泛在电力物联网背景下的虚拟电厂：聚合能源 智慧响应

虚拟电厂的核心在于聚合与通信。分布式电源、分布式储能、可控负荷、充电桩等不同类型的分布式资源就像是“沙”，通过虚拟电厂技术，这些“沙”被聚拢利用、整合协同，形成巨大的“宝藏”。

主要功能

虚拟电厂（virtual power plant,VPP）通过优化运行控制与市场交易，实现电源侧多能互补与负荷侧灵活互动，为电网提供电能、调峰、调频、备用等服务。根据聚合的分布式资源的种类，虚拟电厂可分为电源型、储能型、负荷型及混合型。

虚拟电厂通过聚合用户侧可控负荷，提升新能源并网承受能力；将分布式新能源聚合成一个实体，解决分布式新能源接入成本高和无序并网的问题，提高分布式新能源的接纳能力；通过聚集分布式电源、储能设备和可控负荷，实现冷、热、电整体能源供应效益最大化，促进清洁能源消纳和绿色能源转型。

从1.0到3.0

虚拟电厂的概念于1997年被提出以来，其研究和实施主要集中在欧洲、北美及日本。这个阶段虚拟电厂的建设，仍然属于传统能源电力领域，可以称为“虚拟电厂1.0”。

如今，虚拟电厂的实现广泛应用了大数据、云计算、人工智能、区块链、移动互联、物联网、边缘计算等信息与智能技术，是能源电力领域迅速实现数字化转型的典型应用。其中大数据、云计算、人工智能技术使得虚拟电厂获得了前所未有的智能化资源识别、场景—资源适配、广域调度能力；移动互联、物联网技术使得分布式资源的规模化聚合问题得以解决。这一阶段的虚拟电厂，可以定义为“虚拟电厂2.0”。

区块链技术将会实现分布式电源出力的精确核查、点对点新型能源电力交易的撮合等革命性应用，是实现“虚拟电厂3.0”的技术基石。

“冀北方案”

国网冀北电力有限公司聚焦在绿色低碳冬奥、清洁能源消纳、智慧能源服务等应用场景，打造冀北全域虚拟电厂示范工程，涵盖张家口、承德、秦皇岛、唐山、廊坊五地市，对冀北电网提供调峰、调频、备用等辅助服务，并为客户和分布式能源等市场主体提供参与电力市场交易的途径。

示范工程围绕“一个平台”+“两张网络”+“多方应用”展开。“一个平台”为虚拟电厂智能管控平台；“两张网络”包括以智能配电网为核心的多能流网络与感知层、网络层、平台层、应用层架构为核心的泛在电力物联网络；“多方应用”对内与营销部、电网调度、交易中心对接，对外鼓励能源生产/供应企业、工商业/居民用户等多方参与，与全社会共享发展成果。

2018年3月，由国网冀北电力主导的IEC标准虚拟电厂《用例》提案获批正式立项，这是国家电网有限公司在虚拟电厂国际标准编制领域的里程碑突破。国网冀北电力将通过主导虚拟电厂国际标准，推动相关科研和技术的发展，探索在促进清洁消纳等技术领域的冀北方案。

上海·806个电厂

4月28日下午，上海闵行区的5辆电动汽车同时降低了充电功率；徐汇区酒店将空调温度调高了两度；居民家中新风系统自动关闭；黄浦区楼宇调整了电梯运行时段和台数；宝山区企业电工再次查看了已经按照事先约定策略自动关停的设备……

五一期间，国网上海市电力公司开展了泛在电力物联网场景下虚拟电厂全域综合响应，商业建筑虚拟电厂、智能有序充电用户、工业自动响应、储能、综合能源云平台、分布式用能、冰蓄冷等多种类型客户共同参与，通过对自身能源的合理分配，从单纯的使用电能变成了一个个微型“虚拟电厂”。

国网上海电力此次全域综合需求响应于4月28日下午13点开展了6个特定区域局部精准削峰响应试点，平均减低区域负载15.06%。于5月2日凌晨3点～6点的电网负备用时段开展了规模化填谷响应，单次最大提升负荷34.03万千瓦，响应时段平均填谷负荷31.21万千瓦，填谷负荷量占夜间电网低谷负荷总量的3.35%。806个用电客户变身为一个个可以参与“削峰填谷”的虚拟电厂。

【专访】

赵建立 国网上海市电力公司客服中心，高级工程师，主要从事智能用电新技术研究及需求侧管理等领域工作。

《亮报》：虚拟电厂让用电客户变身成为一个个“电厂”，保障电网供需平衡。请问，虚拟电厂的用电客户都有哪些要求？

赵建立：用电客户要成为虚拟电厂或被虚拟电厂所聚合，取决于3个前提条件：一是其自身资源禀赋的可调控性，可以受控地发电、降低负荷、提升负荷或实现电力的有序充放；二是其自身资源的受调控性，用电客户有参与意愿、自身资源具备完善的通信设施可以被聚合；三是其自身资源聚合的经济可行性，可以在合理的实施成本下实现资源聚合，形成规模化可调控能力。

《亮报》：随着泛在电力物联网建设的不断推进，虚拟电厂的前景将会如何？

赵建立：虚拟电厂发展到今天，其概念内涵有了很大的扩展，随着泛在电力物联网建设的不断推进，更是极大地推动了虚拟电厂的发展，并逐步走向实用化。

我们知道，泛在电力物联网由感知层、网络层、平台层、应用层构成。感知层对用电客户设备或系统的全息感知能力，使得更多的分布式资源具备可调控能力，虚拟电厂的客户群体得到实质性扩展。网络层的泛在连接能力，使得用户资源更易于被聚合，从而实现可调控资源的规模化。平台层的信息高效处理能力，使得虚拟电厂的资源协同整合与优化运行控制问题得到解决。应用层丰富化、共享型的应用场景，使得用电客户参与意愿更强、参与机会更多、参与收益更高。可以预期，虚拟电厂的发展前景十分广阔，并将于近期获得突破性成果。

本版内容来源于国网冀北电力有限公司、国网上海市电力公司，王宣元、刘蓁、金雍奥、赵建立、邵毅敏、严石对本文有贡献。