学术论文 | 配电能源互联网：从虚拟电厂到虚拟电力系统

??作者简介：

张小平，男，教授，博士生导师,研究方向为全球电力能源互联网,能源联合体(Energy Union)，智能电网，柔性交流输电系统和直流电网的实时仿真、保护和控制,风能和海浪能可再生能源发电的控制，智能用户，电力市场分析。

伯明翰大学电力与控制系统系张小平教授团队目前拥有教授1人、特约教授1人、高级讲师3人，讲师1人，博士后2人，博士生20余人。主要从事控制方法与决策工具，能量系统建模、经济学和政策，电力系统与智能电网规划、调度运行、高压直流输电、柔性直流输电、实时仿真、新能源、稳定性与控制、需求侧管理、信息安全等领域的研究工作。团队的研究工作是高度跨学科的，并与伯明翰大学能源研究院和由英国工程与自然研究理事会资助的伯明翰大学低温储能中心有着深度合作。同时与阿尔斯通，E.ON，英国国家电网，中国国家电网等国际上领先的电力相关行业公司有着良好的合作关系。

本文摘自中国电机工程学报的官方微信号“中国电机工程学报”，特此感谢！

配电能源互联网：从虚拟电厂到虚拟电力系统

张小平, 李佳宁, 付灏

DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.14.007

1. 研究背景

当前的电网改革越来越强调减少对气候变化的影响，降低碳排放量并鼓励分布式发电。随着风电，光伏等分布式可再生能源大规模接入以及储能技术的快速发展，需求侧管理和虚拟电厂技术已经成为由智能电网向电力能源互联网迈进的关键因素。本文在全球电力能源互联网(global power & energy internet，GPEI)和配电电力能源互联网(distribution power & energy internet，DPEI)的框架下提出全新的虚拟电力系统(virtual power system，VPS)概念。

2. 配电电力能源互联网

近年来，全球电力与能源互联网的理念被提出与完善。它主要包含了用户层，城市层，国家层与跨国层4个层面，并依赖于信息通信，广域测控，智能电表，高压直流输电与柔性直流输电，储能与电动汽车，新能源与炭捕捉与存储等技术。而配电电力能源互联网主要是用户层与城市层的组合，这其中智能家庭与智能建筑起着重要的作用。

3. 虚拟电厂、虚拟电力系统与配电电力能源互联网运营商

虚拟电厂(virtual power plant，VPP)技术已经提出了多年，并趋向于成熟与稳定。该技术运用信息和通信技术与需求侧管理技术，将新能源、储能与可控负荷等整合为一个虚拟池并接入到统一的电力管理平台。虚拟电厂在欧洲乃至全球多个国家有试点项目。虚拟电力系统大大扩展了虚拟电厂的概念，高度集成并利用物联网和云计算技术，在进行虚拟电厂聚合与优化时充分考虑本地基础设施以及线路的约束与限制，同时本文对二者的异同也做了比较。除此之外，本文还引出配电电力能源互联网运营商(distribution power & energy internetoperator，DEIO)的概念。配电电力能源互联网运营商在虚拟电力系统中主要负责聚合与协调多个虚拟电厂，着重于区域性需求侧管理，电力与能源的供需平衡，潮流与电压控制，配电网络下的阻塞管理等。除了传统意义上的电力配电网调度运行以外，还负责区域内的电、气、热网间的深度协调与整合。

4. 结论

本文在提出了全新的虚拟电力系统概念，强调在聚合与优化多个虚拟电厂时本地电力能源网基础设施条件约束的重要性，引出了配电电力能源互联网运营商的概念。相比之下传统的配电系统运营商只负责电力系统调度运行，而配电电力能源互联网运营商还包含了气与热网。同时，新的能源市场模型与机制将会带来新的商机，但是电力和能源系统调度运行的复杂性也是可以遇见的。在这种情况下，需要开发合适的系统框架与业务模式以及相应的支持工具与算法。