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概念

虚拟电厂是基于现代信息通信、控制与计量技术的平台系统，将分散在用户侧或聚合商的充电桩、储能、空调、分布式光伏等分布式资源聚合起来，参与电网运行的“电厂”。聚合，是虚拟电厂的关键能力之一，也是其商业模式逻辑的本质。

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虚拟电厂，能否支撑泛在电力物联网重新起飞？

      自2016年2月以来,我国开始逐步推动能源互联网建设,并先后在全国开展试点,建设效果未能满足预期。缺乏配套的商业模式使得各方资本在实际投资过程中缺乏积极性。

      2018年3月，由国网冀北电力制定的IEC标准虚拟电厂《用例》提案获批正式立项，这是国家电网在虚拟电厂guojibiaozhun编制领域的里程碑突破。国网冀北电力将通过制定虚拟电厂guojibiaozhun，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。

      2019年1月,国家电网公司进一步提出“三型两网”发展战略目标,旨在建立智能电网与泛在电力物联网有机联合的国际能源互联网企业。泛在电力物联网建设背景强调建设各级电网协调发展、状态感知、信息处理的坚强智能电网和泛在电力物联网,发挥电网在能源汇集、传输、转换中的枢纽作用,促进清洁低碳发展,促进供需对接,提高系统灵活性。

      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”。

      一般而言，虚拟电厂为新型电力系统提供平衡服务，而非简单的电能量，其本质是一种市场化管理模式，可通过价格进行电力供需风险管理。虚拟电厂作为一种利用市场激励规则,通过优化、协调和控制等手段,聚合分布式能源参与电力市场与电力系统运行的运营模式,将是促进分布式能源与大电网友好协调优化,促进电力系统清洁化的有效途径之一。

      以上内容节选自微信公众号：数智锐角《深圳经验，趟出了一条电力物联网大道》，作者buer。

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虚拟电厂激活储能资源，聚合充电桩

      深圳一个办公区的地下停车场，几十根充电桩正在为新能源汽车充电。下午两点，深圳的用电高峰来临。这些充电桩收到后台虚拟电厂的指令，下调充电功率，实现错峰充电。

       在深圳，有1.8万根充电桩接入虚拟电厂管理中心，可以随时响应电网的调度进行调峰，并获得相应的收益，其中的部分收益Zui终也会让利给车主。

       某能源数字化公司创始人首席执行官王阳：我们只需要调度一把充电枪，就会给正在使用它充电的车主弹一个对话框，询问在这个时间点愿不愿意接受降低功率，你的充电时长会增加30分钟，但是每度电可以打5折。

       在深圳虚拟电厂管理中心，充电桩等电力负荷侧资源通过“5G+边缘计算”等技术聚合起来加以控制，相当于一个“云端电厂”，可以快速调度深圳海量的新能源汽车充电需求。

       深圳虚拟电厂管理中心总经理程韧俐：今年深圳的电动汽车已经达到83万辆，到2025年我们预测是5000万千瓦时的电池电量，这对深圳确实是很大的资源。虚拟电厂的建设成本是传统电厂的1/10左右。

       在浙江海宁的一个快充站，中午一点正好是当地用电的低谷期，这里每度电的价格降到0.6元。大量的新能源营运车辆排队充电，这个充电站也接入当地的虚拟电厂平台，在中午光伏发电量较大的时候，消纳清洁能源，为电网填谷。

       某能源数字化公司创始人 首席执行官 王阳：虚拟电厂系统可以去调动这些电动车“削峰填谷”。虚拟电厂不生产电，是电的“搬运工”。用比特管理瓦特，可以实现电力在AI（人工智能）指导和算法指导下的自然流动。

       除了充电桩资源以外，储能项目也是虚拟电厂的重要资源。在接入虚拟电厂之后，储能项目如何实现盈利收回投资，又会产生哪些新的业态和商业模式？

       总台央视记者 平凡：在深圳的宝清储能电站，有从大巴车和小轿车上拆卸下来的磷酸铁锂电池，这也是电池的梯次利用项目。整个项目就像一个能够容纳1200万度的“超级充电宝”，未来也可应用在虚拟电厂的场景当中。在电网用电高峰时，为电网提供调峰服务。

       这套系统由80台大巴和76台小轿车报废拆卸的12.2万个电池单体连接而成，剩余使用寿命约5年。电池转化效率可以达到新储能电池的90%以上，已经可以满足接入虚拟电厂调度的要求。       

       在安徽合肥，当地的虚拟电厂正式接入25座换电站，参与辅助调峰。用电高峰时，可提供1.3万千瓦的负荷资源，相当于2000多户居民的用电负荷，同时也能为企业带来一定收益。虚拟电厂在安徽正式进入商业化运营阶段。此外，在上海，换电站正在试点成为储能设施实现充放电，接入虚拟电厂，增加电池的使用效率。

       某换电运营企业联合创始人 张建平：让电池和换电站、电网互动，到达高峰期时，通知换电站暂时停止供电。如果还需要电，换电站进行反向供给。

       在浙江，大量的光伏设备生产企业投资建设储能设备接入虚拟电厂，用电低谷时充电，高峰时放电。一方面利用电的峰谷价差回收投资节约生产成本，一方面利用虚拟电厂参与电力调峰获得额外收益。

       某光伏企业储能业务总监 仇龙江：从目前的运营情况来看，基本上5年左右就能回收投资成本。

       某光伏企业科技储能中心主任 王绥军：如果能够把虚拟电厂需求侧响应部分的收益落实，工商业或者是负荷侧的储能就会迎来非常快速的发展阶段。

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AcrelEMS企业微电网能效管理系统

①　配电监控

      AcrelEMS对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制，监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高企业供电可靠性。

图2 配电监控

②　光伏发电监控

      监测企业分布式光伏电站运行情况，包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。

图3 光伏发电监控

③　储能管理

      监测储能系统（EMS）、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行模式、控制策略，监测电池电流、温度、SOC/SOH，检测直流系统绝缘状况，并根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，降低企业用电成本。

图4 储能系统监控

④　功率预测

      系统基于历史负荷数据，结合天气因素、企业生产计划等，预测企业下个周期的功率需求和光伏发电功率曲线，为企业提前安排能源计划、申报需求响应提供数据支持。

图5 发电功率预测

⑤　能耗分析

      采集企业电、水、燃气等能源消耗，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图6 能耗分析功能

⑥　照明控制

      智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、调光控制等，并结合红外传感器、超声波传感器，实现人来灯亮、人走灯灭，并可以根据系统的控制策略实现集中控制，为企业节约照明能耗。

图7 照明控制功能

⑦　充电桩管理 

      监测企业充电桩的运行状态，提供充电桩收费管理和状态监测功能，并根据企业负荷率变化和需求侧管理平台指令调节充电桩功率，有序用电，并响应上级平台的功率需求。

图8 充电桩管理

⑧　需求响应

      根据企业负荷波动数据，再结合上级平台的调度指令，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率，停止给可中断负荷供电，并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略，实现一键响应。

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企业微电网能效管理系统硬件设备

      安科瑞具备能源互联网“云-边-端”的产品生态系统，终端设备包括智能网关、高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、分项计量、照明控制、新能源充电桩、电气消防类解决方案等，可以为企业微电网能效系统提供一站式服务能力。

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结束语

      从能源互联网概念提出，到泛在电力物联网兴盛一时，再到虚拟电厂走向火爆，能源领域亟需更进一步的数智化发展。如今，随着新型电力系统建设推进，虚拟电厂作为一种新业态、新市场主体，其商业模式会随着新型电力系统建设、电力市场发展以及信息通信、控制、计量技术的进步，而不断发展和演进。