虚拟电厂「聚沙成塔」 支撑城市能源安全低碳转型
作者／ IT时报记者 潘少颖
编辑／ 潘少颖 孙妍
高楼大厦如何从「负荷大户」成为「发电大户」？
通过虚拟电厂控制系统对大厦各楼层中央空调的预设温度、风机转速、送风量等参数进行柔性调节，既保证大厦处于合适的温度，又能为电网释放超过100千瓦的电能。 几百幢这样的大厦，能释放几万千瓦的电能，这相当于新建一个发电厂。 2019年黄浦区出成功建成首个商业建筑虚拟电厂，今年又出台了全国首部商业建筑虚拟电厂技术文件和运营导则。目前，黄浦区聚合了超过150幢商业建筑约60MW的柔性响应资源，并试点接入了6个居民社区和3个电动车充电平台，累计参与削峰填谷调整电量达60万千瓦时。
不仅是高楼大厦，一个小小的充电桩也可以「反哺」电网。上海外高桥的富特北路充电站，5台V2G充电桩实现了电动汽车与电网之间的双向能量流动和交换，通过按需充电和放电，缓解负荷高峰期电力供应紧张的问题。
持续高温天气的侵袭，对上海电力系统的稳定运行构成了严峻考验，而虚拟电厂在保障电力供应、缓解用电压力方面的巨大潜力逐渐显现。
在8月8日举行的2024虚拟电厂（上海）高峰论坛上，上海市发展和改革委员会副主任朱明林表示， 今年迎峰度夏上海用电负荷三创新高，达到4030万千瓦，虚拟电厂可调能力超过70万千瓦。 在上海这样一个超大型城市，更加需要发展虚拟电厂来推动「源网荷储」高效互动，破解资源瓶颈和保供调峰矛盾，支撑城市能源安全低碳转型。
「虚」中藏实 「大户」来供电
连日酷热「烤」验下，8月2日中午，上海电网负荷首次突破4000万千瓦关口。虚拟电厂虽然是「虚」的，但发出的电却是「实」的，像电力的「智能管家」。
【IT时报】记者从论坛上了解到，国网上海市电力公司今夏先后组织了25次虚拟电厂削峰实测调用，经全域最大响应能力测试验证，其能力已相当于一台大型火电机组。8月7日，国网上海市电力公司完成了迎峰度夏期间全市最大规模的虚拟电厂快速削峰能力验证，最大响应负荷突破历史纪录，达到70.43万千瓦，创下调控能力新高峰。
目前，上海已聚集虚拟电厂资源共1600多户。 始建于1911年的闸北电厂，是一个拥有逾百年历史的传统电厂。2023年4月，闸北电厂从资源聚合、平台建设、运行实践三个层面开展虚拟电厂工作，在今年7月9日的上海市迎峰度夏实测验证中，闸北电厂成为最大响应负荷达到23万千瓦级的虚拟电厂。此外，闸北电厂打造了虚拟电厂平台标准化示范样板，该平台对上与市级虚拟电厂电力交易平台、市负管中心虚拟电厂运行管理监控平台实现业务互动，对下聚合各类用户侧的可调资源，已完成储能、空调、数据中心柴发等资源典型场景接入，实现可观、可测、可调、可控。
上海闸电东海电力工程有限公司副厂长黄志坚告诉【IT时报】记者， 目前虚拟电厂接入了650家用户资源，主要有非连续生产企业、楼宇空调、充换电设施等，最大可调容量达31.7万kW。 「以楼宇空调为例，我们构建了空调负荷资源库，开展各类空调的识别监测和可调节能力评估，对部分具备柔性调节、刚性控制能力的空调负荷，监控空调分路测量数据，制定调控方案。」
「化工企业蓄能资源主要包括电能、热能和中间化学原料储存罐等，这些资源普遍具有体量大、快速、精准调节的特点，是优质的虚拟电厂可调资源。」在闸北虚拟电厂的650家用户中，聚合物生产商科思创是其中的「大户」，在今年7月初曾为上海的电网贡献了2万千瓦的电。黄志坚向【IT时报】记者介绍，科思创原料罐最高位置至最低位置的空间即为可调范围，最长的一次调用了3个小时，而且不会对企业正常生产造成影响。
界限「模糊」 电力用户也是生产者
在新型电力系统下，在虚拟电厂建设过程中，电力用户与电力生产者的角色界限变得「模糊」，电力用户也是电力生产者。上海市经信委经济运行处（电力处）副处长辛磊夫介绍， 目前上海已培育虚拟电厂经营主体24家，接入规模、实际调用能力均居全国城市首位。
上海第一批虚拟电厂负荷聚合商电管家从今年迎峰度夏以来，参与了20余次的负荷响应，响应负荷近500MWH。在电管家的后台系统，可以进行用户负荷实时数据监测，配合监控电表覆盖所有关键设备，采集设备的运行数据，反映设备的实时状态和运行功率。
张江金科中心是微电网示范园区，车棚顶部、变电站的屋顶以及部分楼宇周围的空地，均被高效利用，铺设了光伏板并配置了储能系统。电管家集团股份有限公司创始人邵忠介绍，利用金科中心空间，电管家建设了总容量达1.2MW的光伏发电系统，改造了1.0MW的车位充电桩，在空地中投入1.6 MWH的储能设备，金科中心最大响应效果为2.0MW。
为了实现园区能源的高效管理与智能调控，电管家还对所有新能源并网接点、变电站出线实施了电力远程监控，并搭建起先进的数字化平台，成功构建了一个园区级的智能微电网系统，实现光伏发电的最大化利用。
在电动汽车保有量与充电桩数量均占全国第一的上海，电动汽车也是不可忽略的优质可调资源。2024年上海市为民办实事项目提出完成1万个居民社区私人存量充电桩智能化，其中1000个为具有V2G（Vehicle-to-Grid，车辆到电网）功能的充电桩。 在电网负荷低谷时，电动汽车可以储存来自电网的多余电能；而当高峰时段电网需要额外电力支持时，电动汽车又能将储存的电能回馈给电网，车主也可以获得相应的收益。
电动汽车「放电」会给车主带来「电量焦虑」吗？智能充放电系统会根据用户的用车计划和放电需求设置合理充放电策略，既保证用车需求，也让车主获得相应收益。富特北路充电站也参与了7月的电网需求响应，通过电动汽车向电网反向送电，实现「削峰」作用。
上海电力交易中心预计，至2028年全市私人V2G充电桩数量将达到10万个，若每个充电桩按7kW放电功率测算，最大可为上海虚拟电厂提供700MW的可调负荷能。
驾驭未来 实现「双碳」目标
虚拟电厂形成了一个具有集中调度、统一运营和优化控制的虚拟化电力系统，对于上海这个超大型城市来说，可以促进新能源消纳，推动能源转型；增强电力系统灵活性和韧性；降低系统运行成本，提高经济效益；推动电力市场改革和发展。
国网上海市电力公司董事长、党委书记梁旭在论坛上表示，虚拟电厂作为聚合需求侧资源参与电网调节、促进供需协同的新业态，是新型电力系统建设的重要内容，对充分消纳清洁能源和推动绿色能源转型具有重要意义。上海虚拟电厂的发展应当积极拓展资源，提升聚合调节能力；完善体系机制，保障规范化发展；立足超大城市，加强市场培育。
今年发布的【上海市虚拟电厂高质量发展工作方案】设定了虚拟电厂发展目标，计划在2023年、2024年、2025年分别达到60万、80万和100万千瓦的调节能力。
不可否认的是，虚拟电厂的发展之路上依旧充满挑战。
不少与会专家认为，从技术方面来讲，随着虚拟电厂规模的扩大和复杂性的增加，对调控技术和优化算法的要求也越来越高，需要加强人工智能、大数据、云计算等技术在虚拟电厂中的应用，提升系统的智能化水平和调控精度。此外，需要推动电力市场机制的改革和完善，明确虚拟电厂的市场主体地位和权益，确保市场参与者的利益得到合理保障。虚拟电厂的政策扶持力度和激励措施仍有待加强，公众对虚拟电厂的认知程度较低，需要加大虚拟电厂的宣传和推广力度，增强公众的信心和参与度。
黄志坚特别希望能有更多的用户成为虚拟电厂的一分子，「 无论是空调还是电热水器，在智能家电智能家居发展的今天，从制造侧就可以加入远程柔性可调能力。海量的个人家庭消费端也是电力生产者，可以获得相应利益，产生更多聚合效应和示范应用生态。 」
在邵忠看来，虚拟电厂要面对的不仅是调峰问题，以后还可能面对新能源带来的能源不稳定问题。「与火电厂稳定发电的模式相比，新能源发电高度依赖自然条件，会因天气原因发电量骤降，直接影响到供电稳定性。这时，虚拟电厂就需要发挥其能力，通过调整负荷、调动储能等手段，确保电网平稳运行。」邵忠向【IT时报】记者表示，因此，虚拟电厂不仅要能够通过调节用户端的负荷实现「低填高削」，更重要的是，它能够在新能源发电出现大幅波动时，成为稳定电网的关键力量，这是虚拟电厂的价值所在。
排版／ 季嘉颖
图片／ 采访对象
来源／【IT时报】公众号vittimes
E N D
