《虛擬電廠能源管理與智慧應(yīng)用》介紹了虛擬電廠的概念、功能、發(fā)展歷程和市場(chǎng)價(jià)值。虛擬電廠是一種創(chuàng)新的電力系統(tǒng)解決方案，通過(guò)數(shù)字技術(shù)將分散的可再生能源、電力負(fù)荷和儲(chǔ)能資源聚合為可調(diào)度的虛擬電廠，應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)集中式電廠在可再生能源接入和需求波動(dòng)方面的挑戰(zhàn)。其核心功能包括資源整合、負(fù)荷優(yōu)化、市場(chǎng)交易參與和需求響應(yīng)。虛擬電廠能夠參與電力市場(chǎng)交易，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度在供需高峰時(shí)平衡負(fù)荷，為電網(wǎng)穩(wěn)定提供輔助服務(wù)。
本書(shū)回顧了虛擬電廠的全球發(fā)展，從概念形成到技術(shù)成熟，涵蓋了歐洲、美國(guó)和中國(guó)等的實(shí)踐案例。中國(guó)的虛擬電廠正由需求響應(yīng)型向市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)型過(guò)渡，江蘇、深圳等地的項(xiàng)目在需求側(cè)管理和輔助服務(wù)方面已有一定成效。未來(lái)，虛擬電廠在推動(dòng)能源系統(tǒng)低碳化、智能化方面將扮演重要角色，通過(guò)信息技術(shù)和市場(chǎng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)分布式資源的優(yōu)化配置，助力全球能源轉(zhuǎn)型。
本書(shū)可作為能源類(lèi)和電氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生、研究生教材，也可以作為電力職工培訓(xùn)教材，還可供電力領(lǐng)域從業(yè)者、研究者以及能源愛(ài)好者參考。
崔嘉，副教授，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)新能源科學(xué)與工程教研室副主任，作為多能源系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)分析研究團(tuán)隊(duì)和源網(wǎng)荷儲(chǔ)多層互動(dòng)調(diào)控技術(shù)科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)帶頭人，主要從事智能電網(wǎng)和綜合能源技術(shù)等方向研究，主持參與遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目、遼寧省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目25項(xiàng)。發(fā)表科技論文30余篇，7篇被SCI中科院一區(qū)top期刊收錄。申請(qǐng)授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利共30余項(xiàng)，軟件著作權(quán)2項(xiàng)，撰寫(xiě)專(zhuān)著1項(xiàng)。曾獲得獎(jiǎng)勵(lì)“中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)”和“中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)”。研究成果對(duì)智能電網(wǎng)和綜合能源起到了重要的推進(jìn)作用。
第1章虛擬電廠簡(jiǎn)介1
1.1虛擬電廠的定義與概念1
1.1.1虛擬電廠的基本定義1
1.1.2虛擬電廠的核心功能4
1.1.3虛擬電廠與傳統(tǒng)電廠的區(qū)別8
1.2虛擬電廠的歷史發(fā)展與現(xiàn)狀10
1.2.1虛擬電廠的發(fā)展歷程10
1.2.2關(guān)鍵里程碑與事件13
1.2.3全球虛擬電廠的現(xiàn)狀15
1.2.4虛擬電廠行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)16
1.3虛擬電廠的分類(lèi)與特點(diǎn)18
1.3.1基于類(lèi)型的虛擬電廠分類(lèi)18
1.3.2基于功能的虛擬電廠分類(lèi)21
1.3.3各類(lèi)型虛擬電廠的特點(diǎn)23
思考題27
第2章虛擬電廠的分布式能源資源整合28
2.1虛擬電廠的基本架構(gòu)28
2.1.1虛擬電廠的物理架構(gòu)28
2.1.2虛擬電廠的通信與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)30
2.1.3虛擬電廠架構(gòu)之間的關(guān)系37
2.2可再生能源的集成39
2.2.1光伏系統(tǒng)并網(wǎng)39
2.2.2風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)42
2.2.3多能互補(bǔ)技術(shù)45
2.3傳統(tǒng)發(fā)電資源的協(xié)調(diào)48
2.3.1小型燃?xì)廨啓C(jī)48
2.3.2微型燃料電池50
2.3.3混合動(dòng)力系統(tǒng)52
思考題54
第3章虛擬電廠的運(yùn)行機(jī)制55
3.1虛擬電廠的運(yùn)行模式55
3.1.1分散式運(yùn)行模式55
3.1.2集中式運(yùn)行模式56
3.1.3混合運(yùn)行模式56
3.2虛擬電廠的調(diào)度與控制56
3.2.1調(diào)度控制中心的功能56
3.2.2調(diào)度策略與優(yōu)化59
3.3虛擬電廠的市場(chǎng)參與64
3.3.1虛擬電廠的交易機(jī)制64
3.3.2虛擬電廠的競(jìng)價(jià)策略67
3.3.3虛擬電廠競(jìng)價(jià)流程70
思考題71
第4章負(fù)荷管理與優(yōu)化策略72
4.1負(fù)荷管理概述72
4.1.1負(fù)荷管理的基本原理72
4.1.2負(fù)荷管理的目的和意義73
4.1.3負(fù)荷管理的實(shí)施步驟74
4.2負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)76
4.2.1短期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法77
4.2.2中期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法84
4.2.3長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)方法84
4.3優(yōu)化調(diào)度策略90
4.3.1調(diào)度優(yōu)化模型91
4.3.2調(diào)度優(yōu)化算法92
4.3.3實(shí)施調(diào)度與優(yōu)化93
4.4需求響應(yīng)策略97
4.4.1需求響應(yīng)的基本概念97
4.4.2需求響應(yīng)的實(shí)施方案99
4.4.3需求響應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益分析103
思考題107
第5章虛擬電廠的故障預(yù)警與故障識(shí)別108
5.1概述108
5.1.1故障預(yù)警與故障識(shí)別的基本概念108
5.1.2虛擬電廠中故障預(yù)警與故障識(shí)別的重要性108
5.1.3故障預(yù)警與識(shí)別系統(tǒng)的整體架構(gòu)109
5.2數(shù)據(jù)收集與處理110
5.2.1虛擬電廠中的數(shù)據(jù)源與傳感器網(wǎng)絡(luò)110
5.2.2數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)111
5.2.3數(shù)據(jù)預(yù)處理111
5.3虛擬電廠故障預(yù)警方法113
5.3.1基于統(tǒng)計(jì)分析的故障預(yù)警方法113
5.3.2基于淺層機(jī)器學(xué)習(xí)的故障預(yù)警方法114
5.3.3基于深度學(xué)習(xí)的故障預(yù)警方法116
5.4虛擬電廠故障識(shí)別方法119
5.4.1基于專(zhuān)家系統(tǒng)的故障識(shí)別方法119
5.4.2基于淺層機(jī)器學(xué)習(xí)的故障識(shí)別方法120
5.4.3基于深度學(xué)習(xí)的故障識(shí)別方法121
思考題124
第6章基于電碳市場(chǎng)的虛擬電廠定價(jià)關(guān)系研究125
6.1引言125
6.2基于碳排放權(quán)交易體系的虛擬電廠協(xié)調(diào)優(yōu)化基本原理125
6.2.1碳排放權(quán)交易體系基本原理125
6.2.2基于總量控制交易機(jī)制的碳排放權(quán)交易體系126
6.2.3基于基準(zhǔn)線信用機(jī)制的減排量交易體系126
6.2.4兩種交易體系的關(guān)系127
6.3虛擬電廠參與電力市場(chǎng)的交易模式127
6.3.1虛擬電廠參與電力市場(chǎng)價(jià)值128
6.3.2體現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)節(jié)價(jià)值的虛擬電廠交易模式128
6.3.3體現(xiàn)靈活互動(dòng)價(jià)值的虛擬電廠交易模式130
6.3.4體現(xiàn)電量電力價(jià)值的虛擬電廠交易模式131
6.3.5虛擬電廠參與電力市場(chǎng)的發(fā)展路徑132
6.4虛擬電廠多層次準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)體系133
6.4.1概述133
6.4.2物理層134
6.4.3信息層135
6.4.4價(jià)值層136
6.4.5虛擬電廠“N+X”多級(jí)準(zhǔn)入機(jī)制136
6.5虛擬電廠機(jī)組模型及碳配額分配機(jī)制138
6.5.1虛擬電廠機(jī)組模型138
6.5.2碳配額分配及碳排放計(jì)算141
6.6電、碳和備用市場(chǎng)交易機(jī)制及耦合關(guān)系分析142
6.6.1電能量市場(chǎng)交易機(jī)制142
6.6.2碳市場(chǎng)交易機(jī)制142
6.6.3備用市場(chǎng)交易機(jī)制143
6.6.4市場(chǎng)耦合關(guān)系分析143
6.7基于Kriging-Var的動(dòng)態(tài)時(shí)間步耦合分析方法144
6.7.1Kriging元模型144
6.7.2Var模型145
6.7.3動(dòng)態(tài)時(shí)間步耦合分析方法146
6.8基于Kriging-Var的動(dòng)態(tài)時(shí)間步耦合分析147
思考題151
第7章面向零售市場(chǎng)的虛擬電廠增值服務(wù)152
7.1引言152
7.2考慮用戶(hù)負(fù)荷特性的增值服務(wù)152
7.2.1用戶(hù)負(fù)荷特性研究153
7.2.2基于負(fù)荷特性的能源增值服務(wù)研究158
7.3增值服務(wù)下面向零售市場(chǎng)的需求響應(yīng)機(jī)制159
7.3.1需求響應(yīng)實(shí)施機(jī)制160
7.3.2用戶(hù)需求響應(yīng)特性分析161
7.3.3基于需求價(jià)格彈性的需求響應(yīng)模型162
7.4面向需求響應(yīng)的虛擬電廠零售套餐定價(jià)分析163
7.4.1考慮需求響應(yīng)的零售套餐模式164
7.4.2虛擬電廠或負(fù)荷聚合商收益影響因素分析164
7.4.3基于需求響應(yīng)的零售套餐定價(jià)模型165
思考題166
第8章基于合作博弈理論的虛擬電廠分布式交易策略167
8.1虛擬電廠的合作博弈方法概述167
8.1.1合作博弈納什議價(jià)原理167
8.1.2基于ADMM算法的多主體分布式求解方法169
8.1.3基于合作博弈理論的交易問(wèn)題的等效轉(zhuǎn)化方法170
8.2虛擬電廠參與電/電-碳聯(lián)合交易的合作博弈模型172
8.2.1面向電力交易的虛擬電廠合作博弈模型172
8.2.2面向電-碳聯(lián)合交易的虛擬電廠合作博弈模型181
8.3虛擬電廠電力/電-碳博弈交易的算例分析187
8.3.1虛擬電廠電力合作博弈交易算例分析187
8.3.2虛擬電廠電-碳合作博弈交易算例分析191
思考題200
第9章面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠聚合調(diào)控方法201
9.1引言201
9.2面向新能源發(fā)電曲線追蹤的虛擬電廠交易機(jī)制202
9.2.1市場(chǎng)機(jī)制202
9.2.2交易流程204
9.2.3報(bào)價(jià)機(jī)制206
9.3面向新能源發(fā)電曲線追蹤的市場(chǎng)主體收益分析207
9.3.1新能源發(fā)電企業(yè)收益分析207
9.3.2虛擬電廠收益分析212
9.3.3共享儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商收益分析213
9.4虛擬電廠參與新能源發(fā)電曲線追蹤的聚合調(diào)控優(yōu)化模型215
9.4.1聚合調(diào)控優(yōu)化建模流程215
9.4.2需求側(cè)資源特性分析216
9.4.3虛擬電廠內(nèi)部聚合資源可調(diào)節(jié)特性分析218
9.4.4聚合調(diào)控優(yōu)化模型220
9.5虛擬電廠參與協(xié)同消納交易算例分析221
9.5.1算例概況及參數(shù)設(shè)置223
9.5.2計(jì)算結(jié)果分析224
9.5.3效益對(duì)比分析230
思考題234
第10章案例研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)235
10.1引言235
10.2面向超大省份的遼寧虛擬電廠實(shí)踐235
10.2.1遼寧虛擬電廠發(fā)展歷程235
10.2.2遼寧虛擬電廠運(yùn)營(yíng)架構(gòu)237
10.2.3遼寧虛擬電廠運(yùn)營(yíng)情況242
10.3實(shí)踐中的挑戰(zhàn)與解決方案247
10.3.1挑戰(zhàn)247
10.3.2解決方案250
10.3.3虛擬電廠發(fā)展建議251
10.4虛擬電廠在能源轉(zhuǎn)型中的角色與影響252
10.4.1能源轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力與挑戰(zhàn)252
10.4.2能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵挑戰(zhàn)255
10.4.3能源轉(zhuǎn)型中的影響256
10.4.4虛擬電廠的作用258
思考題260
參考文獻(xiàn)261
書(shū)單推薦
