技術層面
原理：DEMS 是專門用于管理分布式能源資源的軟件系統(tǒng)。它可以對采集到的數據進行分析和處理，根據虛擬電廠的運行策略和目標，如優(yōu)化能源利用、降低成本、參與電力市場交易等，制定合理的調度方案。DEMS 能夠識別不同類型的 DER 的特性和約束條件，實現對多種資源的協(xié)同管理。
示例：在考慮分布式電源和儲能的聯合調度時，DEMS 可以根據天氣預報和負荷預測信息，在光伏發(fā)電充足時，安排儲能系統(tǒng)充電；當光伏發(fā)電不足且負荷需求較大時，控制儲能系統(tǒng)放電，同時調整分布式電源的輸出功率，以滿足負荷需求。
原理：SCADA 系統(tǒng)用于集中采集和處理來自各個分布式能源資源(DER)的數據。它可以對不同類型、不同位置的設備進行實時監(jiān)控，確保數據的準確性和及時性。通過數據采集終端，將分布式電源、儲能和充電樁的各種參數收集起來，經過通信網絡傳輸到控制中心的服務器進行存儲和分析。
示例：對于儲能系統(tǒng)，SCADA 系統(tǒng)可以監(jiān)控電池的溫度、SOC(荷電狀態(tài))、充放電電流等參數。當 SOC 達到設定的閾值時，系統(tǒng)可以自動調整充電或放電策略，如在 SOC 過高時停止充電，防止電池過充損壞。
原理：通過在分布式電源、儲能設備、電動汽車充電樁等終端安裝智能通信模塊，如物聯網(IoT)傳感器和通信芯片，建立起雙向通信鏈路。這些模塊能夠實時采集設備的運行數據，如分布式電源的發(fā)電功率、儲能系統(tǒng)的電量和充放電狀態(tài)、電動汽車充電樁的充電功率和連接狀態(tài)等，并將數據傳輸給虛擬電廠的控制中心。
示例：在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器配備了通信接口，可將光伏電池板的發(fā)電電壓、電流、功率等信息發(fā)送到虛擬電廠控制平臺。同時，虛擬電廠控制中心也可以通過該通信鏈路向逆變器發(fā)送控制指令，如調整功率因數、限制發(fā)電功率等。
智能通信技術
數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)
分布式能源管理系統(tǒng)(DEMS)
管理層面
原理：為了實現對多種資源的有效聚合，虛擬電廠需要制定統(tǒng)一的調度策略和控制標準。這些策略和標準要考慮不同資源的特點和響應速度，如分布式電源的發(fā)電特性(如太陽能的間歇性、風能的波動性)、儲能的充放電特性、電動汽車充電樁的使用規(guī)律等。根據電力系統(tǒng)的運行需求和市場情況，對資源進行合理調度。
示例：在電力系統(tǒng)高峰負荷時段，虛擬電廠可以根據制定的調度策略，優(yōu)先調用儲能系統(tǒng)放電，同時適當降低分布式電源中不穩(wěn)定電源(如小型風力發(fā)電)的輸出功率，引導電動汽車用戶在此時段減少充電功率，以平衡電力供需。
原理：虛擬電廠運營者需要與分布式電源所有者、儲能系統(tǒng)運營商、充電樁服務商等建立合作關系。通過簽訂合作協(xié)議，明確各方的權利和義務，包括資源接入方式、數據共享規(guī)則、收益分配機制等。同時，設立準入機制，對接入的資源進行評估和篩選，確保資源符合虛擬電廠的要求。
示例：對于分布式電源，虛擬電廠可能要求其具備一定的發(fā)電穩(wěn)定性和可預測性，在接入前對電源的類型、容量、發(fā)電性能等進行評估。對于電動汽車充電樁，要考慮其地理位置分布是否合理，是否能夠滿足一定區(qū)域內的充電需求，以及充電樁的通信和控制功能是否完善。
建立合作協(xié)議與準入機制
制定統(tǒng)一的調度策略與控制標準
虛擬電廠在能源轉型中的作用是什么？
促進可再生能源消納
平衡可再生能源的間歇性和波動性：可再生能源(如太陽能、風能)具有間歇性和波動性的特點。例如，太陽能發(fā)電依賴日照，只有在白天有陽光時才能發(fā)電，且陰天、雨天發(fā)電效率會降低；風能發(fā)電則取決于風力的大小和穩(wěn)定性。虛擬電廠可以通過聚合儲能系統(tǒng)和可控負荷來平衡這種不穩(wěn)定性。當可再生能源發(fā)電過剩時，將多余的電能存儲在儲能系統(tǒng)中，如電池儲能或蓄熱蓄冷裝置；當可再生能源發(fā)電不足時，釋放存儲的電能或者調整可控負荷，減少用電需求，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，提高可再生能源的消納能力。
優(yōu)化分布式可再生能源布局：虛擬電廠能夠整合不同地理位置的分布式可再生能源資源。在一個區(qū)域內，可能有多個小型太陽能電站和風力發(fā)電場分布在不同地點。虛擬電廠可以將這些分散的資源聚合起來，根據各地的資源稟賦和用電需求，優(yōu)化它們的發(fā)電計劃和電力輸送路徑，避免局部地區(qū)可再生能源發(fā)電過剩或不足的情況，使分布式可再生能源得到更有效的利用。
提高能源系統(tǒng)的靈活性和可靠性
靈活調度多種能源資源：虛擬電廠包含多種能源資源，如分布式電源、儲能和可控負荷。在能源系統(tǒng)運行過程中，這些資源可以根據不同的情況進行靈活調度。例如，在電力需求高峰時段，可以快速啟動儲能系統(tǒng)放電，同時調整可控負荷(如智能電器、工業(yè)設備等)減少用電功率，增加分布式電源的發(fā)電功率(如果可能)，以滿足高峰需求。在低谷時段，則可以安排儲能系統(tǒng)充電，對分布式電源進行維護等操作，這種靈活的調度方式大大提高了能源系統(tǒng)的靈活性。
增強系統(tǒng)應對故障的能力：當電力系統(tǒng)的某個部分出現故障，如輸電線路損壞或者大型發(fā)電站故障時，虛擬電廠可以作為一種分布式的備用電源發(fā)揮作用。例如，虛擬電廠中的分布式電源和儲能系統(tǒng)可以在短時間內為附近的用戶提供緊急電力支持，維持關鍵設備(如醫(yī)院、通信基站等)的運行，減少停電范圍和停電時間，增強能源系統(tǒng)的可靠性。
推動能源市場的創(chuàng)新與多元化發(fā)展
參與電力市場交易的新主體：虛擬電廠作為一個聚合多種能源資源的整體，可以作為獨立的市場主體參與電力市場交易。它可以參與電能量交易、輔助服務交易(如調頻、調壓等)、容量市場交易等多種交易形式。例如，在電能量交易中，虛擬電廠可以根據自身的發(fā)電和用電成本，在不同的電價時段進行電能買賣，通過優(yōu)化交易策略獲取經濟收益，同時也為電力市場帶來了新的競爭力量，促進市場價格的合理形成。
促進需求側響應市場的發(fā)展：虛擬電廠能夠有效地管理和控制可控負荷，這為需求側響應市場的發(fā)展提供了有力支持。通過激勵用戶參與需求側響應，如給予電費優(yōu)惠或者其他經濟補償，虛擬電廠可以在用電高峰時降低用戶的用電需求，在用電低谷時增加用戶的用電需求，使電力需求曲線更加平滑。這種需求側響應機制可以緩解電力系統(tǒng)的供需矛盾，同時也為用戶提供了參與能源市場的機會，提高用戶的能源意識。
助力能源管理的智能化和數字化轉型
實現能源數據的集成與分析：虛擬電廠通過智能通信技術和數據采集系統(tǒng)，能夠收集大量的能源數據，包括分布式能源資源的運行數據、用戶的用電數據等。這些數據可以在虛擬電廠的控制中心進行集成和分析。通過大數據分析和人工智能算法，可以挖掘數據中的潛在價值，如預測能源需求、優(yōu)化能源調度方案、評估能源資源的性能等，為能源管理提供科學依據。
推動能源管理模式的創(chuàng)新：基于智能化的能源管理平臺，虛擬電廠可以實現對能源資源的精細化管理。例如，為不同類型的用戶提供個性化的能源服務套餐，根據用戶的用電習慣和需求，制定的能源供應和節(jié)能方案。同時，這種智能化的管理模式也可以提高能源系統(tǒng)的運行效率，減少能源浪費，促進能源的可持續(xù)利用。
虛擬電廠的商業(yè)模式主要包括以下幾種：
需求側響應
參與方式：虛擬電廠作為負荷運營 / 代理方，聚合終端負荷資源，達到市場準入條件后，統(tǒng)籌預測、調度下屬負荷的響應容量與報價，參與需求側響應市場.
盈利模式：電網企業(yè)以邀約形式向終端用戶發(fā)出降低負荷指令，并通過補償等手段鼓勵用戶響應。虛擬電廠與用戶按 “保底 + 分成” 或 “固定價格” 模式分配響應補貼與考核費用，虛擬電廠運營方借此獲得收益.
案例：如四川省明確了參與需求側響應的相關方資質和準入條件，虛擬電廠可按流程參與，為電網調節(jié)負荷，獲取相應收益.
輔助服務
參與方式：虛擬電廠聚合分布式電源、儲能、電動汽車充電樁、工商業(yè)負荷、居民負荷等可調節(jié)資源，作為獨立市場主體，依據電網調度中心公布的輔助服務類型及需求，通過市場化方式參與輔助服務市場.
盈利模式：承擔輔助服務的虛擬電廠因提供有償服務獲得補償，若未達到預定調用標準則接受考核，不同輔助服務類型有不同補償與考核標準.
案例：山東規(guī)定了虛擬電廠等并網主體參與輔助服務市場的規(guī)范，虛擬電廠按要求提供調頻、調壓等輔助服務，獲取相應經濟補償.
電力現貨市場
參與方式：虛擬電廠運營方聚合內部資源，統(tǒng)籌規(guī)劃電能量交易方案，完成代理申報、數據匯總上報等工作，按照電力現貨市場規(guī)則參與日前、日內、實時電能量交易.
盈利模式：通過在現貨市場中合理申報電量和價格，根據市場出清結果調整分布式資源的出力和負荷，以電力現貨市場結算規(guī)則獲得收益.
案例：依據國家能源局發(fā)布的《電力現貨市場基本規(guī)則(征求意見稿)》，虛擬電廠在符合條件的地區(qū)參與電能量交易，通過優(yōu)化交易方案獲取利潤.
綜合能源服務
參與方式：虛擬電廠整合分布式能源資源，為用戶提供一站式綜合能源解決方案，包括能源供應、節(jié)能服務、能源管理等，滿足用戶多樣化能源需求。
盈利模式：通過向用戶收取能源供應費用、節(jié)能服務費用以及能源管理服務費用等獲得收益。例如，為商業(yè)用戶提供綜合能源服務套餐，根據用戶的能源使用量和服務內容收取費用。
容量市場
參與方式：虛擬電廠在容量市場中提供容量資源，參與容量市場的競價和交易，與其他市場主體共同競爭容量補償。
盈利模式：當虛擬電廠所提供的容量資源被市場認可并選中時，可獲得相應的容量補償收益，其收入與所提供的可靠容量大小及市場價格相關 。
分布式能源資源管理與優(yōu)化
參與方式：虛擬電廠對其所聚合的分布式能源資源進行統(tǒng)一管理和優(yōu)化調度，提高能源利用效率和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
盈利模式：通過收取分布式能源資源所有者的管理費用，以及因優(yōu)化調度帶來的能源節(jié)約收益分成等方式盈利。比如，幫助分布式光伏電站提高發(fā)電效率和收益，從中獲取一定比例的分成。
