康重慶，陳啟鑫，蘇 劍，艾 芊，季 宇，潘巍巍，高洪超，吳 鳴

（1. 新型電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)），北京市 100084；2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京市 100085；3. 電力傳輸與功率變換控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海交通大學(xué)），上海市 200240；4. 國(guó)網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司，上海市 201210；5. 國(guó)網(wǎng)浙江電力有限公司，浙江省杭州市 310007）

0 引言

在“雙碳”目標(biāo)和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建背景下，中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)，能源消費(fèi)側(cè)電能替代速度加快，海量、異質(zhì)、分散、泛在的分布式資源不斷涌現(xiàn)。對(duì)這些靈活資源進(jìn)行規(guī)?；酆吓c高效調(diào)配，無(wú)疑是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵舉措，將為新型電力系統(tǒng)的供需匹配與靈活運(yùn)行提供重要的解決方案。然而，當(dāng)前規(guī)?；`活資源聚合互動(dòng)調(diào)控面臨著諸多技術(shù)難題，在市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)、商業(yè)模式等方面也有待完善，導(dǎo)致分布式靈活資源的潛力未被充分挖掘利用。隨著靈活資源虛擬電廠（virtual power plant，VPP）對(duì)電力系統(tǒng)的靈活性提升、可調(diào)資源的低成本拓展與清潔能源彈性消納等作用的逐漸顯現(xiàn)，供給側(cè)與電網(wǎng)側(cè)對(duì)分布式資源的建設(shè)與利用給予了高度關(guān)注。同時(shí)，分布式資源的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)可以有效提高用戶(hù)資源利用率和市場(chǎng)化收益，這進(jìn)一步激勵(lì)更多用戶(hù)主體的建設(shè)意愿，形成良性發(fā)展生態(tài)，促使整個(gè)電力系統(tǒng)的能源效率和新能源消納能力的提升。

隨著分布式資源的開(kāi)發(fā)并網(wǎng)與需求側(cè)靈活資源的挖掘利用，電網(wǎng)運(yùn)行壓力也持續(xù)增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)：1）分布式電源占比快速增長(zhǎng)，2030 年分布式電源裝機(jī)容量達(dá)505 GW，占比達(dá)17%［1］，電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行遭遇挑戰(zhàn)；2）靈活資源規(guī)模龐大而利用率低，中國(guó)“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃要求靈活調(diào)節(jié)電源占比達(dá)到24%左右［2］，終端電氣化率穩(wěn)步提升，但用戶(hù)側(cè)源-荷轉(zhuǎn)換隨機(jī)性大；3）電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡調(diào)節(jié)困難，電力系統(tǒng)“雙高”特征明顯，發(fā)電、負(fù)荷預(yù)測(cè)難度增加，源荷平衡困難，電網(wǎng)調(diào)峰容量缺口逐步拉大，電力需求側(cè)響應(yīng)能力應(yīng)達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%～5%［3］。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，虛擬電廠作為典型的“能源+互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)組態(tài)，能夠?yàn)樯鲜鰡?wèn)題提供重要解決方案，其將分布式電源、柔性負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)和分布式儲(chǔ)能等海量資源，通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將分布在不同地域和電網(wǎng)區(qū)域的資源進(jìn)行聚合，擺脫地理空間、電網(wǎng)拓?fù)浼s束，能夠提升電網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)能力、促進(jìn)新能源消納，具有顯著的低碳特征［3］。靈活資源虛擬電廠不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，其外特性是海量分布式資源聚合協(xié)同的動(dòng)態(tài)性能的表征，需要依賴(lài)高度信息化去解決強(qiáng)不確定性個(gè)體單元間的互補(bǔ)與協(xié)同問(wèn)題，是一種清潔低碳、安全高效的輕資產(chǎn)解決方案。然而，規(guī)?；植际劫Y源的物理節(jié)點(diǎn)分散、信息獲取困難、利益主體眾多，其聚合互動(dòng)輔助電力系統(tǒng)運(yùn)行還需要破解諸多技術(shù)問(wèn)題：1）海量分布式資源分層分區(qū)動(dòng)態(tài)聚合及可信表征問(wèn)題；2）安全通信網(wǎng)絡(luò)承載海量異構(gòu)終端的低時(shí)延信息互動(dòng)問(wèn)題；3）虛擬電廠參與電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度及虛擬電廠與靈活資源間的協(xié)同控制問(wèn)題；4）適應(yīng)虛擬電廠參與的電力市場(chǎng)體系以及虛擬電廠與靈活資源間的商業(yè)互動(dòng)模式問(wèn)題。

事實(shí)上，相關(guān)研究已經(jīng)圍繞上述問(wèn)題形成了一系列技術(shù)成果。在架構(gòu)技術(shù)方面，文獻(xiàn)［4］論述了國(guó)內(nèi)外典型技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景下的靈活資源虛擬電廠的聚合架構(gòu)技術(shù)，并從技術(shù)難度、運(yùn)營(yíng)建設(shè)與管理調(diào)控等多維度給出了發(fā)展建議；文獻(xiàn)［5-6］則分別面向虛擬電廠云-邊協(xié)同架構(gòu)和數(shù)字孿生融合架構(gòu)給出了具體的技術(shù)解決方案。在資源聚合方面，文獻(xiàn)［7］引入投資組合理論，將資源響應(yīng)計(jì)劃分配映射至組合理論中的權(quán)重配置，以組合風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)期收益為目標(biāo)解決靈活資源優(yōu)化組合問(wèn)題；文獻(xiàn)［8］致力于突破虛擬電廠外特性的非線性、時(shí)序耦合性與時(shí)變性的復(fù)雜建模問(wèn)題，提出了虛擬電廠外特性封裝模型，基于定區(qū)間滾動(dòng)預(yù)測(cè)的運(yùn)行策略持續(xù)優(yōu)化資源聚合響應(yīng)成本和響應(yīng)能力；文獻(xiàn)［9］聚焦虛擬電廠聚合分布式發(fā)電資源的出力波動(dòng)對(duì)其外特性可信度的沖擊問(wèn)題，引入隨機(jī)變量參數(shù)規(guī)劃去解析虛擬電廠外特性的可調(diào)邊界概率分布，從而提高虛擬電廠動(dòng)態(tài)性能的可信能力。在互動(dòng)調(diào)控方面，文獻(xiàn)［10-11］分別討論虛擬電廠參與需求響應(yīng)、調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)市場(chǎng)的多層級(jí)優(yōu)化控制方法和分布式能源的互動(dòng)管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了分布式資源聚合響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令的優(yōu)化運(yùn)行；文獻(xiàn)［12-14］則以解決新能源波動(dòng)性為核心目標(biāo)，研究了考慮低碳運(yùn)行和新能源出力不確定性的多時(shí)間尺度優(yōu)化運(yùn)行調(diào)控方法，提高新能源消納能力的同時(shí)降低了碳排放量。在市場(chǎng)機(jī)制方面，文獻(xiàn)［15-19］分別討論了虛擬電廠參與現(xiàn)貨、調(diào)峰、調(diào)頻、需求響應(yīng)等多市場(chǎng)交易品種的市場(chǎng)機(jī)制與出清模型；文獻(xiàn)［20-21］則針對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下虛擬電廠的定價(jià)方法以及虛擬電廠與靈活資源的價(jià)值傳導(dǎo)問(wèn)題進(jìn)行了討論。在商業(yè)運(yùn)營(yíng)方面，文獻(xiàn)［22］綜述了虛擬電廠提供需求響應(yīng)服務(wù)的商業(yè)模式與互動(dòng)機(jī)制。在標(biāo)準(zhǔn)體系方面，中國(guó)已成功牽頭立項(xiàng)國(guó)際電工委員會(huì)虛擬電廠技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2 項(xiàng)，分別從架構(gòu)與技術(shù)要求和商業(yè)模型與用例兩個(gè)方面推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)虛擬電廠技術(shù)的應(yīng)用推廣具有重要價(jià)值。事實(shí)上，相關(guān)技術(shù)研究成果已經(jīng)成功支撐了綠色冬奧、冀北、上海等多個(gè)虛擬電廠典型示范工程，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)理論研究向技術(shù)成果驗(yàn)證的跨越［23-24］，但規(guī)模化靈活資源虛擬電廠仍缺乏系統(tǒng)性的科學(xué)理論支撐，難以支撐新型電力系統(tǒng)中大規(guī)模分布式資源的挖掘利用，從而改善電力系統(tǒng)靈活資源不足的重大需求。

因此，本文剖析了規(guī)?；`活資源虛擬電廠的基礎(chǔ)理論問(wèn)題，研究了服務(wù)新型電力系統(tǒng)的虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)框架。本文首先分析了規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)特征；其次，提出了規(guī)?；`活資源虛擬電廠聚合互動(dòng)的科學(xué)問(wèn)題；然后，給出規(guī)?；`活資源虛擬電廠服務(wù)新型電力系統(tǒng)的解決思路與研究框架；再次，圍繞其研究范式建立了虛擬電廠的核心技術(shù)體系；最后，對(duì)規(guī)?；`活資源虛擬電廠的關(guān)鍵理論與技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了展望。

1 新型電力系統(tǒng)下虛擬電廠的發(fā)展趨勢(shì)

近幾年，虛擬電廠技術(shù)已在小規(guī)模的示范應(yīng)用中得到初步驗(yàn)證，形成了虛擬電廠的基本互動(dòng)模式，見(jiàn)圖1。

圖1 靈活資源虛擬電廠及其基本互動(dòng)模式Fig.1 VPP with flexible distributed energy resources and its basic interactive mode

隨著虛擬電廠參與的業(yè)務(wù)種類(lèi)不斷拓展，電力系統(tǒng)對(duì)虛擬電廠外特性（即虛擬電廠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力的量化指標(biāo)）的表征刻畫(huà)提出了更高要求。通過(guò)研究，不同資源對(duì)象物理特性的參數(shù)化解析可以充分支撐虛擬電廠的外特性描述，形成可對(duì)標(biāo)傳統(tǒng)機(jī)組的靈活可調(diào)聚合體，虛擬電廠與傳統(tǒng)機(jī)組的外特性對(duì)比如圖2 所示。

圖2 虛擬電廠動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)及不同資源對(duì)象物理特性參數(shù)化解析Fig.2 Dynamic characteristic indices of VPP and parametric analysis of physical characteristics for different resource objects

隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建全面進(jìn)入落實(shí)階段，靈活資源虛擬電廠作為一種新興市場(chǎng)主體，可有效促進(jìn)喚醒海量資源、源網(wǎng)荷儲(chǔ)全交互、電網(wǎng)安全效率雙提升，同時(shí)也加速電力系統(tǒng)互動(dòng)模式的轉(zhuǎn)變。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，電力系統(tǒng)運(yùn)行受到新能源并網(wǎng)規(guī)模、出力波動(dòng)、能耗指標(biāo)、煤炭?jī)r(jià)格上漲等多重因素的限制，已從傳統(tǒng)的“以用定發(fā)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)用互動(dòng)協(xié)同”的運(yùn)行調(diào)度模式，大量電力用戶(hù)逐步配置分布式發(fā)電、部署分布式儲(chǔ)能、改造需求側(cè)可調(diào)負(fù)荷來(lái)增加用能的靈活性，避免發(fā)電容量不足帶來(lái)的運(yùn)行影響。系統(tǒng)運(yùn)行模式與用戶(hù)用能模式的雙重轉(zhuǎn)變，促使靈活資源虛擬電廠成為能源電力系統(tǒng)清潔低碳轉(zhuǎn)型的重大科學(xué)命題與迫切需求。

分析來(lái)看，靈活資源虛擬電廠的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面：1）在物理層面，新型電力系統(tǒng)中分布式資源的總體容量呈現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展趨勢(shì)，資源類(lèi)型更加豐富、用能形式更加多樣、配置節(jié)點(diǎn)更加廣泛、資源顆粒度更微?。?）在信息層面，新型電力系統(tǒng)下的靈活資源虛擬電廠面臨海量高頻信息的采集需求，智能終端異構(gòu)化更明顯，調(diào)頻、爬坡等業(yè)務(wù)需求要求更小的時(shí)延控制能力，同時(shí)對(duì)海量用戶(hù)資源輔助系統(tǒng)運(yùn)行的隱私安全防護(hù)更為關(guān)注；3）在市場(chǎng)層面，新型電力系統(tǒng)下的市場(chǎng)交易品種更加豐富，海量分布式資源參與的市場(chǎng)化交易體系需要更可信的共識(shí)策略，同時(shí)售電側(cè)市場(chǎng)的逐步放開(kāi)需要更加精細(xì)化的服務(wù)能力，來(lái)提升靈活資源虛擬電廠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和可信度。從根本來(lái)看，靈活資源虛擬電廠以龐大的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)為依托，組織協(xié)同規(guī)?；植际劫Y源，參與新型電力系統(tǒng)下的多市場(chǎng)交易品種，完成動(dòng)態(tài)聚合與互動(dòng)調(diào)控響應(yīng)，從而達(dá)到清潔、低碳、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行目的。物理層面的規(guī)模化發(fā)展到信息層面的承載支撐再到市場(chǎng)層面的價(jià)值共享，形成規(guī)?；`活資源虛擬電廠從被動(dòng)賦能向主動(dòng)使能的閉環(huán)驅(qū)動(dòng)發(fā)展模式。

2 規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)特征

近年來(lái)，虛擬電廠示范工程在世界范圍內(nèi)逐步投建，并在不同系統(tǒng)調(diào)度體系與不同電力市場(chǎng)環(huán)境下探索運(yùn)行，為虛擬電廠從起步示范階段向推廣培育階段的過(guò)渡提供重要案例參考，見(jiàn)圖3。

圖3 典型虛擬電廠示范工程Fig.3 Typical VPP demonstration projects

結(jié)合中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與新型電力系統(tǒng)構(gòu)建帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，規(guī)?；`活資源虛擬電廠的主要技術(shù)特征概括為以下6 個(gè)方面，見(jiàn)圖4。

圖4 規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)特征Fig.4 Technical characteristics of VPP with enormous flexible distributed energy resources (SFDER-VPP)

1）多樣形態(tài)的資源動(dòng)態(tài)拓展

分布式資源匯集電、冷、熱、氣多種類(lèi)型能源，不同能源形式可轉(zhuǎn)化利用，資源物理特性呈現(xiàn)異質(zhì)化［25］；單一資源物理規(guī)模顆粒度較小，動(dòng)態(tài)性能受設(shè)備屬性和社會(huì)活動(dòng)共同影響，資源運(yùn)行特性差異化明顯［26］；此外，分布式資源隸屬于不同決策主體，屬于市場(chǎng)環(huán)境易感型資源，行為模式具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性［27］；分布式資源運(yùn)營(yíng)周期短，呈現(xiàn)較強(qiáng)替代性，資源動(dòng)態(tài)挖掘不斷沖擊其聚合利用邊界。因此，多樣形態(tài)的分布式資源聚合成為虛擬電廠，需要識(shí)別其行為模式和動(dòng)態(tài)特性，基于不同資源對(duì)象的時(shí)變可行域辨識(shí)去動(dòng)態(tài)解析虛擬電廠的可信外特性。

2）復(fù)雜運(yùn)行的協(xié)同優(yōu)化調(diào)控

規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的多層級(jí)協(xié)同調(diào)控包含以下兩個(gè)層面：第1 個(gè)層面是海量分布式資源如何有效在物理特性上聚合成為可信的虛擬機(jī)組，成為可為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供靈活調(diào)節(jié)服務(wù)的可調(diào)資源，虛擬電廠的外特性表征和響應(yīng)能力量化分析取決于不同資源對(duì)象的行為模式以及不同行為模式間的切換路徑，因此亟需信息-物理-社會(huì)耦合視角下的動(dòng)態(tài)特性量化分析能力［28］；第2 個(gè)層面是虛擬電廠實(shí)時(shí)在線閉環(huán)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令需要快速的分布式資源解聚合能力，面向調(diào)峰、調(diào)頻、需求響應(yīng)等不同的系統(tǒng)需求維度，海量分布式資源的分層分區(qū)分時(shí)分對(duì)象的協(xié)同運(yùn)行將有效提升虛擬電廠的對(duì)外可信能力，但同時(shí)復(fù)雜的分布式協(xié)同運(yùn)行策略將面臨巨大挑戰(zhàn)。

3）多元運(yùn)營(yíng)的市場(chǎng)交易模式

在市場(chǎng)機(jī)制方面，需要建立適應(yīng)虛擬電廠參與的多交易品種、多時(shí)間尺度的市場(chǎng)交易體系，設(shè)計(jì)符合虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)交易機(jī)制，梳理靈活資源與供需實(shí)時(shí)平衡的關(guān)系，為虛擬電廠的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)提供機(jī)制保障［29］；在商業(yè)模式方面，針對(duì)資源靈活性挖掘不足的問(wèn)題，需要提出同時(shí)考慮不同資源對(duì)象物理特性、用戶(hù)意愿和響應(yīng)成本的激勵(lì)方法，構(gòu)建涵蓋商對(duì)商（business to business，B2B）、商對(duì)客（business to customer，B2C）、客對(duì)商（customer to business，C2B）、客 對(duì) 客（customer to consumer，C2C）等多種商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的價(jià)值互動(dòng)模型，提高用戶(hù)資源響應(yīng)率［30］；在交易技術(shù)方面，分布式資源的市場(chǎng)化交易亟須引入基于區(qū)塊鏈的可信交易技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息流-能量流-資金流的可溯源、可認(rèn)證［31］；在定價(jià)體系方面，針對(duì)虛擬電廠與靈活資源的價(jià)值傳導(dǎo)模型缺失問(wèn)題，需要提出考慮商業(yè)激勵(lì)模式、資源價(jià)值貢獻(xiàn)度、用戶(hù)決策理性的多種合作博弈定價(jià)方法，提高用戶(hù)資源參與虛擬電廠運(yùn)營(yíng)的積極性［32-33］。

4）海量信息的高頻并發(fā)處理

海量分布式資源的聚合，實(shí)際上是信息的高效整合。隨著信息采集節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)量規(guī)?；卣梗邢薜奈锢硗ㄐ呕A(chǔ)設(shè)施難以應(yīng)對(duì)低時(shí)延、高可靠、高頻次、高并發(fā)的信息采集、傳輸和利用帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)；同時(shí)，虛擬電廠面臨分布式資源的動(dòng)態(tài)接入需求，資源可行域的時(shí)變特征對(duì)虛擬電廠聚合的動(dòng)態(tài)性能具有較大影響，因此，需要提高虛擬電廠對(duì)不同資源對(duì)象的辨識(shí)和配置效率，實(shí)現(xiàn)海量分布式資源的即插即用及海量信息的高頻并發(fā)處理［34］；另外，虛擬電廠代理的海量資源信息密度高、頻次大，網(wǎng)絡(luò)安全的態(tài)勢(shì)評(píng)估與決策對(duì)資源信息的匯聚融合和風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避具有重要意義。

5）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通信承載能力

分布式資源投資主體大多數(shù)是用戶(hù)自身，類(lèi)型迥異的資源特征影響著資源信息的采集方式、采集維度、采集頻次以及采集形式等，規(guī)模化靈活資源虛擬電廠將會(huì)形成一個(gè)龐大的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)；高頻次異構(gòu)數(shù)據(jù)的信息抽象化要求虛擬電廠具備異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的高效自組織能力，實(shí)現(xiàn)有效信息的高效提取和整合利用，以應(yīng)對(duì)虛擬電廠對(duì)接入資源對(duì)象開(kāi)放性和未知性的挑戰(zhàn)［35］；另外，分布式資源的數(shù)據(jù)可靠性對(duì)虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)收益具有重要影響，面向不同業(yè)務(wù)需求的不同數(shù)據(jù)的價(jià)值分布也不盡相同，虛擬電廠需要海量終端形成多址接入方式下的智能優(yōu)化決策能力，對(duì)資源周邊通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行自感知和自適應(yīng)，以提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的通信承載能力［36-37］。

6）全局加密的安全防護(hù)體系

分布式資源涉及用戶(hù)主體眾多，虛擬電廠業(yè)務(wù)的低時(shí)延需求對(duì)于信息安全提出了更高的要求，信息隱私保護(hù)需要打破輕量化-高可靠的對(duì)立矛盾，適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求的不同量級(jí)的安全加密有利于提高信息傳輸效率；同時(shí)，虛擬電廠的信息安全需要?jiǎng)討B(tài)全局加密技術(shù)支持，一種全局維度是數(shù)據(jù)從采集-傳輸-整合-利用-存儲(chǔ)的知識(shí)生成鏈條加密，另一種全局維度是數(shù)據(jù)保護(hù)-公開(kāi)-披露-維護(hù)的生命周期鏈條加密。因此，規(guī)模化虛擬電廠的信息海量化需要完善的信息安全防護(hù)體系支撐。

3 規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的科學(xué)問(wèn)題

海量分布式資源虛擬電廠的聚合互動(dòng)問(wèn)題，不但需要考慮其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的模式轉(zhuǎn)變，還要應(yīng)對(duì)分布式資源運(yùn)營(yíng)周期高不確定性、高替代性的技術(shù)挑戰(zhàn)。在模式轉(zhuǎn)變方面，海量分布式資源的聚合互動(dòng)需要監(jiān)管、控制、運(yùn)營(yíng)的全面下沉。獲取海量用戶(hù)資源的數(shù)據(jù)信息、實(shí)現(xiàn)不同資源對(duì)象的協(xié)同調(diào)控、考慮多元用戶(hù)有限理性的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，都將改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式和互動(dòng)機(jī)制。在技術(shù)挑戰(zhàn)方面，不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，在較長(zhǎng)時(shí)間維度上，虛擬電廠面臨分布式資源挖掘-利用-開(kāi)發(fā)循環(huán)式動(dòng)態(tài)發(fā)展模式的運(yùn)營(yíng)挑戰(zhàn)，資源的動(dòng)態(tài)接入和決策轉(zhuǎn)變對(duì)虛擬電廠的運(yùn)行可行域不斷造成沖擊；在短時(shí)間維度上，虛擬電廠面臨用戶(hù)決策、設(shè)備運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)等多重不確定性的挑戰(zhàn)，單一資源顆粒度較小，難以通過(guò)簡(jiǎn)單協(xié)同平抑運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，這使虛擬電廠的外特性呈現(xiàn)被動(dòng)式的時(shí)空變化特征。因此，規(guī)?；`活資源虛擬電廠亟須突破海量分布式資源運(yùn)行特性、互動(dòng)機(jī)理及其動(dòng)態(tài)聚合的科學(xué)問(wèn)題。

首先，海量分布式資源類(lèi)型多樣、物理節(jié)點(diǎn)分散、單一資源顆粒度較小、雙向潮流特性明顯，單一資源個(gè)體因環(huán)境和設(shè)備影響運(yùn)行特性呈現(xiàn)高度不確定性，而受電力用戶(hù)有限理性決策的影響又呈現(xiàn)連續(xù)隨機(jī)性，需要?jiǎng)討B(tài)協(xié)同不同資源對(duì)象的能量互補(bǔ)互濟(jì)，實(shí)現(xiàn)聚合集群的穩(wěn)定響應(yīng)性能。因此，分布式資源的聚合互動(dòng)需要突破其運(yùn)行特性的難觀、難測(cè)、難控問(wèn)題。

其次，分布式資源互動(dòng)主要體現(xiàn)在復(fù)雜協(xié)同的能量互動(dòng)、高頻并發(fā)的信息互動(dòng)以及多元共享的價(jià)值互動(dòng)。能量互動(dòng)受限于物理系統(tǒng)的安全高效約束，信息互動(dòng)受限于通信網(wǎng)絡(luò)的安全可靠要求，價(jià)值互動(dòng)受限市場(chǎng)環(huán)境的激勵(lì)相容原則，難以通過(guò)單一視角剖析其互動(dòng)調(diào)控機(jī)理。因此，分布式資源的聚合互動(dòng)亟須物理-信息-價(jià)值多維度突破其互動(dòng)機(jī)理難題。

最后，分布式資源的聚合可行域和可信外特性既取決于資源即插即用、電網(wǎng)實(shí)時(shí)潮流等物理運(yùn)行的動(dòng)態(tài)，也決定于市場(chǎng)交易結(jié)果、人為偏好決策等市場(chǎng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)，兩者共同作用于電力系統(tǒng)運(yùn)行，帶來(lái)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等不同需求維度的動(dòng)態(tài)演變問(wèn)題。因此，分布式資源聚合互動(dòng)亟須信息-物理-社會(huì)耦合視角下的動(dòng)態(tài)刻畫(huà)。

綜上，突破上述科學(xué)問(wèn)題，將為規(guī)?；`活資源虛擬電廠服務(wù)新型電力系統(tǒng)提供重要理論基礎(chǔ)。

4 規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)研究框架

4.1 研究思路

圍繞海量分布式資源運(yùn)行特性、互動(dòng)機(jī)理及其動(dòng)態(tài)聚合這一科學(xué)問(wèn)題，本文提出了規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)路線與研究框架，如圖5 所示。

圖5 規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的聚合互動(dòng)技術(shù)路線Fig.5 Technology roadmap of aggregation and interaction of SFDER-VPP

首先，針對(duì)規(guī)?；`活資源動(dòng)態(tài)集群辨識(shí)和響應(yīng)能力的量化評(píng)估難題，重點(diǎn)解決規(guī)?；`活資源的行為模式辨識(shí)、虛擬電廠分層分區(qū)動(dòng)態(tài)聚合、集群動(dòng)態(tài)性能刻畫(huà)等方面的問(wèn)題，為規(guī)?；`活資源虛擬電廠的協(xié)同調(diào)控提供可信邊界，為市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)提供主體對(duì)象。其次，針對(duì)規(guī)?；`活資源難以通過(guò)有效手段參與電網(wǎng)多時(shí)間尺度調(diào)控的難題，重點(diǎn)解決復(fù)雜異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延控制、海量終端實(shí)時(shí)安全接入、用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)高效動(dòng)態(tài)脫敏等問(wèn)題，為規(guī)?；`活資源虛擬電廠提供異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)下的高效承載能力。再次，針對(duì)虛擬電廠分層互動(dòng)模式與區(qū)塊鏈可信交易技術(shù)，重點(diǎn)解決市場(chǎng)機(jī)制與交易架構(gòu)、主鏈設(shè)計(jì)與交易決策制定、合約表征與自適應(yīng)靈活定價(jià)等方面的問(wèn)題，為規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)提供靈活商業(yè)互動(dòng)模式和可信市場(chǎng)機(jī)制。最后，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)差異化通信環(huán)境下，規(guī)模化靈活資源帶來(lái)的控制對(duì)象分散復(fù)雜、主動(dòng)支撐協(xié)調(diào)困難以及信息物理耦合擾動(dòng)等難題，重點(diǎn)解決規(guī)模化分布式資源調(diào)控穩(wěn)定性、云-邊協(xié)同互動(dòng)靈活調(diào)度、邊側(cè)自適應(yīng)分布式控制等問(wèn)題，為規(guī)?；`活資源虛擬電廠提供互動(dòng)協(xié)同與優(yōu)化調(diào)控的技術(shù)保障。除此之外，在技術(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用推廣方面，亟須引入人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新技術(shù)融合，構(gòu)建強(qiáng)互補(bǔ)性、高兼容性、強(qiáng)拓展性、高可信性的虛擬電廠聚合互動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系。

4.2 理論框架

理論研究框架將按照動(dòng)態(tài)聚合、安全通信、可信交易和協(xié)同調(diào)控4 個(gè)方面分別闡述其機(jī)理問(wèn)題，如圖6 所示。

圖6 規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的聚合互動(dòng)研究框架Fig.6 Research framework of aggregation and interaction of SFDER-VPP

1）資源動(dòng)態(tài)特性與響應(yīng)能力量化機(jī)理

在規(guī)?；`活資源行為模式辨識(shí)方面，通過(guò)特征分析與模式識(shí)別方法、行為預(yù)測(cè)與意愿博弈方法實(shí)現(xiàn)資源對(duì)象行為模式提取和有限理性決策；在虛擬電廠分層分區(qū)動(dòng)態(tài)聚合方面，利用分層分區(qū)方法、時(shí)變可行域組合優(yōu)化方法、特性差異性度量方法，建立發(fā)用電動(dòng)態(tài)特性辨識(shí)和聚合模型；在集群動(dòng)態(tài)性能刻畫(huà)方面，通過(guò)發(fā)用電動(dòng)態(tài)特性的辨識(shí)和時(shí)域分析與熵評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；`活資源虛擬電廠外特性的量化分析。

2）終端安全接入和隱私數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)理

在復(fù)雜異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延控制方面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)量、網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)知、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)調(diào)配等方法實(shí)現(xiàn)時(shí)敏業(yè)務(wù)的低時(shí)延承載與控制；在海量終端實(shí)時(shí)安全接入方面，通過(guò)軟硬件指紋生成、高效身份認(rèn)證、加密算法指令集優(yōu)化等方法實(shí)現(xiàn)海量終端快速加密認(rèn)證；在用戶(hù)隱私數(shù)據(jù)保護(hù)方面，通過(guò)敏感數(shù)據(jù)高效識(shí)別、高可用性脫敏算法、場(chǎng)景化適配等方法實(shí)現(xiàn)虛擬電廠用戶(hù)隱私安全。

3）分層互動(dòng)與分布式可信交易機(jī)理

在市場(chǎng)機(jī)制與交易架構(gòu)方面，基于多代理技術(shù)構(gòu)建以分布式資源-聚合商為主體的虛擬電廠市場(chǎng)機(jī)制，根據(jù)市場(chǎng)層級(jí)特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)一主多從扁平式和多主多從立體式主側(cè)鏈結(jié)構(gòu)?；诠?jié)點(diǎn)特性確定節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)差異化互動(dòng)模式，通過(guò)多層次指標(biāo)分析方法構(gòu)建多指標(biāo)虛擬電廠信用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。在主鏈設(shè)計(jì)與交易決策制定方面，研究合理的區(qū)塊鏈架構(gòu)以及區(qū)塊鏈共識(shí)體系自適應(yīng)擴(kuò)容架構(gòu)、交易并行處理和高效共識(shí)驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)，提出目標(biāo)導(dǎo)向下基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的聚合商主鏈最佳交易策略。在合約表征與自適應(yīng)靈活定價(jià)方面，利用區(qū)塊鏈的可信接入機(jī)制和分布式存儲(chǔ)特性，保障交易主體的可信性和交易信息的可追溯性，實(shí)現(xiàn)側(cè)鏈上大規(guī)模多元主體的高效可信電力交易，同時(shí)根據(jù)上鏈的電力交易數(shù)據(jù)，公信節(jié)點(diǎn)集中完成電力市場(chǎng)的自適應(yīng)靈活定價(jià)，最后設(shè)計(jì)合適的智能合約，實(shí)現(xiàn)多元主體間的分布式自動(dòng)電力交易。

4）云-邊協(xié)同調(diào)度及分布式控制機(jī)理

在差異化通信環(huán)境下分布式協(xié)同調(diào)控穩(wěn)定性方面，通過(guò)信息物理鏈路耦合表征及時(shí)滯穩(wěn)定性分析，提出差異化通信下規(guī)模化靈活互動(dòng)資源參與虛擬電廠分布式協(xié)同調(diào)控依據(jù)；在云-邊協(xié)同互動(dòng)靈活調(diào)度方面，通過(guò)調(diào)峰調(diào)頻需求指令分解，基于邊緣計(jì)算的云-邊協(xié)同二次調(diào)頻優(yōu)化及云側(cè)多智能體博弈，制定調(diào)峰調(diào)頻需求下云-邊調(diào)度策略；在邊側(cè)自適應(yīng)分布式控制方面，通過(guò)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制及域間分布式協(xié)同，實(shí)現(xiàn)邊側(cè)功率精準(zhǔn)跟蹤及擾動(dòng)就近快速處理。

5 規(guī)?；`活資源虛擬電廠的核心關(guān)鍵技術(shù)

5.1 虛擬電廠分層分區(qū)動(dòng)態(tài)構(gòu)建與響應(yīng)能力量化分析技術(shù)

面向多樣的分布式靈活資源、多元的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)環(huán)境和復(fù)雜的系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控需求，規(guī)?；植际届`活資源聚合互動(dòng)為電力系統(tǒng)的靈活性提升拓展了可調(diào)資源邊界，形成了高可靠、清潔化、低成本的重要解決方案，但是仍存在分層分區(qū)動(dòng)態(tài)集群辨識(shí)和響應(yīng)能力精準(zhǔn)量化分析兩大難點(diǎn)亟須突破。在虛擬電廠分層分區(qū)動(dòng)態(tài)集群辨識(shí)方面，海量分布式靈活資源具有類(lèi)型多樣、位置分散、數(shù)量海量、不確定性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此資源聚合利用、特性精準(zhǔn)刻畫(huà)面臨巨大挑戰(zhàn)，如何有效辨識(shí)時(shí)變可行域并面向不同業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)組合構(gòu)建亟待突破；在響應(yīng)能力精準(zhǔn)量化方面，海量分布式靈活資源多維度信息獲取成本高、難度大，聚合參與的市場(chǎng)機(jī)制和業(yè)務(wù)類(lèi)型多樣，但資源運(yùn)營(yíng)主體隨機(jī)性強(qiáng)、社會(huì)行為解析困難，因此海量高維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)利用、集群響應(yīng)能力量化面臨巨大挑戰(zhàn)。虛擬電廠如何面向不同維度需求辨識(shí)資源動(dòng)態(tài)特性并精準(zhǔn)評(píng)估響應(yīng)潛力邊界亟待突破。所以，突破規(guī)?；植际届`活資源動(dòng)態(tài)集群辨識(shí)與響應(yīng)能力量化分析技術(shù)是規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的核心技術(shù)問(wèn)題之一。

具體地，首先，研究規(guī)?；植际劫Y源的動(dòng)態(tài)分層分區(qū)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)靈活資源在虛擬電廠中的“層-區(qū)”關(guān)聯(lián)關(guān)系和基于物理潮流與市場(chǎng)環(huán)境的需求辨識(shí)，構(gòu)建虛擬電廠動(dòng)態(tài)觸發(fā)模型及虛擬電廠面向不同需求維度的外特性刻畫(huà)能力。其次，研究基于機(jī)理數(shù)據(jù)融合的不同資源對(duì)象的行為模式提取技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的降維壓縮和虛擬電廠典型靈活資源模型庫(kù)；研究面向不同資源對(duì)象的行為邏輯解析技術(shù)，獲取不同主體資源對(duì)象行為模式主要影響要素；研究面向不同維度系統(tǒng)需求與市場(chǎng)環(huán)境的決策范式和博弈模型，實(shí)現(xiàn)資源對(duì)象行為決策偏好的預(yù)測(cè)與識(shí)別。再次，研究基于發(fā)用電行為模式的動(dòng)態(tài)聚合方法，快速表征虛擬電廠中聚合資源群體的發(fā)用電特性與行為特征；研究基于分時(shí)段馬爾可夫模型的聚合資源動(dòng)態(tài)性能辨識(shí)技術(shù)，解析聚合資源群體在不同條件下的狀態(tài)切換路徑與發(fā)生概率；研究規(guī)?；植际劫Y源集群動(dòng)態(tài)性能參數(shù)化表達(dá)技術(shù)，精準(zhǔn)刻畫(huà)虛擬電廠對(duì)外的動(dòng)態(tài)性能。最后，研究基于時(shí)域分析與熵評(píng)價(jià)模型的不同分布式靈活資源集群響應(yīng)需求潛力分析技術(shù)；研究面向平衡、調(diào)峰、調(diào)頻等不同維度運(yùn)行需求的虛擬電廠響應(yīng)互動(dòng)能力快速量化評(píng)估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量資源集群精準(zhǔn)辨識(shí)及面向不同需求維度的動(dòng)態(tài)性能解析。

5.2 虛擬電廠通信資源調(diào)度與安全防護(hù)技術(shù)

首先，虛擬電廠網(wǎng)絡(luò)通信制式、管理層級(jí)差異化程度高。同時(shí)，因?yàn)榉植际届`活資源接入斷面連接多、協(xié)議雜、數(shù)據(jù)刷新頻率各異等通信特征，端到端時(shí)延難以精確測(cè)量和有效控制，嚴(yán)重影響分布式資源參與高實(shí)時(shí)性調(diào)控業(yè)務(wù)的有效性。其次，針對(duì)虛擬電廠終端接入方式多樣且計(jì)算資源有限，高實(shí)時(shí)安全接入認(rèn)證技術(shù)難度大等關(guān)鍵問(wèn)題，突破基于人工智能的終端軟硬件指紋生成技術(shù)和基于加密算法指令集優(yōu)化的高效身份認(rèn)證技術(shù)，為虛擬電廠規(guī)?；`活資源快速安全聚合調(diào)配提供保障。最后，虛擬電廠多方電力交易中海量用戶(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、多業(yè)務(wù)高度共享、用戶(hù)隱私密度大，如何面向不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的差異化數(shù)據(jù)安全需求和使用需求，既保護(hù)用戶(hù)隱私，又不影響虛擬電廠業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可用性，也是虛擬電廠業(yè)務(wù)的關(guān)鍵難點(diǎn)。因此，突破復(fù)雜異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延控制與動(dòng)態(tài)安全防護(hù)技術(shù)是規(guī)?；`活資源虛擬電廠的核心技術(shù)之一。

具體地，首先，開(kāi)展虛擬電廠業(yè)務(wù)調(diào)控需求分析，構(gòu)建面向虛擬電廠分層分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的信息通信能力指標(biāo)體系，提出虛擬電廠業(yè)務(wù)承載通信指標(biāo)映射方法；研究云-邊協(xié)同網(wǎng)絡(luò)攻防滲透技術(shù)，設(shè)計(jì)多級(jí)后備協(xié)同防御策略，構(gòu)建具備“源網(wǎng)耦合”“網(wǎng)荷互動(dòng)”“邊云協(xié)同”的普適性虛擬電廠信息通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及安全防護(hù)體系，支撐規(guī)模化靈活資源聚合調(diào)控的虛擬電廠高安全可控信息通信網(wǎng)絡(luò)。其次，研究網(wǎng)絡(luò)時(shí)延帶內(nèi)遙測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠復(fù)雜通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延精準(zhǔn)測(cè)量與細(xì)粒度監(jiān)測(cè)；研究軟件定義通信控制技術(shù)，研發(fā)虛擬電廠通信調(diào)度與安全監(jiān)控子系統(tǒng)；研究人工智能流量預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度調(diào)控業(yè)務(wù)的按需彈性保障；研究有線/無(wú)線混合低時(shí)延接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)疊加虛擬電廠調(diào)控策略智能分解的有線/無(wú)線混合接入與邊緣計(jì)算控制。然后，提出基于隱馬爾可夫過(guò)程的虛擬電廠網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線仿真模型，形成面向虛擬電廠業(yè)務(wù)剛性服務(wù)質(zhì)量保障的網(wǎng)絡(luò)承載能力指標(biāo)體系，基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)在線仿真提出網(wǎng)絡(luò)承載能力量化評(píng)估方法，通過(guò)實(shí)時(shí)仿真預(yù)測(cè)強(qiáng)化虛擬電廠時(shí)敏業(yè)務(wù)承載能力。再次，研究虛擬電廠智能終端邊緣計(jì)算技術(shù)和邊緣側(cè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的協(xié)同管控技術(shù)、基于人工智能的終端軟硬件指紋生成技術(shù)、加密算法指令集優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、基于零知識(shí)證明的高效身份認(rèn)證技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠智能終端加密認(rèn)證過(guò)程的加速和實(shí)時(shí)安全接入，為虛擬電廠規(guī)?；`活資源快速安全聚合調(diào)配提供保障。最后，研究面向復(fù)雜虛擬電廠用戶(hù)的敏感數(shù)據(jù)高效識(shí)別技術(shù)、兼顧數(shù)據(jù)安全性和可用性的脫敏方法、敏感數(shù)據(jù)脫敏策略的場(chǎng)景化動(dòng)態(tài)適配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脫敏策略的最優(yōu)化選擇和敏感數(shù)據(jù)場(chǎng)景化的精準(zhǔn)脫敏，保障虛擬電廠用戶(hù)隱私安全。

5.3 虛擬電廠分層市場(chǎng)機(jī)制與商業(yè)互動(dòng)運(yùn)營(yíng)技術(shù)

現(xiàn)有配電側(cè)用戶(hù)用能模式豐富，分布式電源投資主體多樣，然而市場(chǎng)機(jī)制并不完善，分布式發(fā)電資源管理粗放，用戶(hù)資源被動(dòng)參與需求響應(yīng)，亟須利用虛擬電廠管理模式突破異構(gòu)靈活性資源分層互動(dòng)模式，構(gòu)建可信的市場(chǎng)交易環(huán)境。在異構(gòu)資源分層互動(dòng)模式方面，需要明確市場(chǎng)層級(jí)劃分，設(shè)計(jì)各層級(jí)市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻，研究基于人工智能的多主體互動(dòng)策略；在可信交易技術(shù)方面，需要搭建適用于多層級(jí)能源交易的區(qū)塊鏈治理結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)信用評(píng)價(jià)體系與節(jié)點(diǎn)部署方式，研究滿(mǎn)足交易共識(shí)快速達(dá)成的共識(shí)算法與智能合約化表征技術(shù)。因此，突破異構(gòu)靈活性資源分層互動(dòng)模式與區(qū)塊鏈可信交易技術(shù)是規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的核心技術(shù)之一。

具體地，首先，根據(jù)多元異構(gòu)資源多級(jí)分層物理系統(tǒng)及與其相適應(yīng)的信息架構(gòu)提出以分布式資源-聚合商為主體的虛擬電廠市場(chǎng)互動(dòng)機(jī)制，結(jié)合不同市場(chǎng)的層級(jí)特點(diǎn)設(shè)計(jì)虛擬電廠主側(cè)鏈治理結(jié)構(gòu)，考慮主側(cè)鏈節(jié)點(diǎn)工作特性確定主側(cè)鏈節(jié)點(diǎn)多維度信用評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建面向不同治理結(jié)構(gòu)的差異化虛擬電廠信用評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。其次，設(shè)計(jì)適應(yīng)于虛擬電廠不同利益主體的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)部署方法，提出基于網(wǎng)絡(luò)分片的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案以實(shí)現(xiàn)電力交易高并發(fā)的需求，研究縮短交易共識(shí)和執(zhí)行時(shí)間的區(qū)塊鏈共識(shí)算法，研究目標(biāo)導(dǎo)向下基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的聚合商主鏈最佳交易策略模型。再次，設(shè)計(jì)面向多源異質(zhì)資源大規(guī)模入網(wǎng)的可信認(rèn)證機(jī)制與新型智能電表，提出計(jì)及電力用戶(hù)隱私性和交易安全性需求的分布式資源層智能合約化表征方法，研究提高電力交易效率的自適應(yīng)靈活定價(jià)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模多元主體的實(shí)時(shí)電力交易。最后，研發(fā)兩層協(xié)同的主側(cè)鏈分布式可信交易子系統(tǒng)，構(gòu)建分別面向聚合層與分布式資源層的分布式交易主鏈和側(cè)鏈，實(shí)現(xiàn)主側(cè)分鏈跨鏈、高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、系統(tǒng)用戶(hù)隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)整體安全防護(hù)等功能，支撐虛擬電廠區(qū)塊鏈交易系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

5.4 虛擬電廠分布式協(xié)同互動(dòng)調(diào)度與運(yùn)行控制技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)差異化配置環(huán)境下，不同數(shù)據(jù)源在存儲(chǔ)格式、接口規(guī)則等方面具有多源異構(gòu)特征；在差異化通信環(huán)境下，規(guī)模化分布式資源具有不同信息依賴(lài)敏感特征，從而影響虛擬電廠資源響應(yīng)能力及聚合能力演化。如何有效融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，計(jì)及虛擬電廠中多類(lèi)型時(shí)滯，探尋鏈路耦合影響下信息物理系統(tǒng)時(shí)滯穩(wěn)定性邊界，確定信息差異化引導(dǎo)下云-邊協(xié)同，邊-邊共識(shí)調(diào)控決策能力動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化特性，是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。此外，規(guī)?；植际劫Y源云-邊協(xié)同優(yōu)化調(diào)控技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，大量接入的分布式資源帶來(lái)的隨機(jī)性和波動(dòng)性提高了電網(wǎng)復(fù)雜性和管控難度，同時(shí)差異化通信條件也增加了運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，因而對(duì)調(diào)動(dòng)大規(guī)模靈活資源實(shí)現(xiàn)協(xié)同快速支撐提出了更高的要求。如何基于云-邊協(xié)同架構(gòu)，深度融合邊緣計(jì)算、人工智能技術(shù)及優(yōu)化調(diào)控理論，構(gòu)建海量數(shù)據(jù)下“云端全局優(yōu)化、云-邊協(xié)同互動(dòng)、邊端快速響應(yīng)”的虛擬電廠分布式協(xié)同互動(dòng)調(diào)度與運(yùn)行控制技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)海量分散資源的靈活快速響應(yīng)支撐，是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。

具體地，首先，研究分布式自適應(yīng)決策系統(tǒng)對(duì)信息系統(tǒng)依賴(lài)敏感度，推導(dǎo)信息、物理鏈路耦合擾動(dòng)特性，研究虛擬電廠規(guī)?；`活調(diào)控資源時(shí)滯穩(wěn)定性，并形成計(jì)及云-邊分布式協(xié)同調(diào)控框架及流程，提出差異化通信下規(guī)模化靈活互動(dòng)資源參與虛擬電廠分布式協(xié)同調(diào)控依據(jù)。其次，構(gòu)建云-邊協(xié)同的調(diào)峰需求指令分解模型，結(jié)合調(diào)頻需求及市場(chǎng)出清情況，基于邊緣計(jì)算技術(shù)制定云-邊協(xié)同的二次調(diào)頻優(yōu)化策略，結(jié)合人工智能技術(shù)及博弈理論，構(gòu)建云側(cè)多主體間基于多智能體技術(shù)的博弈模型，制定動(dòng)態(tài)決策的云側(cè)互動(dòng)運(yùn)行策略，促進(jìn)調(diào)峰調(diào)頻需求下云側(cè)主體間的協(xié)作互動(dòng)與功率支持。然后，研究基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的邊端自適應(yīng)頻率控制策略，提出基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)的頻率策略離線優(yōu)化及在線控制方法，研究邊側(cè)區(qū)域間協(xié)同分布式控制架構(gòu)，以分布式控制的形式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就地分析及聯(lián)絡(luò)線功率擾動(dòng)就近快速處理。最后，基于虛擬電廠云-邊協(xié)同互動(dòng)靈活調(diào)度策略及自適應(yīng)分布式控制技術(shù)，構(gòu)建包含資源層、節(jié)點(diǎn)層、聚合層、平臺(tái)層的虛擬電廠分層調(diào)控架構(gòu)體系，提升規(guī)?；`活資源協(xié)同管控能力。

6 規(guī)?；`活資源虛擬電廠的研究方法論

6.1 多學(xué)科交叉

規(guī)?；`活資源虛擬電廠的理論體系貫穿了電、熱、經(jīng)濟(jì)、通信、計(jì)算機(jī)等多個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科，同時(shí)需要引入人工智能、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，支撐虛擬電廠發(fā)展需求。不同學(xué)科理論和技術(shù)體系間相互融合但也相互約束，通信作為信息載體，提供數(shù)據(jù)支撐，為系統(tǒng)運(yùn)行與市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)提供可塑基礎(chǔ)；系統(tǒng)作為物理載體，基于有限信息實(shí)現(xiàn)能量交互，信息越具象，系統(tǒng)越接近最優(yōu)，但信息的全局共享也使系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)升高；市場(chǎng)作為經(jīng)濟(jì)載體，基于商業(yè)運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)交易匹配，交易結(jié)果影響系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)的能量互動(dòng)與信息的不對(duì)稱(chēng)也促生了市場(chǎng)需求，信息的過(guò)度披露也會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的基礎(chǔ)理論研究需要將系統(tǒng)理論、通信理論與市場(chǎng)理論進(jìn)行理順、融合與貫通，發(fā)現(xiàn)能量-信息-價(jià)值耦合視角下的最優(yōu)解決方案。

6.2 多維信息耦合

能量-信息-價(jià)值耦合視角下的理論突破在于多維信息的知識(shí)生成。一方面，多維信息耦合利用可形成海量資源對(duì)象基于物理模型的數(shù)字化表征，滿(mǎn)足分布式資源的動(dòng)態(tài)接入與拓展需求，提高動(dòng)態(tài)配置效率；另一方面，資源對(duì)象以及虛擬電廠資源集群動(dòng)態(tài)特性的可信刻畫(huà)，需要從能量信息和物理信息中去辨識(shí)社會(huì)信息，再基于數(shù)據(jù)機(jī)理融合去解構(gòu)不同維度信息對(duì)于資源對(duì)象行為模式與行為邏輯的影響，從而提高規(guī)模化靈活資源虛擬電廠的可行域辨識(shí)與響應(yīng)能力量化的可信度；此外，規(guī)模化靈活資源虛擬電廠基于高度異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的信息匯聚與提取，需要多維異構(gòu)信息的高效整合形成能量流、業(yè)務(wù)流、信息流與資金流的自組織能力，以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全態(tài)勢(shì)感知能力。

6.3 多重技術(shù)融合

規(guī)?；`活資源虛擬電廠面向海量用戶(hù)資源，以平臺(tái)化輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式打造新型能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)，需要探索物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在虛擬電廠業(yè)務(wù)中的創(chuàng)新應(yīng)用。規(guī)?；`活資源虛擬電廠由隸屬于不同利益主體的單元組建，個(gè)體單元的效用直接影響著虛擬電廠動(dòng)態(tài)性能的魯棒性和信息組織的高效性。物聯(lián)網(wǎng)作為信息“高速公路”，為虛擬電廠海量異構(gòu)信息的采集、傳輸與整合提供了通信載體；虛擬電廠基于不同維度的信息，利用人工智能等技術(shù)手段形成知識(shí)生成。例如，對(duì)資源對(duì)象行為決策的過(guò)程進(jìn)行模擬，并對(duì)決策結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，為虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商提供用戶(hù)的行為邏輯與偏好，從而制定滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化意愿的靈活商業(yè)模式，提升虛擬電廠的聚合能力；為提高虛擬電廠的安全可靠運(yùn)行能力，可利用大數(shù)據(jù)等數(shù)字孿生手段對(duì)虛擬電廠的能量網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知，避免運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；另外，為了提高虛擬電廠的市場(chǎng)化收益，也可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)的復(fù)盤(pán)推演，提升交易與調(diào)控的精細(xì)化服務(wù)能力，來(lái)滿(mǎn)足虛擬電廠的可信力和競(jìng)爭(zhēng)力。

7 結(jié)語(yǔ)

本文分析了規(guī)?；`活資源虛擬電廠的技術(shù)特征，圍繞“海量分布式資源運(yùn)行特性、互動(dòng)機(jī)理及其動(dòng)態(tài)聚合問(wèn)題”這一科學(xué)問(wèn)題，構(gòu)建了動(dòng)態(tài)聚合、安全通信、協(xié)同調(diào)控、市場(chǎng)交易的信息-能量-價(jià)值多維融合的研究框架與關(guān)鍵技術(shù)體系。最后，分析了規(guī)?；`活資源虛擬電廠面臨多學(xué)科交叉、多維信息耦合及多重技術(shù)重合的技術(shù)挑戰(zhàn)，并結(jié)合技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了展望。本文貢獻(xiàn)在于以下3 個(gè)方面：

1）結(jié)合中國(guó)新型電力系統(tǒng)建設(shè)情況以及能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，提出了虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)特征，包括本征技術(shù)演進(jìn)和支撐技術(shù)手段；

2）分別從運(yùn)行特性、互動(dòng)機(jī)理和動(dòng)態(tài)聚合等方面分析了分布式資源聚合互動(dòng)調(diào)控的技術(shù)瓶頸，凝練了虛擬電廠的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，并系統(tǒng)性地梳理了規(guī)?；`活資源虛擬電廠的理論框架；

3）面向虛擬電廠動(dòng)態(tài)聚合、安全通信、可信交易和協(xié)同調(diào)控等需求，提出了涵蓋能量互動(dòng)-信息互動(dòng)-價(jià)值互動(dòng)的全鏈條關(guān)鍵技術(shù)體系，并分析了多視角下的關(guān)聯(lián)互動(dòng)關(guān)系。

規(guī)?；`活資源虛擬電廠將成為新型電力系統(tǒng)中可調(diào)節(jié)資源的重要組成部分，本文為虛擬電廠服務(wù)新型電力系統(tǒng)構(gòu)建提供基礎(chǔ)理論支撐。由于虛擬電廠技術(shù)仍處于起步示范階段，理論框架和技術(shù)體系仍不健全，技術(shù)應(yīng)用與示范經(jīng)驗(yàn)仍待總結(jié)，在未來(lái)工作中將仍需要進(jìn)一步歸納理論研究、技術(shù)難點(diǎn)和示范成效，以形成閉環(huán)賦能的虛擬電廠理論范式。