虚拟电厂VPP核心平台PRD需求文档1. 文档概述一句话大白话虚拟电厂VPP就是“没有烟囱、没有发电机的电厂”靠一套软件平台把一堆分散的光伏、储能、充电桩、工厂可调节负荷“拼成一个大电网资源”像真电厂一样给电网调峰、调频、填谷同时靠这些服务赚钱。再通俗点举例子传统电厂一个大厂房几台大发电机集中发电电网说“多发点/少发点”它直接调。虚拟电厂资源你家屋顶光伏、小区储能电池、商场空调、一排排充电桩、工厂可停产的生产线——都是零散的小设备。平台一套软件像“电力版滴滴”把这些小设备的数据全收上来统一算、统一管、统一调度。干活用电高峰比如夏天中午开空调电网缺电→虚拟电厂让储能放电、充电桩降功率、商场空调调低一点、工厂错峰生产→相当于“发了电”帮电网顶上去。用电低谷比如深夜电用不完→虚拟电厂让储能充电、充电桩多充、光伏发的电存起来→把多余电“存住”避免浪费。赚钱帮电网调峰、调频、填谷电网给服务费参与电力市场交易赚差价用户比如工厂、充电桩业主也能分点钱。核心特点好记没实体没有厂房、没有大发电机全靠软件网络。聚零散把光伏、储能、充电桩、可调负荷聚成一个“大资源包”。能调度电网说“要1000kW调峰”它能精准指挥一堆小设备一起动作像一个电厂在出力。能赚钱帮电网稳运行、消纳新能源靠服务和交易赚钱用户也能分收益。一句话总结虚拟电厂电力世界的“拼单代驾”把零散电力资源“拼单”成大能力帮电网“代驾”调平衡大家一起赚钱。1.1 文档目的本文档明确虚拟电厂VPP核心平台的产品需求包括产品目标、功能范围、用户角色、核心功能、非功能需求、交互要求等作为产品设计、开发、测试、验收的唯一依据确保各方对产品认知一致保障产品落地符合业务实际与合规要求。1.2 文档范围覆盖虚拟电厂核心平台全生命周期需求包括数据采集与监控、预测与优化、控制与执行、市场交易与结算、运营管理、通信与数据交互等核心模块不包含终端硬件智能电表、边缘网关等的硬件设计与生产仅明确平台与终端的对接需求。1.3 术语定义VPPVirtual Power Plant虚拟电厂通过先进的通信技术和软件系统将分布式电源、可调负荷、储能等分散资源聚合起来实现资源的统一调度、优化运行和市场交易具备发电、调峰、调频等电力系统服务能力。聚合商负责整合各类分布式资源接入VPP平台参与电力市场交易和电网调度的主体。可调负荷可根据电网调度指令或市场信号灵活调整用电功率、用电时间的负荷资源如工商业空调、充电桩等。AGCAutomatic Generation Control自动发电控制通过平台自动下发指令调节资源出力维持电网频率稳定。需求响应负荷侧资源根据电网需求或价格信号主动调整用电行为获取收益的服务模式。时序数据库用于存储VPP平台采集的实时功率、电压、电流等时序数据的专用数据库如InfluxDB、TDengine。1.4 参考文档国家《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》地方虚拟电厂发展实施细则及并网规范电力监控系统安全防护规定等保三级相关标准电力系统通信协议标准DL/T 645、DL/T 476、IEC 60870-5-104等虚拟电厂需求清单前置需求文档2. 产品概述2.1 产品目标合规目标满足国家及地方虚拟电厂政策要求具备并网、调度、交易等合规资质符合网络安全等保三级标准。功能目标实现分布式资源电源、负荷、储能的可观、可测、可调、可控具备实时监控、优化调度、市场交易、运营管理等全流程功能。性能目标保障系统响应速度、可靠性、数据精度满足电网调度和市场交易的实时性要求系统可用率≥99.9%。商业目标支撑聚合商实现资源收益最大化降低运营成本助力用户参与电力市场交易、获取辅助服务收益实现投资回收期≤3-5年。2.2 产品定位本产品是虚拟电厂的核心中枢面向聚合商、电网调度机构、电力交易中心、资源业主工商业用户、储能运营商、光伏/风电运营商提供资源聚合、调度优化、市场交易、运营管理一体化解决方案打通“资源-平台-电网-市场”的全链路成为虚拟电厂高效运行的核心支撑工具。2.3 用户角色及核心需求用户角色核心职责核心需求聚合商运营人员资源管理、调度操作、市场投标、运营监控1. 实时监控所有接入资源的运行状态2. 制定优化调度计划下发控制指令3. 参与电力市场交易和需求响应4. 统计收益、生成运营报表5. 管理资源台账和用户协议。电网调度人员VPP调度指令下发、运行状态监控、安全校核1. 查看VPP总出力、调节能力等实时数据2. 下发调峰、调频等调度指令3. 校验VPP调度计划的安全性4. 接收VPP运行告警和反馈。电力交易人员市场投标、出清结果查看、结算对账1. 参与电能量市场、辅助服务市场投标2. 查看市场出清结果和调用记录3. 进行电量、服务费结算对账4. 生成交易报表。资源业主用户查看自身资源运行数据、收益明细1. 查看自身资源的功率、运行状态等数据2. 查看参与虚拟电厂的收益明细3. 接收平台下发的调节指令可选4. 管理自身资源档案。系统管理员系统配置、权限管理、运维监控、故障处理1. 配置系统参数、通信协议、接口对接2. 管理用户角色和权限3. 监控系统运行状态处理故障告警4. 进行数据备份、系统升级和维护。3. 核心功能需求3.1 资源聚合与接入模块3.1.1 资源档案管理功能描述支持分布式光伏、风电、可调负荷、储能等各类资源的档案录入、编辑、删除、查询建立完整的资源台账。核心需求录入字段资源名称、类型电源/负荷/储能、装机容量/额定功率、并网点位置、权属信息、设备型号、铭牌参数、调节特性、通信协议、接入时间等。操作权限聚合商运营人员可编辑、查询自身管理的资源系统管理员可查看所有资源无编辑权限除系统配置类字段。查重功能支持资源唯一标识如并网点编号查重避免重复聚合。导入导出支持Excel批量导入/导出资源档案方便批量管理。验收标准资源档案录入完整查重有效导入导出无异常权限控制准确。3.1.2 资源接入对接功能描述支持各类资源终端光伏逆变器、储能BMS、智能电表、充电桩平台等的接入实现协议转换和数据互通。核心需求协议支持兼容DL/T 645、DL/T 476、IEC 60870-5-104、MQTT、Modbus、OPC UA等主流电力通信协议支持协议自定义配置。接入方式支持有线电力专网/光纤、无线5G/4G两种接入方式支持主备双链路冗余保障通信稳定性。边缘计算对接支持与边缘网关对接实现现场数据预处理、协议转换、本地控制和断网自治断网情况下可本地执行预设调度策略。接入测试提供接入测试功能验证终端与平台的通信连通性、数据传输准确性。验收标准各类终端可正常接入协议转换准确数据传输稳定断网情况下本地自治功能正常。3.2 数据采集与监控模块SCADA3.2.1 实时数据采集功能描述实时采集所有接入资源的运行数据、设备状态和告警信息存储至时序数据库为后续调度、分析提供数据支撑。核心需求采集内容发电功率、用电负荷、储能SOC/SOH、电压、电流、频率、设备运行状态正常/故障/离线、告警事件设备故障、数据异常等。采集频率实时数据功率、电压等采集周期≤5s常规数据SOC、设备状态等采集周期≤15min可自定义配置采集频率。数据质量数据完整率≥99.9%数据时延≤200ms数据精度±0.2%支持数据异常检测如跳变、缺失并触发告警。数据存储时序数据存储时长≥3年支持历史数据查询和导出告警数据、运行日志存储时长≥5年。验收标准数据采集及时、准确异常检测有效历史数据可正常查询和导出存储时长符合要求。3.2.2 可视化监控功能描述通过可视化界面直观展示虚拟电厂整体运行状态、资源分布、实时数据和告警信息支持多维度查看和操作。核心需求GIS地图可视化展示所有资源的地理分布、并网点位置、运行状态用不同颜色区分正常/故障/离线点击资源可查看详细数据。实时看板展示VPP总出力、总负荷、储能总SOC、调节容量、当前告警数量等核心指标支持指标自定义配置。曲线展示支持实时曲线、历史曲线日/周/月/年展示可选择单个或多个资源的功率、电压等数据进行对比查看支持曲线缩放、导出。告警看板展示所有告警事件按告警级别紧急/重要/一般分类支持告警查询、筛选、确认和处理处理后记录处理日志。验收标准可视化界面流畅数据实时更新GIS地图定位准确曲线展示清晰告警处理流程顺畅。3.3 预测与优化模块3.3.1 功率预测功能描述基于历史数据、气象数据、负荷特性等对分布式光伏/风电出力、可调负荷进行超短期、短期预测为调度计划编制提供依据。核心需求预测类型光伏出力预测、风电出力预测、负荷预测工商业负荷、充电桩负荷等。预测周期超短期预测15min-4h、短期预测1-7天支持预测周期自定义。预测精度负荷、新能源功率预测误差5%支持预测结果修正人工修正/自动修正记录预测偏差用于模型优化。气象数据对接支持对接第三方气象平台获取风速、光照、温度等气象数据提升预测精度。验收标准预测结果准确误差符合要求预测周期可自定义气象数据对接正常偏差记录完整。3.3.2 优化调度功能描述基于预测数据、市场价格、电网调度要求制定VPP整体优化调度计划实现资源的最优组合和运行最大化收益、最小化成本。核心需求调度目标支持多目标优化收益最大、成本最小、偏差最小、环保最优等可自定义调度优先级。调度场景支持削峰填谷、调频AGC、调峰、备用、无功优化、需求响应等多种调度场景可切换调度模式。计划编制支持日前计划提前24h编制、日内计划每15-60min更新、实时计划秒级/分钟级调整编制过程中进行安全约束校验电压、频率、功率限制等。资源组合根据各资源的调节特性、成本、收益自动优化资源组合方案明确各资源的出力/负荷调整计划。验收标准调度计划编制合理符合安全约束能够实现预设调度目标支持多场景切换计划更新及时。3.4 控制与执行模块3.4.1 指令下发与执行功能描述根据调度计划或电网调度指令向各资源终端下发控制指令实时监控指令执行情况形成闭环控制。核心需求指令类型功率设定点、调节步长、启停指令、负荷转移指令等支持手动下发和自动下发两种模式。响应速度实时控制指令下发时延≤30s调节精度±1%分钟级调度指令下发时延≤5min执行反馈时延≤10s。闭环控制指令下发后实时接收终端执行反馈对比实际执行结果与指令要求若存在偏差自动修正指令或触发告警。优先级控制支持指令优先级设置紧急调度指令市场交易指令常规调度指令高优先级指令可中断低优先级指令。验收标准指令下发及时执行反馈准确闭环控制有效响应速度和调节精度符合要求优先级控制正常。3.4.2 安全约束控制功能描述在指令下发和执行过程中对资源运行状态、电网参数进行实时监测避免违规操作和设备故障保障系统安全稳定运行。核心需求参数限制设置电压、频率、功率、储能SOC等安全阈值当参数超出阈值时自动停止指令执行触发告警并采取应急措施如紧急停机、负荷切除。防误操作设置操作权限校验、指令双重确认紧急指令除外避免误下发、误操作。应急处置支持紧急停机、负荷快速切除等应急指令应对电网突发故障保障电网和设备安全。验收标准安全阈值设置合理参数监测实时防误操作有效应急处置及时无安全违规风险。3.5 市场交易与结算模块3.5.1 市场交易管理功能描述支持VPP参与各类电力市场交易包括电能量市场、辅助服务市场、需求响应等实现投标、出清、调用全流程管理。核心需求电能量市场支持中长期合约交易、现货交易日前/日内/实时、绿电交易、差价合约交易可查看市场价格、提交投标报价、查看出清结果。辅助服务市场支持调频AGC、调峰、备用、无功、黑启动等辅助服务投标查看调用记录、考核结果获取辅助服务收益。需求响应支持邀约型、竞价型需求响应可接收电网需求响应邀约提交响应能力报价查看响应结果和补贴金额。交易记录自动记录所有交易行为、出清结果、调用记录支持查询、筛选、导出用于后续结算和分析。验收标准市场交易流程顺畅投标、出清、调用记录完整可正常对接电力交易平台交易数据准确。3.5.2 结算与计费功能描述基于交易记录、调用数据、考核结果实现电量、服务费的结算计算支持收益分成、对账、发票管理等功能。核心需求结算计算自动计算电能量交易收益、辅助服务收益、需求响应补贴扣除偏差考核费用、运维成本等生成结算明细。收益分成支持按预设比例聚合商与资源业主进行收益分成自动计算各方收益金额生成分成明细。对账管理支持与电力交易中心、资源业主进行对账对比双方数据处理对账差异生成对账报表。发票管理支持结算金额开票申请、发票录入、发票查询关联结算明细实现发票全流程管理。报表导出支持结算报表、收益报表、分成报表等导出格式包括Excel、PDF可自定义报表模板。验收标准结算计算准确收益分成合理对账流程顺畅发票管理规范报表导出无异常。3.6 运营管理模块3.6.1 用户与权限管理功能描述管理平台所有用户分配用户角色和操作权限保障平台操作安全实现精细化权限控制。核心需求用户管理支持用户注册、登录、编辑、禁用、删除录入用户基本信息姓名、联系方式、所属单位等。角色管理预设系统管理员、聚合商运营人员、电网调度人员、交易人员、资源业主等角色支持自定义角色分配操作权限。权限控制基于角色分配权限细化到具体功能模块如资源管理、调度操作、结算管理等支持权限修改和回收。登录安全支持密码加密存储、密码复杂度要求、登录失败锁定连续5次失败锁定30分钟、单点登录可选。验收标准用户管理操作正常角色权限分配合理权限控制有效登录安全机制完善。3.6.2 设备与运维管理功能描述管理所有接入平台的设备监控设备运行状态制定运维计划处理设备故障保障设备正常运行。核心需求设备台账记录设备型号、安装时间、维修记录、备件信息、使用寿命等支持设备信息查询和编辑。运维计划支持制定设备定期巡检计划、维修计划设置计划执行时间、负责人发送运维提醒。故障处理接收设备故障告警生成运维工单分配给运维人员跟踪工单处理进度记录处理结果形成故障处理台账。寿命评估基于设备运行数据对储能、光伏逆变器等设备进行寿命评估提前预警设备老化风险。验收标准设备台账完整运维计划可正常制定和执行故障工单处理流程顺畅寿命评估准确。3.6.3 报表与分析功能描述自动生成各类运营报表、分析报表支持多维度数据分析为运营决策提供支撑。核心需求常规报表生成运行日报、月报、年报包含VPP总出力、负荷、储能状态、告警数量、交易收益等核心指标。分析报表生成收益分析、资源利用率分析、响应成功率分析、预测偏差分析等报表支持图表展示柱状图、折线图、饼图等。自定义报表支持用户自定义报表模板选择报表指标、时间范围生成个性化报表。数据分析支持多维度筛选时间、资源类型、交易类型等对比分析不同时期、不同资源的运行和收益情况提供数据洞察。验收标准报表生成及时、准确图表展示清晰支持自定义报表和多维度分析数据导出无异常。4. 非功能需求4.1 性能需求响应速度实时控制指令下发时延≤30s执行反馈时延≤10s分钟级调度计划编制时延≤5min日前计划编制时延≤24h页面加载时延≤2s数据查询时延≤3s报表生成时延≤10s。可靠性系统可用率≥99.9%年故障次数≤3次单次故障修复时间≤4h支持故障冗余备份关键模块数据采集、指令下发支持主备切换数据完整率≥99.9%无数据丢失、篡改情况。并发能力支持同时接入≥1000个资源终端同时在线用户≥50人支持100条/分钟指令下发无卡顿、崩溃情况。预测精度负荷、新能源功率预测误差5%超短期预测偏差可实时修正。4.2 安全需求网络安全符合网络安全等级保护三级标准支持网络隔离生产网/管理网/外网防止跨网攻击支持防DDoS攻击、入侵检测、漏洞扫描定期进行安全检测和升级。数据安全数据传输加密采用TLS 1.3、国密SM1/SM2/SM3/SM4等加密方式保障数据传输安全数据存储加密敏感数据用户信息、交易数据加密存储防止数据泄露数据备份与恢复支持定时自动备份每日备份、手动备份备份数据存储≥3份支持快速恢复恢复时间≤1h隐私保护严格保护用户隐私和资源数据不泄露未授权信息符合数据隐私相关法规。操作安全支持操作日志记录所有用户操作、指令下发、数据修改等日志存储≥5年可追溯、可审计支持指令双重确认、权限校验防止误操作和恶意操作。4.3 兼容性需求浏览器兼容支持Chrome最新版本、Edge最新版本、Firefox最新版本页面显示正常功能无异常。系统兼容支持Windows Server 2019及以上版本、LinuxCentOS 8及以上数据库兼容MySQL 8.0及以上、InfluxDB 2.0及以上、TDengine 3.0及以上。接口兼容支持与电网EMS系统、电力交易平台、第三方气象平台、用户ERP系统对接接口协议可自定义适配。4.4 可扩展性需求功能扩展支持新增资源类型如氢能、虚拟储能、新增市场交易模式、新增调度场景无需大规模修改系统架构。容量扩展支持资源终端接入数量、用户数量、数据存储容量的扩展可通过集群部署、扩容等方式提升系统容量。接口扩展支持新增接口类型可快速对接新的第三方平台和终端设备接口开发周期≤15天。4.5 易用性需求界面设计简洁、直观操作流程清晰符合电力行业用户操作习惯减少学习成本支持自定义界面布局部分模块。操作便捷常用功能如实时监控、指令下发、报表导出可快速访问支持批量操作资源导入、指令批量下发等。帮助支持提供在线帮助文档、操作指引关键操作步骤有提示支持告警提醒、操作提醒帮助用户及时处理相关事项。5. 接口需求5.1 内部接口模块间接口各核心模块资源聚合、数据采集、调度优化、交易结算等之间的接口实现数据互通和功能联动接口响应时延≤1s数据传输成功率≥99.9%。数据库接口平台与时序数据库、关系数据库的接口支持数据读写、查询、删除等操作接口稳定无数据丢失。5.2 外部接口电网调度接口与电网EMS系统对接实现调度指令接收、运行数据上报、安全校核数据交互支持IEC 60870-5-104等协议。电力交易接口与电力交易平台对接实现投标报价、出清结果接收、交易数据上报、结算数据交互支持API/SDK对接。终端设备接口与光伏逆变器、储能BMS、智能电表、边缘网关等终端对接实现数据采集和指令下发支持DL/T 645、MQTT等协议。第三方接口与气象平台对接获取气象数据与支付平台对接支持收益结算支付与发票平台对接实现发票管理接口兼容主流第三方平台。5.3 接口规范接口协议明确各接口的通信协议、数据格式、字段定义确保接口对接标准化。接口安全外部接口支持加密传输、身份认证防止未授权访问和数据泄露。接口监控支持接口运行状态监控接口异常时触发告警记录接口调用日志便于排查问题。6. 交互与原型需求6.1 整体交互原则一致性界面布局、操作流程、按钮样式、图标等保持一致提升用户体验。反馈性用户操作后如点击按钮、下发指令及时给出反馈如加载提示、操作成功/失败提示。可撤销支持误操作撤销如指令下发后未执行前可撤销减少操作风险。导航清晰支持面包屑导航、侧边栏导航用户可快速定位当前页面切换不同功能模块。6.2 核心页面原型要求登录页面支持账号密码登录、验证码登录包含忘记密码、注册入口登录失败提示明确。首页实时监控看板展示核心指标、GIS地图、实时曲线、告警信息支持快速跳转至各功能模块。资源管理页面支持资源列表查看、新增、编辑、删除资源详情页面展示资源实时数据和历史数据。调度优化页面展示预测结果、调度计划支持调度模式切换、计划编辑、指令下发。市场交易页面展示市场价格、投标记录、出清结果支持投标报价操作。结算管理页面展示结算明细、收益分成、对账记录支持报表导出、发票管理。7. 实施与验收需求7.1 实施计划需求调研与方案设计1-2个月明确用户详细需求完成系统架构设计、数据库设计、接口设计。开发实现3-4个月完成各核心模块开发、接口开发、前端页面开发进行单元测试。联调测试1个月完成模块间联调、外部接口联调、系统集成测试、性能测试、安全测试。试运行1个月部署系统接入部分资源进行试运行收集用户反馈优化系统问题。正式上线1周完成系统部署、数据迁移、用户培训正式投入使用。优化迭代长期根据用户需求和市场变化持续优化系统功能提升系统性能。7.2 验收标准功能验收所有核心功能符合本文档需求无功能缺失、异常操作流程顺畅。性能验收响应速度、可靠性、并发能力、预测精度等符合非功能需求要求。安全验收通过网络安全等保三级测评数据安全、操作安全符合需求无安全漏洞。接口验收内部接口、外部接口对接正常数据传输准确、稳定接口响应符合要求。文档验收提供完整的技术文档系统设计文档、接口文档、测试报告、用户手册等。8. 风险与应对措施风险类型风险描述应对措施技术风险资源终端协议多样对接难度大系统并发量过高导致卡顿、崩溃。1. 提前调研终端协议制定标准化对接方案支持协议自定义配置2. 采用集群部署、负载均衡技术提升系统并发能力3. 进行充分的性能测试优化系统架构。合规风险不符合国家及地方虚拟电厂政策、电网调度规范无法并网和参与市场交易。1. 项目初期对接电网调度机构和相关部门明确合规要求2. 系统设计严格遵循政策和规范提前进行合规性审核3. 及时跟进政策更新调整系统功能。数据风险数据采集不及时、不准确影响调度和交易决策数据泄露、篡改。1. 优化数据采集机制增加数据异常检测确保数据质量2. 采用加密传输、加密存储、数据备份等措施保障数据安全3. 建立数据审计机制追溯数据操作记录。运营风险用户操作不熟练导致误操作系统故障无法及时处理影响VPP运行。1. 提供全面的用户培训、操作手册和在线帮助降低操作难度2. 建立7×24小时运维团队及时处理系统故障建立故障应急方案3. 优化系统易用性减少误操作风险。9. 附则9.1 文档更新本文档将根据产品需求变更、政策调整、技术升级等情况及时更新更新后需通知相关方确保各方使用最新版本文档。9.2 责任说明本文档明确的需求为产品开发、测试、验收的核心依据若因需求理解偏差导致产品不符合实际业务需求由产品方、开发方、需求方共同协商解决。9.3 生效日期本文档自发布之日起生效。