專注電力物聯網20年
全面推進城市數字化轉型，是上海“十四五”規劃確定的重大戰略，也是面向未來塑造城市核心競爭力。未來五年，上海將整體性轉變，推動“經濟、生活、治理”全面數字化轉型。
治理數字化轉型，事關新環境、新能力，重點是以“一網通辦”“一網統管”組成的“兩張網”建設為牽引，著力構建科學化、精細化、智能化的超大城市“數治”新范式。即日起，上海市經濟信息化工作黨委、上海市經濟信息化委與人民網上海頻道合作，聚焦上海在推進治理數字化轉型中涌現出的一系列具備標桿示范效應的新理念、新技術、新模式典型范例，打造城市數字化轉型的上海實踐，開辟提升上海城市軟實力的新賽道，跑出上海產業和信息化高質量發展的加速度。
“一不燒煤，二沒設備，卻能一年‘發電’上萬度。”聽起來有些不可思議，而這卻是上海市黃浦中心城區虛擬電廠示范項目的實際效果。
事實上，虛擬電廠是依靠能源互聯網管理體系，精細化調解用戶用電，從而省下了大量電力，相當于再造一個“電廠”，為平衡上海市電力峰谷差，緩解高峰電力緊張提供安全保障措施。
“2016年起，公司開發建設全國首個商業建筑虛擬電廠，匯聚了規模化、智能化、自動化、資源多元化的商業建筑需求響應，現已投入運營被納入上海電力需求響應常規調度資源。”上海騰天節能技術有限公司總經理張皓介紹，截至目前，公司共承擔了長寧、黃浦、靜安、虹橋商務區等4個區級能耗監測平臺的運行維護，在線監測樓宇數量超過500幢，建筑面積2069.36萬平方米，年用電量22.46億度，年最大負荷715MW。
精細化調節，串起散落的“能源珍珠”
什么是虛擬電廠？虛擬電廠的電又從哪里來？當下，隨著世界能源緊缺、環境污染等問題的日益突出，分布式電源以其可靠、經濟、靈活、環保的特點而被越來越多的國家所采用。但分布式能源有間歇性、分散性的特點，難以得到最大程度利用，實現規模效益。
虛擬電廠的產生正是為了解決上述問題。作為用電消費控制能力的特殊虛擬公共設施，虛擬電廠依托“物聯網通信”+“互聯網聚合”，可以大規模匯聚城市建筑可調電力負荷資源，這就好比將散落在城市角落中的“能源珍珠”串連起來。
以一座大廈為例，在用電高峰期，虛擬發電廠控制系統只需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，通過減負為電網釋放出超過100千瓦電能，如果同時管控幾百座這樣的大廈，就等于釋放幾萬千瓦的電能，對整個電網來說這就相當于新建了一個發電廠。
可見，商業建筑虛擬電廠的實質，就是通過規模化的對用戶行為精細化調節，實現柔性的負荷控制。通過“化整為零”將能耗指標分解為每小時精細管理；通過“化零為整”，將各樓宇碎片化的節能行為聚合成“發電”資源，虛擬平衡發電，實現系統性節能，是一種先進的區域性能源集中管理模式。
以互聯網為“廠房”，以數據為“燃料”，虛擬電廠使得能源管理在時空上全面精細化、數字化，讓每個建筑每個部件都能精準有效的管理每小時能源消費。這種區域性能源集中管理模式，也有利于支撐雙碳工作精細化分解常態化治理。
“可類比千萬輛可調度的車輛，構成了滴滴，百萬間全球的閑置房屋，筑起了Airbnb，虛擬電廠與這兩者有異曲同工之妙，都是通過信息化協調，將資源高效優化利用。”張皓介紹，這種能力在雙碳工作背景下尤其寶貴，可有力的支撐以新能源為主的新型電力系統，利用數字化虛擬電廠跟隨電力供給的波動，黃浦的商業樓宇既是消費者也是生產者了，因為負的用電其實等同與發電。
柔性負荷系統，既可“削峰”也可“填谷”
虛擬電廠不僅有助于解決“電力緊張和能效偏低矛盾”，在供求形勢方面，也顯示出了其巨大的適應性。
傳統的需求響應資源調用，如負荷控制平臺，實際上相當于一個備用調峰機組。在用電高峰期，電網調度部門啟動該平臺，向協議用戶下達手動削減負荷指令，或遠程拉閘限電“關開關”。這種方式簡單粗放，容易對用戶正常生活造成影響。
而虛擬電廠可以實現柔性負荷控制。柔性負荷在一定時間內靈活可變，可在基本不影響用戶的前提下，達到削減或增加負荷的目的。通過先進的控制、計量、通信等技術，虛擬電廠可以聚合商業建筑內不同特性柔性負荷，如分布式電源、儲能系統、可控負荷、充電樁網絡等。然后通過軟件構架實現規模化的協調優化運行，以特殊電廠的身份參與電力市場和電網運行。
以夏季空調為例，在夏季用電高峰期，響應系統依托精密的信息技術，通過對空調的預設溫度、風機轉速、送風量、新風量等幾十個特性參數變量的控制，可以在不停機、不影響用戶使用的前提下，達到柔性調節空調負荷的目的。而在系統檢測到電網的負荷進入低谷期后，可以自動調整相應的參數變量，提前儲存一部分冷量，使電力系統的利用率提高。
“柔性負荷響應系統不僅能夠實現“削峰”的作用，還能實現“填谷”的功能。”張皓介紹， 目前已投運的黃浦區商業建筑虛擬電廠總體架構上實現了“物聯網通信”+“互聯網聚合”+“人工智能調度”+“智慧樓宇控制”，將能源管理在時空上全面精細化、數字化，讓每個建筑每個部件都能精準有效的管理每小時能源消費。每個建筑均具備約200kW的柔性負荷調節能力，即虛擬發電能力。后續還將努力大規模接入和管理需求側更多更豐富的柔性負荷資源。項目整體資源作為上海電力需求響應日常調度資源，累計調度超1700幢次/27.8萬千瓦，單次最大削減負荷50.5MW，柔性負荷調度能力超過10%。
黃浦區中心城區虛擬電廠示范項目案例建設了一個城市級建筑能源管理的新型數字化載體，提升傳統綜合能源服務能級。項目具備可視化、可驗證、可診斷、可預測、可學習、可決策、可交易的特點，建立電力消費精細化實時管控模式，提高電力使用效率，保障新型電力系統安全，推動電力市場化機制改革，支撐雙碳工作精細化分解常態化治理。
