新型电力系统中的虚拟电厂研究综述

传统化石能源日益枯竭，以风能、太阳能为主的新能源发电资源成为构建新型电力系统的主要能源形式。风能、太阳能等分布式能源的随机性、波动性、间歇性特征对电网稳定运行带来挑战，虚拟电厂（VPP）凭借其聚合调节各类型资源的能力，参与电网运行调度，促进清洁能源消纳。VPP通过数智化技术聚合用户侧的分布式新能源、储能系统和可调节负荷，实现发电侧和用户需求侧的优化调配，增强电网调节能力，促进清洁能源优先消纳，提高新型电力系统的供电可靠性、稳定性与经济性。

国外VPP发展较早，已形成以分布式能源聚合参与电力市场或以可调节负荷参与需求侧响应为主的成熟模式。德国Next-Kraftwerke公司、澳大利亚、美国等国家和地区的VPP发展较为成熟，主要收益来源于电力交易服务、灵活性资源出力以及参与电网调频服务。

国内VPP发展迅速，深圳、上海、浙江、江苏等多个VPP示范项目已投入运行，主要以需求侧响应模式为主。国内能源行业发展现状显示，未来电网的能源结构将以大规模清洁能源发电为主，可再生能源装机容量占比首次超过火电装机容量。VPP作为整合分布式能源参与电网运行的新技术，在提升电网调节能力、促进新能源消纳方面发挥关键作用。

VPP的控制方式主要分为集中控制方式、分散控制方式和集中+分散的协调控制模式。VPP参与市场化交易的架构普遍采用双层优化调度结构，VPP总控制中心作为核心协调单元，整合发电侧和需求侧，参与电网及电力市场的交易出清。

VPP模型主要分为VPP优化调度模型、VPP参与竞标竞价模型、VPP参与需求侧响应模型、考虑系统风险的VPP模型。VPP模型求解方法主要有智能算法和使用CPLEX/YALMIP商业求解器。智能算法包括遗传算法、粒子群算法及其改进的算法，商业求解器具有高性能、灵活性强、扩展性好和适用范围广等优点。

未来VPP将实现多类资源的最优协调控制，提高电网应对新能源出力波动性和不确定性的能力，通过参与电力市场提升经济效益。VPP将在电力系统发挥越来越重要的作用，推动电力系统清洁、低碳、灵活发展，进一步加快实现“能源互联网”以及“双碳”目标。