目前,长三角地区的虚拟电厂发展迅速,特别是在上海、江苏和浙江地区,具有显 著特点。
根据文献,上海市可调节负荷资源超过 876 万千瓦,占 2022 年上海最高用电负荷的 26.1%,其中包括工业负荷 123 万千瓦、商业负荷 216 万千瓦、电动汽车负荷 100 万千 瓦等 [6]。为充分发挥负荷资源优势,近年来,上海市电力公司积极推进虚拟电厂项目,重 点关注需求响应资源的发展,以引导电力用户更灵活地调整用能需求,实现了电力用户 从电能消费者向电能生产者和消费者的身份转变。同时,上海市电力公司正在牵头制定 国家标准《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》,为虚拟电厂的发展提供技术规范和指导。
作为全国首批建设虚拟电厂的城市之一,上海市已成功建立了市级虚拟电厂平台, 实现了对 12 家不同类型虚拟电厂资源的统一管理和调度。这些虚拟电厂包括黄埔商业建 筑虚拟电厂、上海蔚来汽车虚拟电厂、铁塔基站虚拟电厂、国网上海综合能源虚拟电厂等,涵盖了各种资源,如中央空调、水泵、电热锅炉、照明、充电桩、换电站、其他储能设备 以及铁塔基站储能等。

上海市虚拟电厂典型案例
(1)市级虚拟电厂运行管理与监控平台 为实现对市内各类虚拟电厂的监控管理和协同调度,上海市搭建了市级虚拟电厂运行 管理与监控平台,其运行体系见图 2-1。目前,该平台已接入虚拟电厂 12 家,虚拟发电 机组共 10078 户,涵盖资源类型包括工商业楼宇、三联供、电动汽车、铁塔基站等,削峰 能力 10.7 万千瓦,填谷能力 7.9 万千瓦。
在商业模式方面,主要应用场景为削峰填谷需求响应。在 2021 年和 2022 年,国网 上海电力率先实施了以“双碳”为主题的电力需求响应行动,并引入了“无感调控”模式 的填谷需求响应。2021 年的电力需求响应行动首次融入了“智慧减碳”概念,成为国内 同类需求响应行动中可调节资源种类最丰富、充电桩负荷规模最大、基站储能参与度最高 的一次行动。2022 年的“无感填谷”模式通过提前设定的预置策略和响应计划,实现了 全程无需人工现场干预。与传统的调用模式相比,“无感调控”能够实现户均影响更小、 用户积极性更高、调控精度更高、响应时效更快,从而增强了电网调控的可靠性,有助于 推动需求响应的常态化开展。
(2)黄浦区商业建筑虚拟电厂示范项目 黄浦区商业建筑虚拟电厂定位为商业建筑领域的负荷类虚拟电厂,重点聚焦负荷侧可 调资源的集中调控,是国内首个以商业建筑为主要调控对象的虚拟电厂。项目主要参与方 包括上海市黄浦区商业楼宇、世博 B 片区综合能源中心、电力公司自有楼宇等。 基于设备负荷特性研究,该项目将楼宇内常见设备进行分类,并针对不同类型设备, 通过停、关、调三类方式,能够精细化的调整楼宇内用电设备的运行规律,从而达到科学 调整用电负荷的效果,见表 2-3 和图 2-2。目前,项目已完成 6 万千瓦的商业建筑可调资 源的开发,包含了冷水机组、风冷热泵、电热锅炉、动力照明、充电桩等大量可控用电设 备,可调楼宇 130 幢,单个楼宇的平均响应能力 100 ~ 500 千瓦,其中 20% 的商业建筑 具备分钟级自动需求响应能力,此外还接入了 2 个居民社区、3 个电动车充电平台的多元 化响应资源,完成商业建筑虚拟电厂生产与运营调度应用的开发与上线运行。项目作为上 海电力需求响应的日常调度资源,已累计调度超 2000 幢次,单次最大削峰负荷 5 万千瓦, 区域峰值柔性负荷调控能力超过 10%,年可节约标煤约 1000 吨、减排 2700 吨 CO2。

江苏省在负荷侧管理方面走在长三角的前列,延续其发展,江苏省的虚拟电厂试点案 例以负荷型虚拟电厂为主,代表案例包括省级需求侧管理系统、源网荷友好互动系统等。 此外,江苏省近年来也开始在储能型和混合型虚拟电厂领域进行试点,例如江苏电网侧储 能和南京江北虚拟电厂等项目。目前,江苏省尚未建立像上海市一样的市级统一虚拟电厂 管理平台,因此日常的调度和交易仍然由各虚拟电厂直接与省交易中心和省调度中心进行 对接。
江苏省虚拟电厂典型案例
(1)省级需求侧管理系统 江苏省从 20 世纪 90 年代着手建设基于需求响应的负荷控制系统,经过多年的建设和 完善,江苏电力公司于 2015 年开通需求响应中心业务支撑平台,该平台对江苏省电网削 峰填谷需求响应提供了有力支撑。该项目的参与主体为普通工业用户负荷集成商、储能站、 电动汽车、5G 基站等。2015 年参与的独立用户 513 户,参与的负荷集成商 8 家,日最高 响应负荷能力为 188 万千瓦。目前,该平台已实现 50 千伏安以上容量用户的负荷监测全 覆盖。 在商业模式方面,该项目专注于满足削峰填谷需求。作为需求响应中心业务的支持平 台,该项目的主要应用场景是江苏省内的削峰填谷需求响应。削峰方面,江苏省于 2015 年首次实施全省范围的需求响应,日最高响应负荷 188.75 万千瓦,次年,该平台成功支 撑了世界最大规模需求响应,响应总量达 344.75 万千瓦,有效降低电网峰谷差 18.47%。填谷方面,江苏省自 2018 年以来在国庆、春节负荷低谷时段创新开展填谷需求响应,最 大规模 257 万千瓦,共计促进新能源消纳 3.38 亿千瓦时。
(2)源网荷友好互动系统 为确保大电网安全运行,在江苏省经信委等政府相关部门指导下,江苏省电力公司试 点建设了大规模源网荷友好互动系统。该平台于 2017 年 5 月正式投入运行,并于当月在 苏州完成了用户侧零误跳的实切验证,实际参与用户 245 户,精准切负荷 300 万千瓦, 充分验证了系统的可靠性及其友好互动性。2018 年,项目具备 260 万千瓦毫秒级、376 万千瓦秒级可中断负荷精准控制容量、417.5 万千瓦实时负荷调控能力,可提升特高压直 流送电能力 154 万千瓦。 作为国内首套基于实时可中断负荷快速响应的负荷管理系统,该系统通过对负荷资源 的分类、分级、分区域管理,将源网荷系统的应急处理速度从原先的分钟级提升至毫秒级, 可精准控制到用户的特定负荷。可中断负荷由用电客户自主选择,如空调、部分照明用电, 被切除后安全保障用电不受任何影响,最大程度保障企业产能和电网设备安全,降低负面 影响。项目已累计增供电量 49.896 亿千瓦时、累计新增销售额 27.4428 亿元、累计新增 利润 1.2474 亿元,年增利润约 8400 万元。在负荷控制能力方面,相当于 4 台百万千瓦火 电机组,节省投资 126.4 亿元,经济和环境效益显著。
浙江电力虚拟电厂的发展处于全国前列,涌现出一批试点项目,如华能浙江虚拟电厂、 金华全域虚拟电厂、宁波虚拟电厂、丽水绿色能源虚拟电厂、平湖县域虚拟电厂等。 2023 年,国网浙江电力牵头,正在编制国标《虚拟电厂管理规范》。目前,浙江省 谋划构建完成了“1 国标 +3 行标”系列标准体系,以调度管理模式、市场运行体系、新 型电力系统建设、网络安全要求、国家宏观政策等为出发点,系统设计建立了“中国特色 虚拟电厂”浙江模式,为全国虚拟电厂建设提供浙江方案。浙江省虚拟电厂建设情况见表 2-5。

浙江省虚拟电厂典型案例研究
(1)华能浙江虚拟电厂 华能浙江虚拟电厂平台又名为“华能浙江能源聚合中心”,项目 1 号机组于 2022 年 11 月顺利完成 72 小时试运行,具备常态化接收省调自动发电控制(AGC)指令并参与系 统调节的能力,是全国首台(套)接入调度系统参与实时响应调节的虚拟电厂。该项目由 华能集团牵头,在浙江能源监管办组织省电力公司、交易中心、调控中心、华能能源服务 有限公司等单位的共同努力下开展。 华能浙江虚拟电厂广泛聚集浙江省内各地的分布式电源、新型储能、充换电站、楼宇 空调等多元化需求侧可调节资源,聚合了 6 万千瓦左右的灵活性资源,常态化调节能力为2.5 万千瓦。华能浙江虚拟电厂平台将实时的调度指令进行优化分解,分配给位于浙江省 不同城市的虚拟电厂终端,这些虚拟电厂可参与电力系统的调峰、调频、备用电力以及需 求侧响应等辅助服务,以协助电网维持稳定运行。 华能浙江虚拟电厂平台的建设在调控技术、运行策略等方面形成了诸多创新点,具体 包括:①多类型资源优化聚合调节以及在线自动调控。②全流程全闭环 AGC 实时调节。 ③虚拟电厂功率控制秒级响应。④应用 5G、北斗作为接入资源的主要通信技术。⑤实现 虚拟电厂参与现货市场辅助服务、电能量市场的优化运行策略。⑥区块链技术应用于电力 控制大区。⑦成功研制专门用于虚拟电厂资源接入,多功能、即插即用的终端设备。
与长三角地区的其他省市相比,安徽省在虚拟电厂建设方面的进展相对较慢。这主要 是因为安徽省内拥有丰富的煤炭和水力资源,拥有多个重要的火力发电厂和水电站,与周 边地区建立了紧密的电力互联互通关系,一直以来都是长三角地区的重要电力供应地,因 此一直拥有充足的电力供应,这使得虚拟电厂建设的动力相对不足。然而,近年来,安徽 省的用电增长速度较快,尤其是最高用电负荷增速更为显著,2022 年安徽省电力缺口达 1080 万千瓦。 在这一背景下,合肥供电公司于 2020 年建成并投入运营了合肥虚拟电厂,这是国 内首个全面应用“5G+ 量子”技术的虚拟电厂。该虚拟电厂聚合了分布式光伏发电、储 能、充换电设施、微电网等多种电力能源形式,使它们能够互联互动,总装机容量达到 12 万千瓦。此外,芜湖市也近期宣布计划建设虚拟电厂,以促进能源节约和减少碳排放。 这些举措有望为安徽省未来的电力供应问题提供有力支持。

安徽省虚拟电厂典型案例
(1)安徽合肥虚拟电厂 合肥虚拟电厂系统于 2020 年 2 月正式上线,旨在解决分布式新能源并网、电网调峰、 调控安全三类问题,是国内首次将“5G+ 量子”技术全面应用于虚拟电厂。该项目目前共 接入全市 15.3 万千瓦光伏电站、5.43 万千瓦电动汽车充换电站(桩)、2.0 万千瓦储能和 0.83 万千瓦商业楼宇可控负荷,总容量达 23.56 万千瓦,到 2024 年,合肥虚拟电厂总容量占 比预计将达到夏季降温负荷 400 万千瓦的近两成,相当于少建设一座 80 万千瓦传统电厂。 商业模式上,国网合肥公司结合不同资源特性,面向不同的应用场景,构建了调压、 调频和调峰三大类虚拟机组。
该系统接入了光伏电站、电动汽车充换电站、储能电站和商业楼宇负荷等多种资源。 技术上,平台实施了实时监测和智能控制,通过 "5G+ 量子 " 技术的融合,实现了更快速 的负荷调节和更高的操作安全性。虚拟电厂系统能够提升合肥电网的抗灾能力,迅速调控 频率波动,确保稳定供电。在运营方式上,系统在日常期间保障新能源消纳和安全运行, 而在峰谷时期则起到了削峰填谷的作用。虚拟电厂可以实现对负荷的无感调节,确保商业 综合体内空调温度变化较低,以及电动汽车充换电时间的最小增加。由于该项目首次融入 了“5G+ 量子”技术,让合肥虚拟电厂的安全性与可靠性大幅度提升,该技术在虚拟电厂 中的成功应用对各省市的虚拟电厂的发展有着很好的示范作用。