本書共分為10章。第1章分析虛擬電廠與能源新業(yè)態(tài)之間的區(qū)別與聯系；第2章對面向虛擬電廠的分布式資源特性進行分析；第3章、第4章和第5章分別對虛擬電廠參與電力市場的交易模式、準入機制與增值服務進行分析；第6章、第7章分別提出虛擬電廠購售電博弈策略與動態(tài)定價方法；第8章對面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠聚合調控方法進行研究；第9章介紹“雙碳”目標下虛擬電廠典型實踐；第10章對新型電力系統(tǒng)平衡模式下的虛擬電廠進行展望。
“碳達峰、碳中和”目標進一步推動了新能源革命和能源結構多元化進程。新能源是能源電力領域實現“碳達峰、碳中和”目標的主力軍，高比例新能源發(fā)電具有隨機波動性，導致電力系統(tǒng)平衡壓力增大，僅依賴電源側、儲能等維持電力平衡成本較高，且調節(jié)潛力有限。分布式發(fā)電、電動汽車、空調等用戶側分布式資源的建設、數字技術的發(fā)展為虛擬電廠聚合分布式資源向電網提供靈活調節(jié)能力提供了契機，研究虛擬電廠參與電力市場交易機制與運營策略是促進“碳達峰、碳中和”目標實現的重要推動力。
本書在梳理虛擬電廠與能源新業(yè)態(tài)關系的基礎上，對虛擬電廠參與電力市場的交易模式、準入機制與增值服務進行介紹，提出虛擬電廠參與電力市場的運營策略，對新型電力系統(tǒng)建設背景下的虛擬電廠發(fā)展進行展望。本書共分為 10 章。第 1 章分析虛擬電廠與能源新業(yè)態(tài)之間的區(qū)別與聯系，第 2 章對面向虛擬電廠的分布式資源特性進行分析，第 3 章、第 4 章和第 5 章分別對虛擬電廠參與電力市場的交易模式、準入機制與增值服務進行分析，第 6 章、第 7章分別提出虛擬電廠購售電博弈策略與動態(tài)定價方法，第 8 章對面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠聚合調控方法進行研究，第 9 章介紹“雙碳”目標下虛擬電廠典型實踐，第 10 章對新型電力系統(tǒng)平衡模式下的虛擬電廠進行展望。
在編著本書過程中，作者參閱和利用了很多國內外有關資料和文獻，得到了行業(yè)知名專家的指導和幫助，華北電力大學碩士研究生華婧雯、趙寧寧、汪偉業(yè)、韓雅萱等對此書亦有貢獻，在此表示衷心感謝！
限于作者水平，本書難免存在疏漏與不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
作者
2023 年 8 月
前言
第 1 章 虛擬電廠與能源新業(yè)態(tài) 1
1.1 虛擬電廠與能源互聯網 2
1.1.1 能源互聯網2
1.1.2 虛擬電廠6
1.1.3 虛擬電廠與能源互聯網的關系10
1.2 虛擬電廠與微電網13
1.3 虛擬電廠與分布式綜合能源系統(tǒng)15
第 2 章 面向虛擬電廠的分布式資源特性分析17
2.1 分布式資源特性分析17
2.1.1 風電出力模型17
2.1.2 光伏出力模型18
2.1.3 微燃機出力模型 19
2.1.4 儲能模型20
2.1.5 可中斷負荷模型 21
2.2 分布式資源靈活性品質評估 22
2.2.1 靈活性需求品質評估指標22
2.2.2 靈活性需求分級體系 24
2.2.3 分布式資源品質評估 28
第 3 章 虛擬電廠參與電力市場的交易模式37
3.1 虛擬電廠參與電力市場價值 37
3.2 體現電網調節(jié)價值的虛擬電廠交易模式38
3.2.1 參與輔助服務38
3.2.2 參與需求側響應 39
3.3 體現靈活互動價值的虛擬電廠交易模式41
3.3.1 低谷棄電曲線追蹤 41
3.3.2 新能源與用戶偏差替代42
3.4 體現電量電力價值的虛擬電廠交易模式43
3.4.1 分布式能源與儲能靈活性應用43
3.4.2 兼顧現貨的帶曲線中長期交易45
3.5 虛擬電廠參與電力市場的發(fā)展路徑46
第 4 章 虛擬電廠的“N+X”多層次多級準入機制 48
4.1 國內外電力市場準入現狀分析48
4.1.1 國內電力市場準入現狀分析48
4.1.2 國外電力市場準入現狀分析56
4.2 虛擬電廠多層次準入標準體系62
4.2.1 虛擬電廠多層次準入體系概述62
4.2.2 物理層63
4.2.3 信息層64
4.2.4 價值層65
4.3 虛擬電廠“N+X”多級準入機制 66
第 5 章 面向零售市場的虛擬電廠增值服務68
5.1 考慮用戶負荷特性的增值服務68
5.1.1 用戶負荷特性研究 68
5.1.2 基于負荷特性的能源增值服務研究 79
5.2 增值服務下面向零售市場的需求響應機制 82
5.2.1 需求響應實施機制 83
5.2.2 用戶需求響應特性分析86
5.2.3 基于需求價格彈性的需求響應模型 90
5.3 面向需求響應的虛擬電廠零售套餐定價分析 96
5.3.1 考慮需求響應的零售套餐模式96
5.3.2 虛擬電廠或負荷聚合商收益影響因素分析98
5.3.3 基于需求響應的零售套餐定價模型 108
5.4 算例分析111
5.4.1 數據基礎及參數設置111
5.4.2 仿真結果分析 116
5.4.3 優(yōu)化對比分析122
第 6 章 基于多智能體強化學習的虛擬電廠購售電博弈策略128
6.1 基于強化學習算法的虛擬電廠博弈方法128
6.1.1 強化學習原理128
6.1.2 基于確定性策略梯度算法的強化學習方法 131
6.1.3 基于多智能體強化學習算法的虛擬電廠博弈方法135
6.2 虛擬電廠參與多市場非合作博弈模型138
6.2.1 多市場主體策略行為博弈機理138
6.2.2 面向虛擬電廠購售電的非合作博弈模型 139
6.3 虛擬電廠購售電博弈算例分析142
6.3.1 算法收斂效用對比 143
6.3.2 不同主體博弈收益對比145
6.3.3 交易結果分析146
6.3.4 最優(yōu)月度競價成交結果分析149
第 7 章 基于深度確定性策略梯度算法的虛擬電廠動態(tài)定價方法151
7.1 基于價值函數的分布式資源彈性系數分析151
7.2 基于深度確定性策略梯度算法的虛擬電廠動態(tài)定價模型152
7.3 虛擬電廠動態(tài)定價策略分析 153
7.3.1 算法收斂效用對比 154
7.3.2 定價結果分析154
7.3.3 虛擬電廠聚合負荷變化分析156
7.3.4 虛擬電廠收益變化分析157
第 8 章 面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠聚合調控方法160
8.1 面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠交易機制 160
8.1.1 市場機制160
8.1.2 交易流程161
8.1.3 報價機制163
8.2 面向新能源發(fā)電曲線追蹤的市場主體收益分析 164
8.2.1 新能源發(fā)電企業(yè)收益分析164
8.2.2 虛擬電廠收益分析 165
8.2.3 共享儲能運營商收益分析165
8.3 虛擬電廠參與新能源發(fā)電曲線追蹤的聚合調控優(yōu)化模型166
8.3.1 聚合調控優(yōu)化建模流程166
8.3.2 數據預測與分析 167
8.3.3 虛擬電廠內部聚合資源可調節(jié)特性分析 168
8.3.4 聚合調控優(yōu)化模型 170
8.4 虛擬電廠參與協同消納交易算例分析170
8.4.1 算例概況及參數設置171
8.4.2 計算結果分析 174
8.4.3 效益對比分析 185
第 9 章 “雙碳”目標下虛擬電廠典型實踐188
9.1 面向超大城市的上海虛擬電廠實踐188
9.1.1 上海虛擬電廠發(fā)展歷程189
9.1.2 上海虛擬電廠運營架構190
9.1.3 上海虛擬電廠運營情況191
9.2 面向綠色冬奧的冀北虛擬電廠實踐192
9.2.1 冀北虛擬電廠運營架構192
9.2.2 冀北虛擬電廠運營分析195
第 10 章 新型電力系統(tǒng)平衡模式下虛擬電廠發(fā)展展望 199
10.1 基于平衡單元的新型電力市場平衡模式 199
10.1.1 平衡單元概述 199
10.1.2 基于平衡單元的新型電力市場平衡模式202
10.1.3 平衡單元在新型電力系統(tǒng)中的重要作用204
10.2 虛擬電廠參與平衡單元的運營模式204
10.2.1 虛擬電廠參與平衡單元的優(yōu)勢204
10.2.2 虛擬電廠參與平衡單元運營的商業(yè)模式205
10.2.3 虛擬電廠參與平衡單元運營的發(fā)展建議206
10.3 虛擬電廠參與平衡單元運營的發(fā)展展望 207
參考文獻 208
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