16IGB前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由全国电力需求侧管理标准化技术委员会（SAC/TC575）归口。本文件主要起草单位：本文件主要起草人：IIGB虚拟电厂资源配置与评估技术规范1范围本文件规定了虚拟电厂性能要求、资源分析、资源配置、项目评估技术规范。本文件适用于虚拟电厂运营商进行合理配置、开发与评估。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1虚拟电厂virtualpowerplant;VPP实现分布式发电、储能设备和可控负荷的聚合、优化和控制的组织或系统。注：该组织或系统的目的是参与电力系统运行和电力市场。2.2虚拟电厂资源VPPresources可纳入虚拟电厂管理的能够提供电能量或功率调节能力的资源，包括分布式发电、储能设备和可控负荷等。注：分布式发电、储能设备和可控负荷不一定在同一地理区域内。2.3虚拟电厂资源聚合VPPresourceaggregation通过对分布式资源模型进行挑选、分析、归类、整合，形成能够被系统调用的聚合单元的过程。2.4虚拟电厂运营商VPPoperator开展虚拟电厂资源聚合业务，并参与电力系统运行或电力市场的主体。2.5虚拟电厂发电量VPPgeneration一段时间内虚拟电厂资源生产电能量的累加值。2.6虚拟电厂资源配置VPPresourceallocation考虑资源类别、资源电气位置、资源容量等因素，选择接入资源或新建资源的过程。2.7虚拟电厂项目评估VPPprojectevaluation针对虚拟电厂资源配置方案，计算各类经济性或技术性指标，并进行方案评估。3总则3.1目标1GB通过调研当地能源资源，确定虚拟电厂建设需求、技术要求、基础构成、设计流程、资源配置方案和评估技术，为虚拟电厂建设提供指导。3.2原则虚拟电厂资源配置应足够灵活，实现不同虚拟电厂外特性需求，促进能源与信息深度融合，服务电力市场，取得社会效益，满足当前及未来的电网发展需求。虚拟电厂资源配置应促进智能配电和能源互联网应用创新，实现供电可靠、运行灵活、节能环保、远近结合、适度超前。3.3工作流程虚拟电厂资源配置与评估流程如图1：开始明确虚拟电厂应用场景资源信息收资及性能要求资源特性分类资源潜力分析虚拟电厂资源分析资源成本分析虚拟电厂资源配置明确配置原则与目标确定聚合构建方法虚拟电厂项目（配置方制定虚拟电厂方案开展配置优化否案）评估虚拟电厂运行数据或测试数据的汇总、处理评估指标的计算与评价是否达到性能与应用场景需求是结束图1虚拟电厂资源配置与评估流程4虚拟电厂性能要求4.1性能指标2GB虚拟电厂主要性能指标应包括但不限于：——发电容量：虚拟电厂输出功率最大值。——年发电量：虚拟电厂全年累计输出电量。——调节容量：虚拟电厂能达到的最大功率与最小功率的差值。——响应时间：虚拟电厂自接收指令开始到开始动作的时间。——爬坡率：虚拟电厂每分钟的最大调节功率占调节容量的百分比。——调节偏差率：虚拟电厂实际调节功率与目标调节功率的差值占目标调节功率的百分比。——持续时间：虚拟电厂达到目标功率，且维持在一定范围内的稳定输出时间。4.2应用场景及性能要求4.2.1概述虚拟电厂应具备提供电能量或功率平衡的能力，并参与电网互动服务或电力市场交易，提供削峰填谷、调频、备用等服务。4.2.2参与电能量市场虚拟电厂作为独立主体参与电能量市场。通过基于市场电价、负荷预测以及可再生能源出力的预测，考虑各分布式资源的调节成本，协调各分布式能源单元的发电计划，提供电能量交易功能。虚拟电厂应满足发电容量、年发电量、爬坡率、持续时间等指标要求。4.2.3参与电力辅助服务市场在参与辅助服务市场时，需要在满足基本准入条件的基础上，根据调峰、调频、备用等不同辅助服务交易品种在调节容量、响应时间、调节偏差率等方面不同的技术要求，严格确定虚拟电厂参与辅助服务需满足的技术条件，调配可控资源提供发电功率，保证电网稳定运行。a)参与调峰：虚拟电厂基于聚合资源的上下可调特性，来调节自身总出力，维持电网电量平衡。虚拟电厂应满足调节容量、响应时间等指标要求。b)参与调频：当电力系统频率偏离目标时，虚拟电厂通过调节聚合资源的运行状态，调整有功出力，提供调频服务。虚拟电厂应满足调节容量、响应时间、持续时间等指标要求。c)提供备用：根据实时调度需求，虚拟电厂将调用响应时间合适的分布式资源的备用容量。虚拟电厂应满足调节容量、响应时间等指标要求。5虚拟电厂资源分析5.1类型分析虚拟电厂资源可根据其资源属性分为能量输出型和功率调节型，资源可具有双重属性。能量输出型资源能够向外输出电能量，应具备参与电能量市场等功能，主要包含小型燃气机组、分布式光伏、分散式风电等。功率调节型资源能够接受调控指令，并在秒级、分钟级或更长时间尺度进行功率调节，调节方向可上调或下调，应具备参与电网调峰、调频等功能，主要包含储能、电动汽车、可控负荷、小型燃气机组等。5.2特性分析5.2.1信息收集3GB虚拟电厂运营商应通过用电信息采集系统、新型电力负荷管理系统获取档案信息，包括用户基本信息、报装容量、用户变压器数量及容量、用户上一年签约负荷等。通过用户普查获取用户负荷特性信息、回路开关信息、负荷分路资源信息、用户内部电气拓扑信息，并进行数据校验。宜通过资源普查构建高精准负荷模型库，形成常态负荷排查流程，建成成套负荷排查工具，形成用户标签，并对普查资源进行数据校核。5.2.2指标选取虚拟电厂资源特性指标宜选取发电容量、调节容量、爬坡率、持续时间、建设成本、运营成本等。5.2.3指标测算——发电容量：资源输出功率的最大值，可由历史数据或实测获取。——调节容量：资源输出功率能达到的最大值与最小值的差值，可由历史数据或实测获取。——爬坡率：虚拟电厂每分钟的最大调节功率占调节容量的百分比，可由历史数据或实测获取。——持续时间：资源达到目标功率，且维持在一定范围内的稳定输出时间，可由历史数据或实测获取。——建设成本：资源参与虚拟电厂的初期投资成本，包括资源接入虚拟电厂所需通信、控制、终端设备成本，以及资源签约成本。可由资源类型、资源规模等信息估算得到。——运营成本：资源在虚拟电厂运营中每生产1单位电能增加的成本，可由历史数据获取。6虚拟电厂资源配置6.1原则虚拟电厂在进行资源配置时应遵循外部有效性原则、节能环保原则以及经济型原则：a)外部有效性原则：虚拟电厂在资源配置过程中应考虑资源聚合所形成虚拟电厂外特性的有效性，应作为一个整体对外展现出有效、可量测的调节特性，实现功率调节或电量调节；b)节能环保原则：虚拟电厂在资源配置过程中应综合考虑节能减排、促进新能源消纳等效果；c)经济性原则：虚拟电厂在资源配置过程中应综合考虑投资改造成本、运行成本与收益、调节成本与收益等因素。6.2方法虚拟电厂资源配置应基于虚拟电厂目标参与的电能量、调频、调峰、备用等不同场景需求，满足电力规划或虚拟电厂运营商自身生产经营的性能指标要求，满足电网调度对于资源接入地理位置或电气位置的要求，综合考虑资源调节性能和成本，对资源的类型、容量进行优化配置。虚拟电厂资源配置优化目标可包括：a)虚拟电厂经济性，如建设成本、运行成本、年化综合成本或年化净收益等；b)虚拟电厂发电规模，包括发电容量、年发电量等；c)虚拟电厂调节性能，包括调节容量、响应时间、爬坡率、调节偏差率等；d)虚拟电厂环境效益，可通过加入环境影响因子（如碳排放量）来表达。前述优化目标也可以转化为虚拟电厂资源配置约束，针对市场电价、可再生能源、用户负荷等带来的不确定性因素，可采用随机优化法、鲁棒优化法进行处理。虚拟电厂运营商通过求解优化问题，得到虚拟电厂资源配置方案。7虚拟电厂项目评估4GB7.1评估指标计算7.1.1经济性指标评估7.1.1.1总成本指虚拟电厂全生命周期成本：TCFCEVC................................(1)lc式中：TC——总成本；Elc——虚拟电厂全生命周期预计发电量；FC——固定成本，即虚拟电厂初期投资成本与运营中的不可变成本；VC为可变成本，即虚拟电厂运营中每生产1单位电能增加的成本。FCC0(Cdev,iCcon,i)...........................(2)式中：C0——人员工资、场地、办公设备等成本之和；Cdev,i——资源i参与虚拟电厂所需通信控制设备成本；Ccon,i——资源i签约参与虚拟电厂的一次性给付价格。VCC..................................(3)i,TET式中：Ci,T——资源i在T时段内的运行成本；ET——虚拟电厂在T时段内的总发电量。总成本的评估指标为相对于总预算金额的使用率。TC...............................(4)TCTC0100%式中：TC0——总预算。7.1.1.2收益成本比指开发虚拟电厂的过程中，在经济运行期内所获得的节能净现金流的现值与运行成本的比值：B...................................(5)BCVPPVC5GB式中：BC——收益成本比；BVPP——虚拟电厂的运行收益。收益成本比的评估指标为相对于参照值的提升率。BCBC............................(6)BCBC00100%式中：BC0——收益成本比的参照值。7.1.1.3寿期净收益指在虚拟电厂的使用期限内，开发资源的收益与成本之差，是虚拟电厂项目开发能否获益的指标：REBTC.................................(7)lcVPP式中：R——寿期净收益。寿期净收益的评估指标为相对于参照值的提升率。RR..............................(8)RR00100%式中：R0为寿期净收益的参照值。7.1.2技术性指标评估7.1.2.1发电容量指虚拟电厂输出功率的最大值：LMNS=Pg,iPl,jPstorage,k........................(9)i1j1k1式中：S——发电容量指标；L——分布式电源序列；M——负荷序列；N——储能序列；Pg,i——第i个分布式电源装机容量；Pl,j——第j个负荷的最小负荷功率，即最大负发电功率；Pstorage,k——第k个储能的最大放电功率。评估发电容量相对于设定值的超出率：SS.............................(10)SS00100%6GB式中：S0——发电容量的设定值。7.1.2.2年发电量指虚拟电厂全年累计输出电量。一年内虚拟电厂发出的总电能量，可通过虚拟电厂发电功率积分计算：ETE(.........................(11)TSPi(t)Ploss(t))dt式中：E——年发电量指标；Pi(t)——此期间虚拟电厂第i个资源t时刻的发电功率；Ploss(t)——虚拟电厂t时刻分摊的网损。评估年发电量相对于设定值的超出率：EE..............................(12)EE00100%式中：E0——年发电量的设定值。7.1.2.3调节容量指虚拟电厂能达到的最大功率与最小功率的差值。根据电网指令，虚拟电厂调节容量为各资源最大调节量之和：Pad...............................(13)Pi,maxiM式中：Pad——调节容量指标；Pi,max(t)——各资源最大调节量。评估调节容量相对于设定值的超出率：PP............................(14)Padad,0100%adPad,0式中：7GBPad,0——调节容量的设定值。7.1.2.4响应时间指虚拟电厂自接收指令开始到开始动作的时间，可通过实际测量数据计算获得：Tretactiontorder............................(15)式中：Tre——响应时间指标；torder——指令下达时间；taction——虚拟电厂动作开始时间。评估响应时间相对于设定值的优化率：TT............................(16)Tre0re100%reTre0式中：Tre0——响应时间的设定值。7.1.2.5爬坡率指虚拟电厂每分钟的最大调节功率占发电容量（调节容量）的百分比。kLVPP/PN..............................(17)tVPP式中：k——单方向爬坡率（单位：额定容量百分比/分钟）；LVPP——虚拟电厂单方向功率实际调节量；P——虚拟电厂额定容量；NtVPP——单方向测试时间。评估爬坡率相对于设定值的超出率：kk..............................(18)k0100%k0式中：k0——爬坡率的设定值。7.1.2.6调节偏差率指虚拟电厂实际调节功率与目标调节功率的差值占目标调节功率的百分比。8GBPP............................(19)iiset,i100%Pset,i式中：𝛿𝑖——虚拟电厂i时刻的调节偏差率；𝑃𝑖——稳定运行时虚拟电厂的实际输出功率；Pset,i——该次发电的指令输出功率。评估调节偏差率相对于设定值的优化率：.............................(20)i0i100%ii0式中：i0——调节偏差率的设定值。7.1.2.7持续时间指虚拟电厂达到目标功率，且维持在一定范围内的稳定输出时间。可通过虚拟电厂资源测量数据计算获得：T=TETS.................................(21)式中：T——持续时间指标；TE——发电结束时间；TS——发电开始时间。评估持续时间相对于设定值的超出率：TT............................(22)TT00100%式中：T0——持续时间的设定值。7.2评价结果7.2.1概述评估应根据8.1的指标计算，给出技术指标相对于设定值的超出率或优化率，经济性指标相对于参照值的提升率。7.2.2总成本相对于总预算金额的使用率。9GBTC..............................(23)式中：TCTC0100%TC0——总预算。7.2.3收益成本比相对于参照值的提升率。BCBC...........................(24)式中：BCBC00100%BC0——收益成本比的参照值。7.2.4寿期净收益RR.............................(25)相对于参照值的提升率。RR00100%式中：R0——寿期净收益的参照值。7.2.5发电容量SS.............................(26)相对于设定值的超出率：SS00100%式中：S0——发电容量的设定值。7.2.6年发电量EE0100%相对于设定值的超出率：EE0式中：E0——年发电量的设定值。10GB7.2.7调节容量PP............................(27)相对于设定值的超出率：Padad,0100%式中：adPad,0Pad,0——调节容量的设定值。7.2.8响应时间TT............................(28)相对于设定值的优化率：Tre0re100%式中：reTre0Tre0——响应时间的设定值。7.2.9爬坡率kk..............................(29)相对于设定值的超出率：k0100%式中：k0k0——爬坡率的设定值。7.2.10调节偏差率.............................(30)相对于设定值的优化率：i0i100%式中：ii0i0——调节偏差率的设定值。7.2.11持续时间相对于设定值的超出率：TT............................(31)式中：TT00100%11GBT0——持续时间的设定值。12GBA附录A（资料性）虚拟电厂资源配置与评估实例现于某地区配置一虚拟电厂，其技术性指标要求如表A.1所示。表A.1虚拟电厂技术性指标要求技术性指标规划要求发电容量2MW年发电量调节容量6000MWh响应时间1MW/爬坡率调节偏差率40%/min持续时间/8h其中，各性能指标定义详见5.1节；认为虚拟电厂需要在最大发电容量（2MW）出力下维持一定时间（8小时）；假设虚拟电厂通信、控制设备具有理想性能，故不对响应时间、调节偏差率两项指标进行验证。该地区现有风力发电站用户和光伏发电站用户各一户，灵活性资源包括：可调负荷设备6台，储能设备12台。风力发电场、光伏电站装机容量均为1MW。本算例中，假设典型日其发电曲线完全预测，如图A.1所示。实际操作中，可考虑采用随机优化、鲁棒优化等方法以消除可再生能源出力的不确定性影响。图A.1可再生能源发电曲线可调负荷、储能装置资源参数如表A.2、表A.3所示，其中，假设可调负荷的原始负荷恒定。13GB表A.2可调负荷设备参数最大下最大上爬坡功单日最虚拟电编号原始负调功率调功率率大调用厂建设调用成本荷(kW)(kW)(kW)(kW/min)能量成本(￥)(￥/kWh)(kWh)1500300100209004000000.7250035012023.3310504300000.7350040013026.6612004600000.745004501503013504800000.7550049016033.3315005000000.7650049016033.3315005000000.7表A.3储能设备参数电能量最大充充放电建设成运营成编号(kWh)放电功效率本(￥)本率(kW)(￥/kWh)1903095%600000.22903095%650000.23903095%700000.24903095%800000.251803095%920000.261803095%950000.271803095%980000.281803095%1000000.292403095%1100000.2102403095%1150000.2112403095%1200000.2122403095%1250000.2算例中以15分钟为一时段，储能响应时间很小，因此可认为储能设备的爬坡率为无穷大。以虚拟电厂建设成本、虚拟电厂5年运营成本之和最小为目标函数，优化求解得一个虚拟电厂资源配置方案，如表A.4所示。其中，年运行成本按虚拟电厂年利用小时数5000小时折算得到。表A.4某虚拟电厂资源配置方案资源种类虚拟电厂配置资源编号风力发电1光伏发电1可调负荷设备2，3，4，5，6储能设备1，9，10，11令该虚拟电厂按指标要求，于当日12时至20时以2MW发电功率运行，当日运行曲线如图A.2所示。14GB图A.2虚拟电厂当日运行曲线对该虚拟电厂进行评估，结果如表A.5所示。表A.5资源配置方案评估结果技术性指标规划要求实际值超出率/优化率发电容量2MW3.63MW81.50%年发电量6121.5MWh2.30%调节容量6000MWh3.14MW214.00%响应时间1MW///83.10%爬坡率40%73.25%/调节偏差率/15.60%持续时间8h/9.25h其中，“发电容量”实际值指虚拟电厂实际不考虑持续时间的最大输出功率；“持续时间”实际值指虚拟电厂实际能够维持2MW输出的最大时长。评估结果显示，该虚拟电厂资源配置方案能够完全满足技术性指标要求，并且在发电容量、调节容量等指标上实现超额满足。15GB参考文献[1]IECTS63189-1VirtualPowerPlants-Part1:ArchitectureandFunctionalRequirements[2]GB/T32672-2016电力需求响应通用技术规范[3]GB/T34116-2017智能电网用户自动需求响应分散式空调系统终端技术条件━━━━━━━━━━━16