2023年下半年在杭州舉辦的第19屆亞運會為世界呈現(xiàn)了一場精彩絕倫的體育盛會。除了令人眼花繚亂的各項賽事，在其背后還有一套重要的系統(tǒng)保障著賽事期間場館用電的安全與高效，不僅能實時優(yōu)化各場館的用電負荷，還能代替人工執(zhí)行較為復雜的運算與決策。這套系統(tǒng)就是“虛擬電廠”系統(tǒng)。

　　在近些年的冬奧會和亞運會中，虛擬電廠扮演了重要角色。它像一雙隱形的手，在背后默默支撐著體育賽事的平穩(wěn)進行。

　　那么什么是虛擬電廠呢？它相比傳統(tǒng)的實體電廠，又有哪些優(yōu)勢呢？這還要從我國的能源轉(zhuǎn)型和需求現(xiàn)狀說起。

　　“雙碳”目標提出以來，國家積極推進新型能源體系構建，可再生能源的發(fā)展和建設正在改變電力消費形勢。近年來，社會各界積極踐行“雙碳”戰(zhàn)略，電能替代不斷提高社會用能的電氣化率。例如，電動汽車產(chǎn)業(yè)拉動電網(wǎng)和交通網(wǎng)的融合發(fā)展，電力用戶也會通過配備分布式光伏等發(fā)電設施，滿足本地化綠色用能需求。事實上，可再生能源受天氣影響波動大、預測難，需要拓展更多的靈活調(diào)節(jié)資源去適配電力的供需平衡。然而，海量的用戶資源正沉睡在電力能源網(wǎng)絡中，缺少一雙“無形的手”，使他們聚沙成塔，發(fā)揮更大作用。

　　隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，我們找到了答案，它就是虛擬電廠。

　　國家電網(wǎng)有限公司市場營銷部副處長 何勝：“虛擬電廠是依托負荷聚合商、售電公司等機構，通過新一代信息通信、系統(tǒng)集成等技術，實現(xiàn)需求側(cè)資源的聚合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化，形成規(guī)?；{(diào)節(jié)能力，支撐電力系統(tǒng)安全運行。虛擬電廠一方面為電力供需協(xié)同和電網(wǎng)平衡提供了技術支撐，能夠保障電網(wǎng)更加安全穩(wěn)定地運行，提高電網(wǎng)建設運行效益，提升全社會的供電福利水平。另一方面，能夠為其聚合的負荷側(cè)資源，提供市場化交易服務和用電管理服務，在獲得市場交易經(jīng)濟收益的同時，提升用能服務水平?！?/p>

　　簡單來說，虛擬電廠就是將可調(diào)負荷、分布式電源、電動汽車和分布式儲能等海量用戶側(cè)資源，通過物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等技術，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，將分布在不同地域、多種多樣的資源進行聚合，通過市場化方式參與電網(wǎng)運行的一種“特殊電源”。

　　虛擬電廠雖然也有著與傳統(tǒng)電廠相同的運行特性，但它卻是看不見摸不著的，它與如今我們生活中所熟知的互聯(lián)網(wǎng)平臺一樣，是存在于網(wǎng)絡上的，通過物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化，與實體資源進行實時互通互聯(lián)。這種全新的特性，從一開始就賦予了它與傳統(tǒng)電廠不同的工作和生產(chǎn)模式。

　　國網(wǎng)杭州市濱江供電分公司工程師 陳奕：“以杭州市濱江區(qū)為例，這里一共有63平方公里，就有四百多棟辦公樓，六十多家上市企業(yè)的總部，樓宇的用電量超過了60%，也就是達到了24億度。面對這樣一種情況，如何快速實現(xiàn)樓宇的節(jié)能改造，真正參與到虛擬電廠的調(diào)控當中是非常重要的?！?/p>

　　相比于傳統(tǒng)電廠，虛擬電廠有著其獨特的優(yōu)勢，它不需要投入建設昂貴的發(fā)電機組，在成本上更加輕量化。它的虛擬發(fā)電機組是由一個個小的海量的用戶個體所組成的整體。雖然成本顯著降低了，但如何集中這些個體就成了關鍵。

　　科研人員進行了無數(shù)次嘗試，終于讓人工智能達到了理想狀態(tài)，不論工作人員是否在場，這套系統(tǒng)都可以按照訓練的成果，源源不斷地采集和分析數(shù)據(jù)，并進行自我調(diào)節(jié)。在需要的情況下，自動轉(zhuǎn)換“擋位”，是選擇“調(diào)一半”“不調(diào)”還是“快速調(diào)”等，保證按照實際情況，準確無誤地實施。與此同時，它還實現(xiàn)了效率與成本的平衡，這一度是科研攻關中最大的難題。如今，成熟的技術已經(jīng)在不少地區(qū)投入應用。

　　國網(wǎng)杭州供電公司營銷技術中心工程師 吳昊：“這是智慧能源單元也就是調(diào)節(jié)終端，它的核心是我們的智慧能源單元，它下面連接著負荷檢測儀，可以將樓宇當中的空調(diào)負荷、照明負荷等等的可調(diào)節(jié)負荷進行一個實時的監(jiān)測，計算它的可調(diào)控能力。同時將計算得到的數(shù)據(jù)，上傳給新型電力負荷管理系統(tǒng)。新型電力負荷管理系統(tǒng)也可以通過智慧能源單元下發(fā)指令給這一些控制模塊，對下面的空調(diào)負荷以及照明負荷進行相應的控制。那我們整個系統(tǒng)的核心就在于我們這個頂端的智慧能源單元，它是部署在用戶側(cè)的邊緣計算的裝置。它主要有兩大功能，第一大功能就是對下計算實時的本地可調(diào)控的能力，第二大功能就是它可以制訂一個最優(yōu)的控制策略。”

　　在我們的現(xiàn)代生活中，各項通信技術可謂琳瑯滿目，例如5G、Wi-Fi等。因為不同用戶的通信技術也有所不同，如何盡可能減少他們之間的時延，使得終端控制的性能達到最優(yōu)化，就成為必須解決的問題。

　　快速調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)并降低時延是一個不小的挑戰(zhàn)?？蒲袌F隊為此日夜奮戰(zhàn)，作為團隊領頭人的康教授，經(jīng)常早出晚歸，與團隊尋求著這一問題的解決方案。最終，他們找到了答案，就是用一個個小型的單元來采集信息，統(tǒng)一匯總，再使用全面訓練好的人工智能來快速處理。

　　國網(wǎng)杭州市濱江供電分公司工程師 陳奕：“我們在大樓里每個空間里面都安裝了多功能傳感器SR3，也就是在墻上的這個裝置，它沒有多余的布線，即（插）即用，可以采集房間里面真實的溫度、濕度和有無人的狀態(tài)?！?/p>

　　多方位且全面的數(shù)據(jù)采集給我們的生活帶來了諸多便利。盡管虛擬電廠可與傳統(tǒng)電廠一樣，通過市場報價決策、出清、結(jié)算等模式展開運營，但虛擬電廠代理的海量用戶利益訴求差異大，如何實現(xiàn)快速共識，都是推行虛擬電廠所亟待解決的問題。

　　當涉及市場時，就不再是坐在辦公室就能解決的問題了，它涉及更加廣闊的平臺，推廣的過程并非一帆風順。不但要克服技術性難題，最關鍵的還是要讓廣大用戶接受這種新的生產(chǎn)生活方式，這就必然要打造一個成熟的市場機制。而這個市場機制一旦形成，不但可以反哺自身，在日常給用戶提供便利，還能在緊急時刻充當“救火英雄”的角色。

　　國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)供電公司工程師 李豪帥：“這是我們2023年新投運的8臺60千瓦的V2G雙向充放電設備，可以實現(xiàn)毫秒級的智慧調(diào)度。它最大的特點又可以為電動汽車進行充電，又可以根據(jù)電網(wǎng)的需求進行放電?！?/p>

　　充電樁作為虛擬電廠的重要一環(huán)，為大電網(wǎng)持續(xù)提供著削峰填谷、需求響應以及調(diào)峰調(diào)頻的服務。當夏季用電高峰期來臨時，電車車主就可以主動響應電網(wǎng)的邀約，通過車網(wǎng)互動對電網(wǎng)進行送電，以緩解整個電網(wǎng)的壓力，車主也能夠借此獲得來自電網(wǎng)的補貼，實現(xiàn)電力系統(tǒng)與用戶的雙贏，這就是一個良好市場化模塊的體現(xiàn)。

　　實際上，“低碳”兩個字與人們的日常生活息息相關。傳統(tǒng)模式下，電力用戶更加被動，既不了解能源供給模式，也不了解電力輸配網(wǎng)絡，難以想象自身的行為如何與低碳捆綁。有了虛擬電廠，大到一家公司，小到一戶居民都會參與其中，并能服從最終端的調(diào)度。

　　從用戶的心理角度看，要從一個良好的生產(chǎn)秩序運營過程中改變自己的行為模式，難免會產(chǎn)生一定的抵觸心理。而科研人員要做的，就是進行必要的科普，讓用戶認識到虛擬電廠的優(yōu)越性和便利性，并能從中產(chǎn)生源源不斷的經(jīng)濟效益，廣大用戶才會心甘情愿參與其中，并成為這項技術推廣的先頭兵。

　　我國的虛擬電廠項目雖然起步晚，但發(fā)展卻并不慢。經(jīng)過近三年的研究，浙江、上海等地都已經(jīng)建設出現(xiàn)了示范工程的階段性成果。尤其是去年舉辦的杭州亞運會上，虛擬電廠大放異彩，在賽事的背后提供著有力的支持，保障實現(xiàn)了杭州亞運會在用電上的“安全、綠色、經(jīng)濟、高效”等目標，為實現(xiàn)“雙碳”目標提供了助力。

　　虛擬電廠由用戶資源聚合而成的“虛擬電源”，正成為新型電力系統(tǒng)中的重要組成。它不僅在國際重大賽事電力供給中發(fā)揮“穩(wěn)定器”作用，而且逐漸轉(zhuǎn)向服務電網(wǎng)的日常安全穩(wěn)定運行，目前已在我國多省區(qū)示范運行，在電力系統(tǒng)安全保供、穩(wěn)定運行、清潔消納、節(jié)能降碳等方面成效顯著，助力推動全社會低碳轉(zhuǎn)型。

　　國網(wǎng)浙江省電力有限公司營銷部市場智電處副處長 李磊：“以我們第19屆杭州亞運會和第4屆亞殘運會為例，通過虛擬電廠廣泛匯聚亞運場館的空調(diào)、充電樁、5G基站等海量可調(diào)資源，助力亞運核心區(qū)域電網(wǎng)供電可靠性達到國際一流水平，保障了場館電力安全可靠供應。同時，我們組織亞運競賽場館、測試場館等參與亞運綠電交易16場，將來自青海、甘肅、新疆等地的綠色電源源源不斷地注入，通過虛擬電廠累計消納省外綠電約6.2億千瓦時，相當于減排標煤約7.6萬噸?！?/p>