国网上海市电力公司 周翔/上海交通大学 贺兴,等:如何在数字空间搭建超大型城市虚拟电厂?

文摘   2024-09-12 08:00   芬兰  

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超大型城市虚拟电厂的数字孪生框架设计及实践/周翔,贺兴,陈赟,罗潇,王佳裕,艾芊,韩烨宸

DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2023.2128



01

研究背景


城市级虚拟电厂(VPP)目前已在多地展开了示范性的探索,并取得了一定成效。然而,当下城市VPP在实现自主、智能运营方面仍存在相当距离,特别体现在资源接入、调节特性、资源聚合、态势感知与优化策略等方面,且在面对由海量分布式能源资源(DER)所诱发的多主体多目标高不确定性场景时,缺乏系统性的建模、仿真、推演、分析、决策与校核手段。因此,当前城市VPP体系亟需更加智能和全面的系统性框架来解决城市能源系统的复杂性挑战。



02

研究内容


1)超大型城市VPP数字化架构。
虚拟电厂VPP为城市能源系统的绿色演进与数字化转型提供有力支撑。城市VPP建设并非从零开始的,而是在前期实践与经验的基础上逐步演进,是一个不断适应时代发展、城市变化的持续过程。结合上海VPP实践,本文提出了超大型城市VPP的数字化整体架构,如图1所示。该架构强调了基于孪生技术的数据赋能与数据贯通,覆盖了数据采集、汇聚、分析和应用的全流程,构建起VPP数字孪生框架的生态环境。

图1  超大型城市VPP数字化整体架构示意图
2)超大型城市VPP数字孪生技术融合。
在数字化架构的基础上,进一步构建超大型城市VPP数字孪生技术框架,如图2所示。该技术框架是图1城市VPP数字化整体架构在数字孪生技术方面的深化。通过引入数字孪生技术,将工程实体、专业知识、机器算法、应用服务等要素通过数据在数字空间中紧密连接,形成了一个相互支撑、协同作用的生态圈,为城市级VPP的可持续发展与高效运营提供了系统性支撑。

图2  超大型城市VPP数字孪生技术框架
3)临港片区应用实例展示。
上海临港新片区DER资源丰富,具有较好的VPP示范效益。针对临港现状,本文融合了城市级VPP数字化架构、VPP数字孪生技术框架与VPP智能决策支撑技术,设计出临港VPP智能管控平台,并开展了临港区域配电网数字孪生系统示范,如图3所示。目前,已完成64家工商业客户通过4家虚拟电厂运营商接入VPP平台,该VPP平台于2023年度冬峰期间完成正式响应3次,探索了基于全流程数字管控的虚拟电厂精准响应新范式。

图3  面向虚拟电厂VPP的临港新片区区域配电网数字孪生系统示范方案


03

后续研究方向或讨论话题




本文探究了超大型城市VPP建设的数字化架构、数字孪生技术框架、智能决策实施及相关数学工具等方面。后续将进一步探索研究未来虚拟电厂的新技术和新业态,旨在通过技术和市场双重发力,推动超大型城市VPP可持续发展。



参 文 格 式


周翔,贺兴,陈赟,等.超大型城市虚拟电厂的数字孪生框架设计及实践[J].电网技术,2024,48(7):2681-2690.

ZHOU Xiang,HE Xing,CHEN Yun,et al.Digital twin framework design of virtual power plant and its application prospect in mega-cities[J].Power System Technology,2024,48(7):2681-2690(in Chinese).


相关文献扩展阅读

高扬,贺兴,艾芊.基于数字孪生驱动的智慧微电网多智能体协调优化控制策略[J].电网技术,2021,45(7):2483-2491.


贺兴,陈旻昱,唐跃中,等.基于数字孪生与元宇宙技术的能源互联网态势感知系统论方法研究(一):概念、挑战与研究框架[J].中国电机工程学报,2024,44(2):547-560.




团队介绍

上海交通大学电气工程系艾芊教授课题组,着眼于复杂电力系统认知与优化,长期从事虚拟电厂、电力系统数智化、电力元宇宙等领域的前沿性研究探索。




作者简介



周翔,男,硕士,从事电网企业管理、虚拟电厂、双碳战略等研究,E-mail:zhoux@sh.sgcc. com.cn。




贺兴,男,副研究员,通信作者,硕士生导师,研究方向为电力系统大数据分析方法、随机矩阵、数字孪生与元宇宙等,E-mail:hexing_hx@ 126.com。



责任编辑:徐梅

审核:李兰欣

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