解读国网浙江省电力有限公司裘愉涛：虚拟电厂与大电网三道防线的关系探讨PPT

三道防线是什么：从正常运行到防止崩溃

材料的起点是《电力系统安全稳定导则》确定的三级安全稳定标准。第一级要求保持稳定运行和正常供电，第二级允许损失部分负荷但保持稳定运行，第三级则是在系统不能保持稳定运行时必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。这三条标准分别对应三道防线。

第一道防线是预防性控制和继电保护，通过合理安排电网运行方式、留足有功无功备用、避开不可控拓扑结构来满足N-1要求，故障时由继电保护有选择地快速切除故障设备。第二道防线是稳控系统，判出稳定事故后按预定策略切机、回降新能源、调制直流功率或切除受端负荷，目标是保证电网稳定性前提下使负荷损失最小。

第三道防线由参数越限启动，多为就地分散配置，主要包括失步振荡和解列、低频减载、过频切机、低压减载。大电网不允许失步状态持续，一般在1—2个振荡周期内就要解列成两个各自能保持同步的电网，低频减载则要在频率下降时准确可靠切除负荷，防止系统瓦解。

新型电力系统给第三道防线带来什么挑战

材料明确指出，随着分布式新能源大规模从低压电网接入，大量馈供负荷线路变成电源送出线路，传统离线计算的频率电压控制方案负荷控制率下降。新能源输出的不完全可控性，在一定程度上改变了原有潮流流向、潮流分布和系统惯量，带来了更严重的频率稳定性问题。

从材料展示的仿真结果看，低频减载轮次动作时，100%和88%负荷控制率下的电网频率表现存在差异，说明新能源出力波动已经影响到防线动作效果。这不再是单纯的设备问题，而是整个控制方案的设计前提发生了变化。

新型配电网的第三道防线建设，已经不是简单加装或更换装置的问题，而是要从控制理念上重新回答“切多少、切哪里、什么时候切”的问题。这也正是演讲后续讨论浙江探索的现实背景。

低频减载技术现状：三个“不适应”

材料用一页篇幅概括了低频减载的技术现状。目前的装置仅判断系统频率，按预定切负荷方案动作，切负荷量依赖离线整定。装置未实时采集数据并上传，在线监测能力差，设计时未考虑源荷频率特性的自适应减载策略，不能动态设置减载判据，计算切负荷量误差较大，自适应能力差。

更具体的隐患在于，即使配电线路处于向系统反送有功功率状态也同样切除，这种情况可能加剧系统有功功率缺额，造成频率进一步降低。含源量不断上升，以分布式光伏和风电为主的分布式电源输出功率不稳定，忽视配电线路负荷特性会导致功率缺额估算与实际值误差较大。

低频减载按预定方案盲切，而配电线路的源荷状态已经实时变化，这个错位是当前技术现状的核心矛盾。材料虽然没有展开对策，但已经把问题指向了实时感知和自适应判据两个方向。

电网频率防线建设现状：四重困难

材料以杭州、萧山为例，具体说明了频率防线建设面临的困难。杭州近几年分布式光伏装机年均增长80万千瓦，提前两年完成十四五“光伏倍增计划”，桐庐区域新能源渗透率接近35%，配网线路中有光伏接入的占比52%，低频减载配置分路含源量不断上升，光伏大发时段甚至出现荷源转换。

专业管理方面，萧山区域内工业用户负荷占比超过45%，但接近25%的用户内部安装有分布式光伏或储能设备，电网下送负荷随天气和储能充放电时间随机波动，频率防线部分时段仍可能处于欠防状态。管理人员主要凭工作经验估算防线配置，离线化管理模式下不易察觉供电线路频繁变动导致的配置失效问题。

民生用电保障方面，杭州2023年底跻身超大城市行列，民生用电占比32.8%，高于全省10.3个百分点；全域现有不涉及民生用电的线路占比11.6%，负荷占比仅为6%，低于低频减载前两轮的配置要求，并且随着产业结构优化这一比例还将持续下降8.8%。

这三方面困难叠加起来，意味着频率防线既要守住大电网安全生命线，又要兼顾民生用电底线，传统粗放模式已经难以满足设防要求。

浙江探索：从组织模式到四项具体做法

面对上述困难，材料介绍了浙江的频率防线建设探索。组织管理模式上构建省地县一体化，工作机制从源、网、荷、储等要素管控到目标管控，通过发展、建设、调度、运检、营销等部门开展全方位协同，实现溯源光伏切荷留源、前移配置精准切路、精细管理协同配置、低频响应等效替代。

技术手段上建设频率防线全景智能管控平台，采用数字赋能实现对防线运行状态的集中监视、智能研判和精准控制，并根据实时负荷自动调整防线设置，智能辅助提升管理效率。平台追求可观、可控、可调。

具体做法有四项。做法一是溯源分布式新能源实现切荷留源，通过严把分布式光伏入网关、精细化溯源低频减载功率方向判据、闭锁功率倒送，保障分布式电源故障穿越能力。做法二是前移配网低频配置实现精准切路，把低频减载配置由变电站低压侧前移至配网分支线环网柜，统筹配网故障自愈与电网安全防御建设，实现馈线自动化与频率防线协同运行，对民生负荷和非民生负荷精准区别切除。

做法三是精细化负荷管理，对内细化负荷管理措施，避免保供情况下各类负荷侧措施交叉造成低频减载防御能力下降，对外同质化管理用户资源，促使高电压等级用户承担电力系统安全责任，同时标准先行、机制创新、加强沟通。做法四是一能多用，探索将储能纳入电网频率防线建设，利用微秒级同步控制算法和毫秒级响应，在大电网功率缺额故障情况下等效替代低频减载容量。

虚拟电厂如何参与三道防线

材料后半部分转向虚拟电厂。虚拟电厂对分布式资源的聚合形成对外提供电能量或辅助服务的“电厂”，实现电源侧多能互补和负荷侧灵活互动，向电网提供电能或调峰、调频、备用等辅助服务。其负荷调度特性将负荷也作为提供平衡能力的资源来看待，实现供需动态平衡。

但现状并不乐观。目前所建设的虚拟电厂，所能聚合的资源和真正可调控的资源，只是负荷侧资源的0.1%～3%，电网企业目前只是出于电网安全考虑自己聚合了少量可控负荷，一方面是“掐尖”，把时间概率最小的尖峰负荷进行聚合，另一方面是“兜底”，这部分聚合负荷只是在极端不平衡的时段才调控。虚拟电厂对负荷资源的调度仅停留在日前优化调度层面。

在控制属性上，材料提出负荷资源池的资源调节能力和质量决定虚拟电厂完成调度指令的能力，资源本身应具备公共控制属性，既可以接收调度端控制管理指令，参与电力市场和调峰调频等辅助服务，也应可以响应第二道防线、第三道防线的紧急控制手段。

准确需要实时感知、测量虚拟电厂负荷资源池的可调度状态和容量，快速则需要虚拟电厂具备快速响应电网异常状态的紧急控制手段。

技术思路上，材料提出台区虚拟聚合减载终端，按区域设置，接收低频减载指令后计算需切量，对负荷、电源、储能进行控制，通过站域自治—区域协同实现自治式保护控制策略。信息通信方面提出本地加远程两级通信架构，关注时延控制、安全可靠接入、性能与效率兼顾。配电网则需从资源评估与整合、网络拓扑优化、控制策略设计、源网荷储协同调控等方面与虚拟电厂协同融合。

未来定位与总结展望

材料最后讨论了虚拟电厂的角色定位。当前建设思路上明显出现两种思路，一种以负荷资源聚合为主导，参与电网和电力市场互动，非实时、配网为主、调峰需求；另一种以省调调度需求优先，机组考核和接入条件应满足省调要求。材料引用深圳2024年6月发布的《深圳市支持虚拟电厂加快发展的若干措施》，说明政府视角下虚拟电厂可作为城市新兴产业板块，形成分布式能源资源的整体产业生态。

总结部分提出，新型电力系统的电网格局、电源结构和系统特性发生变化，对传统认识方法、防御理念、控制技术需要提升和创新，三道防线的内涵和功能需随之发展和丰富。电网正从单向逐级输电为主向交直流混联大电网、有源配用电网和可调节负荷的多向能源互联网转变，源随荷动的实时平衡模式正转向源网荷储协同互动模式。

材料强调，要充分挖掘各类电源和负荷的调控能力，送端电网发展全景状态感知和监控技术，受端电网实现主网故障后配用电网内各类可控资源精准、有序协调控制，降低对企业生产和居民生活的影响。将三道防线延伸至配用电网，特别是有关配用电网，实现输—配—用电网一体化协同控制，通过大电网和配用电网协同控制、源网荷储友好互动，实现电力电量平衡、新能源高效消纳和全网安全稳定、经济运行。

这组数据集中反映了杭州频率防线面临的现实条件。分布式光伏装机年均增长80万千瓦，提前两年完成十四五光伏倍增计划，说明新能源接入速度很快。桐庐新能源渗透率接近35%，配网线路有光伏接入的占比达到52%，意味着超过一半的配网线路存在电源反送的可能。 民生用电方面，杭州民生用电占比32.8%，高于全省10.3个百分点，不涉及民生的线路只占11.6%、负荷只占6%，低于低频减载前两轮的配置要求，而且这一比例预计还将持续下降8.8%。萧山工业用户负荷占比超过45%，但接近25%的用户内部安装有分布式光伏或储能。这些数字共同说明一个事实：可用于低频减载前两轮动作的非民生负荷空间正在持续收窄。

这组数据把虚拟电厂当前能力与电网防御需求放在同一张表里。虚拟电厂可调控资源只占负荷侧资源的0.1%～3%，而调度要求中负荷终端占比不应低于80%。这个差距说明，大量负荷资源还没有被有效聚合和可观可测。 更值得关注的是时间尺度。恢复拉闸线路重新送电需要30~60分钟，地区发用电重新平衡需要10~30分钟，电网潮流控制需要1~10分钟，电网频率稳定性控制需要10~20秒，而电网三级主动防御要求小于1秒。虚拟电厂目前停留在日前优化调度和分钟级控制，与第三道防线秒级甚至毫秒级的动作要求之间，存在明显的响应速度缺口。