虛擬電廠「聚沙成塔」 支撐城市能源安全低碳轉型
作者／ IT時報記者 潘少穎
編輯／ 潘少穎 孫妍
高樓大廈如何從「負荷大戶」成為「發電大戶」？
透過虛擬電廠控制系統對大廈各樓層中央空調的預設溫度、風機轉速、送風量等參數進行柔性調節，既保證大廈處於合適的溫度，又能為電網釋放超過100千瓦的電能。 幾百幢這樣的大廈，能釋放幾萬千瓦的電能，這相當於新建一個發電廠。 2019年黃浦區出成功建成首個商業建築虛擬電廠，今年又出台了全國首部商業建築虛擬電廠技術檔和營運導則。目前，黃浦區聚合了超過150幢商業建築約60MW的柔性響應資源，並試點接入了6個居民社區和3個電動車充電平台，累計參與削峰填谷調整電量達60萬千瓦時。
不僅是高樓大廈，一個小小的充電樁也可以「反哺」電網。上海外高橋的富特北路充電站，5台V2G充電樁實作了電動汽車與電網之間的雙向能量流動和交換，透過按需充電和放電，緩解負荷高峰期電力供應緊張的問題。
持續高溫天氣的侵襲，對上海電力系統的穩定執行構成了嚴峻考驗，而虛擬電廠在保障電力供應、緩解用電壓力方面的巨大潛力逐漸顯現。
在8月8日舉行的2024虛擬電廠（上海）高峰論壇上，上海市發展和改革委員會副主任朱明林表示， 今年迎峰度夏上海用電負荷三創新高，達到4030萬千瓦，虛擬電廠可調能力超過70萬千瓦。 在上海這樣一個超大型城市，更加需要發展虛擬電廠來推動「源網荷儲」高效互動，破解資源瓶頸和保供調峰矛盾，支撐城市能源安全低碳轉型。
「虛」中藏實 「大戶」來供電
連日酷熱「烤」驗下，8月2日中午，上海電網負荷首次突破4000萬千瓦關口。虛擬電廠雖然是「虛」的，但發出的電卻是「實」的，像電力的「智能管家」。
【IT時報】記者從論壇上了解到，國網上海市電力公司今夏先後組織了25次虛擬電廠削峰實測呼叫，經全域最大響應能力測試驗證，其能力已相當於一台大型火電機組。8月7日，國網上海市電力公司完成了迎峰度夏期間全市最大規模的虛擬電廠快速削峰能力驗證，最大響應負荷突破歷史紀錄，達到70.43萬千瓦，創下調控能力新高峰。
目前，上海已聚集虛擬電廠資源共1600多戶。 始建於1911年的閘北電廠，是一個擁有逾百年歷史的傳統電廠。2023年4月，閘北電廠從資源聚合、平台建設、執行實踐三個層面開展虛擬電廠工作，在今年7月9日的上海市迎峰度夏實測驗證中，閘北電廠成為最大響應負荷達到23萬千瓦級的虛擬電廠。此外，閘北電廠打造了虛擬電廠平台標準化示範樣板，該平台對上與市級虛擬電廠電力交易平台、市負管中心虛擬電廠執行管理監控平台實作業務互動，對下聚合各類使用者側的可調資源，已完成儲能、空調、數據中心柴發等資源典型場景接入，實作可觀、可測、可調、可控。
上海閘電東海電力工程有限公司副廠長黃誌堅告訴【IT時報】記者， 目前虛擬電廠接入了650家使用者資源，主要有非連續生產企業、樓宇空調、充換電設施等，最大可調容量達31.7萬kW。 「以樓宇空調為例，我們構建了空調負荷資源庫，開展各類空調的辨識監測和可調節能力評估，對部份具備柔性調節、剛性控制能力的空調負荷，監控空調分路測量數據，制定調控方案。」
「化工企業蓄能資源主要包括電能、熱能和中間化學原料儲存罐等，這些資源普遍具有體量大、快速、精準調節的特點，是優質的虛擬電廠可調資源。」在閘北虛擬電廠的650家使用者中，聚合物生產商科思創是其中的「大戶」，在今年7月初曾為上海的電網貢獻了2萬千瓦的電。黃誌堅向【IT時報】記者介紹，科思創原料罐最高位置至最低位置的空間即為可調範圍，最長的一次呼叫了3個小時，而且不會對企業正常生產造成影響。
界限「模糊」 電力使用者也是生產者
在新型電力系統下，在虛擬電廠建設過程中，電力使用者與電力生產者的角色界限變得「模糊」，電力使用者也是電力生產者。上海市經信委經濟執行處（電力處）副處長辛磊夫介紹， 目前上海已培育虛擬電廠經營主體24家，接入規模、實際呼叫能力均居全國城市首位。
上海第一批虛擬電廠負荷聚合商電管家從今年迎峰度夏以來，參與了20余次的負荷響應，響應負荷近500MWH。在電管家的後台系統，可以進行使用者負荷即時數據監測，配合監控電表覆蓋所有關鍵器材，采集器材的執行數據，反映器材的即時狀態和執行功率。
張江金科中心是微電網示範園區，車棚頂部、變電站的屋頂以及部份樓宇周圍的空地，均被高效利用，鋪設了光伏板並配置了儲能系統。電管家集團股份有限公司創始人邵忠介紹，利用金科中心空間，電管家建設了總容量達1.2MW的光伏發電系統，改造了1.0MW的車位充電樁，在空地中投入1.6 MWH的儲能器材，金科中心最大響應效果為2.0MW。
為了實作園區能源的高效管理與智能調控，電管家還對所有新能源並網接點、變電站出線實施了電力遠端監控，並搭建起先進的數碼化平台，成功構建了一個園區級的智能微電網系統，實作光伏發電的最大化利用。
在電動汽車保有量與充電樁數量均占全國第一的上海，電動汽車也是不可忽略的優質可調資源。2024年上海市為民辦實事專案提出完成1萬個居民社區私人存量充電樁智能化，其中1000個為具有V2G（Vehicle-to-Grid，車輛到電網）功能的充電樁。 在電網負荷低谷時，電動汽車可以儲存來自電網的多余電能；而當高峰時段電網需要額外電力支持時，電動汽車又能將儲存的電能回饋給電網，車主也可以獲得相應的收益。
電動汽車「放電」會給車主帶來「電量焦慮」嗎？智能充放電系統會根據使用者的用車計劃和放電需求設定合理充放電策略，既保證用車需求，也讓車主獲得相應收益。富特北路充電站也參與了7月的電網需求響應，透過電動汽車向電網反向送電，實作「削峰」作用。
上海電力交易中心預計，至2028年全市私人V2G充電樁數量將達到10萬個，若每個充電樁按7kW放電功率測算，最大可為上海虛擬電廠提供700MW的可調負荷能。
駕馭未來 實作「雙碳」目標
虛擬電廠形成了一個具有集中排程、統一營運和最佳化控制的虛擬化電力系統，對於上海這個超大型城市來說，可以促進新能源消納，推動能源轉型；增強電力系統靈活性和韌性；降低系統執行成本，提高經濟效益；推動電力市場改革和發展。
國網上海市電力公司董事長、黨委書記梁旭在論壇上表示，虛擬電廠作為聚合需求側資源參與電網調節、促進供需協同的新業態，是新型電力系統建設的重要內容，對充分消納清潔能源和推動綠色能源轉型具有重要意義。上海虛擬電廠的發展應當積極拓展資源，提升聚合調節能力；完善體系機制，保障規範化發展；立足超大城市，加強市場培育。
今年釋出的【上海市虛擬電廠高質素發展工作方案】設定了虛擬電廠發展目標，計劃在2023年、2024年、2025年分別達到60萬、80萬和100萬千瓦的調節能力。
不可否認的是，虛擬電廠的發展之路上依舊充滿挑戰。
不少與會專家認為，從技術方面來講，隨著虛擬電廠規模的擴大和復雜性的增加，對調控技術和最佳化演算法的要求也越來越高，需要加強人工智能、大數據、雲端運算等技術在虛擬電廠中的套用，提升系統的智能化水平糊調控精度。此外，需要推動電力市場機制的改革和完善，明確虛擬電廠的市場主體地位和權益，確保市場參與者的利益得到合理保障。虛擬電廠的政策扶持力度和激勵措施仍有待加強，公眾對虛擬電廠的認知程度較低，需要加大虛擬電廠的宣傳和推廣力度，增強公眾的信心和參與度。
黃誌堅特別希望能有更多的使用者成為虛擬電廠的一分子，「 無論是空調還是電熱水器，在智能家電智能家居發展的今天，從制造側就可以加入遠端柔性可調能力。海量的個人家庭消費端也是電力生產者，可以獲得相應利益，產生更多聚合效應和示範套用生態。 」
在邵忠看來，虛擬電廠要面對的不僅是調峰問題，以後還可能面對新能源帶來的能源不穩定問題。「與火電廠穩定發電的模式相比，新能源發電高度依賴自然條件，會因天氣原因發電量驟降，直接影響到供電穩定性。這時，虛擬電廠就需要發揮其能力，透過調整負荷、調動儲能等手段，確保電網平穩執行。」邵忠向【IT時報】記者表示，因此，虛擬電廠不僅要能夠透過調節使用者端的負荷實作「低填高削」，更重要的是，它能夠在新能源發電出現大幅波動時，成為穩定電網的關鍵力量，這是虛擬電廠的價值所在。
排版／ 季嘉穎
圖片／ 采訪物件
來源／【IT時報】公眾號vittimes
E N D
