上海電網作為支撐社會主義現代化國際大都市的典型超大城市電網，隨著第三產業用電比重逐步上升、負荷峰谷差不斷拉大，負荷峰谷波動劇烈，2020年夏季的最大峰谷差率高達43%，引起本地發電機組頻繁啟停，嚴重影響機組的安全性，限制了低谷輕負荷時段對區外清潔能源的消納，對能源安全清潔和優化配置資源提出了高標準和高要求。然而，城市電網中空調、電動汽車、儲能等需求側資源豐富，且未得到充分挖掘，亟待挖掘需求側潛力，提高電網韌性，實現超大型城市的能源安全保障和綠色低碳發展。

虛擬電廠技術形態作為破解清潔能源消納和綠色能源轉型的解決方案，對我國能源戰略轉型和“雙碳”目標的實現具有重大意義。由建筑樓宇、分布式能源、電動汽車、三聯供等資源構成的各類虛擬電廠，可以實現在有效提升需求響應能力的同時，做到完善電力調峰機制，并提高電力供應安全與應急保障水平。因此，致力于優化虛擬電廠運營業務，探索新的商業模式，建立并優化虛擬電廠參與電力市場、需求響應的規則方法，以推動企業數字化轉型、促進需求側資源參與電網運行，增強清潔能源的消納能力。

根據上海市電力體制改革重點工作安排，開展虛擬電廠參與需求響應市場化交易試點，加快建設需求響應電力市場交易機制，提高上海特大型城市受端電網安全運行水平和運行效能，更好地促進清潔能源消納，助力打造新時代共生、共建、共享、共贏的智慧城市能源生態圈。

上海虛擬電廠發展歷程

上海早在 2014 年作為虛擬電廠全國試點地區之一開展需求響應的探索實踐工作。根據上海可聚合資源的不同特點，充分利用現有建設基礎，以包含柔性負荷、儲能、分布式電源、充電樁等不同控制特性資源，考慮不同運營場景，分別構建了商業樓宇型與能源站型兩種類型的虛擬電廠。

2019 年，選取上海市黃浦區商業樓宇、世博B片區綜合能源中心、電力公司自有樓宇等地區作為試點。在增強對聚合資源的自動化控制的方向上，將黃浦區商業樓宇虛擬電廠（騰天技術服務公司）作為試點開展建設；在增強平臺綜合控制能力、優化樓宇用能策略的方向上，將世博B 片區作為試點構建可發可用雙向調節的虛擬電廠；同時將電力公司自有樓宇作為試驗田，開展虛擬電廠感知層設備研發、試用，運行控制平臺開發等工作。重點圍繞“四個平臺+兩種類型+多種交易”展開，通過聚合可調節資源用戶開展虛擬電廠市場交易。2020年，進一步引入了前灘新能源、蔚來汽車、遠景能源、5G 基站等新主體參與聚合調控，有效擴充虛擬電廠建設范圍、豐富建設類型。

2021 年，上海市虛擬電廠的參與方式主要通過聚合形式參與，將各級別虛擬電廠進行統一，共同參與市場運營。申能儲能虛擬電廠以負荷集成商的形式接入上海電力交易平臺，統一進行響應申報及接收虛擬電廠指令，并將負荷自動分配至各場站。接入申能儲能云平臺的場站以用戶側儲能場站為主，可以基于大數據分析評估儲能場站的充放電響應能力，充分挖掘場站響應能力并提高響應精度。

上海黃浦區博薈大廈B座的遠景虛擬電廠通過協同光儲充負荷等能源資源，高精度預測負荷及需量，優化需求響應等市場的交易策略，實現最大化收益、降低碳足跡。為電力市場交易的整個生命周期提供一站式服務，并實現了數字化、自動化、智能化的全價值鏈管理。上海鐵塔總計2.6萬個5G站點，每個站點負荷電力規模為10千瓦，平臺對上可對接電力接口、對下可對接鐵塔接口，實現需求響應執行、控制和過程監管。

上海虛擬電廠建設潛力

截至目前，上海建設商業樓宇型虛擬電廠已建成規模約6.54萬千瓦，能源站型虛擬電廠已建成規模約5300 千瓦，5G 基站建成規模約 1000千瓦。綜合考慮上海市建筑樓宇、分布式能源、電動汽車、用戶側三聯供等資源構成的各類虛擬電廠，總建設潛力達489 萬千瓦以上。預計未來，隨著用戶側儲能等資源的大規模發展，虛擬電廠的發展潛力巨大，其可建規模也將進一步擴大。

上海虛擬電廠開展交易情況上海虛擬電廠開展交易情況如表所示。

2021 年 5 月 6 日，國網上海電力首次大規模使用虛擬電廠進行節能減碳，對上萬個單位的照明、制冷等用電進行遠程管理、精準調控，將節約的負荷空間代替發電廠參與電網運行，在不影響日常生活的前提下，使得整個電網的用電 負荷上升了 41.2 萬千瓦。在近兩天時間內，累計調節電網負荷56.2萬千瓦，消納清潔能源123.6 萬千瓦時。其中，4 小時便相當于減少碳排放336噸。這一需求響應行動精準調動工業生產、商業樓宇、微電網、分布式能源、冷熱電三聯供、儲能設施、冰蓄冷、公共充電站、小區居民充電樁等11種不同負荷資源，是國內同類項目中，調節資源種類最全、充電樁負荷參與規模最大、基站儲能參與度最高的一次，實現了對鐵塔 5G基站儲能的全覆蓋，并在央視新聞播報后，得到了社會各界廣泛關注，對我國的能源結構轉型調整，實現碳達峰、碳中和的戰略目標作出了貢獻。

上海虛擬電廠建設特色

以多平臺構建全業務鏈的虛擬電廠生態系統。上海虛擬電廠從業務鏈條入手，重點打造“四大平臺”，包括：虛擬電力交易平臺、電廠調度控制平臺、運營管理與監控平臺、虛擬電廠側平臺。各個平臺之間相對獨立且相互協作，實現從響應資源聚集、虛擬電廠外特性控制、參與交易、調度響應等全業務鏈的有序開展。

市場初期交易所得利潤全部用于用戶間的分配。虛擬電廠作為一種增值服務，其目的是增加用戶黏性和響應參與度，因此參與交易全部所得均分配給用戶，虛擬電廠運營商則通過其他業務對其成本進行回收與盈利。

通過這種分配方式，可以在很大程度上提高虛擬電廠在運營初期面臨的用戶短缺問題，有效提高各類用戶參與虛擬電廠交易的熱情和積極性，為虛擬電廠項目培養最初的用戶群體。同時，由于大部分利潤由用戶共享，可以在很大程度上提高用戶的忠誠度，吸引更多的群體參與到項目下一步的建設完善中去，有利于不斷擴大市場主體規模，對該項目的長足發展奠定了良好基礎。目前，上海市虛擬電廠已基本具備不依靠政府補貼而獨立參與市場競爭獲取利潤的能力，日后的盈利能力也將非常樂觀。現有的虛擬電廠投資主體主要為虛擬電廠運營商，包括電力安裝、運維、節能企業。

在這種分配方式的刺激下，上海市虛擬電廠的運營主體類型還將不斷地擴大，涵蓋范圍更廣，為我國電力結構轉型升級所起到的作用也將越來越大。

下一步實施計劃

一是在發展目標上，使虛擬電廠不僅能夠完成對分散電能數據的搜集和對負荷量的控制，而且能夠像真正的實體電廠一樣參與系統調控，并提供調峰、調頻輔助服務和電力市場交易等。同時基于目前的虛擬電廠系統建立能源云系統，使得能源交易實現雙向互動，提升能源利用效率，進一步改善傳統意義上的能源單向流動。

二是在資源擴圍上，結合“雙碳”目標，嘗試以園區方式構建虛擬電廠；結合上海自身實際，繼續進一步擴大5G 鐵塔基站、電動汽車等的響應容量；多措并舉，繼續深耕用戶側資源，穩步發揮試點作用，更加有利于服務“雙碳”目標大局。

三是在交易拓展上，繼續進行虛擬電廠參與需求響應市場化交易的優化和進一步完善虛擬電廠參與輔助服務市場的業務流程；建立科學合理的交易目標，努力探索虛擬電廠開展綠色電力交易的新模式，減少化石能源的使用，降低二氧化碳等溫室氣體的排放，促進節能減排。

四是在平臺建設上，加快推進各業務平臺正式上線運行；努力強化適應性平臺的開發建設，助力新基建；加快支撐業務平臺上線運營，以便更好地支撐虛擬電廠參與輔助服務市場、開展綠電交易等業務。

五是在生態營造上，將更多的市場主體吸引并參與到虛擬電廠的建設中來，帶動整個虛擬電廠產業鏈的上下游協同發展；進一步推進科技項目與虛擬電廠源網資源之間的互動及協調優化；加強商業運營關鍵技術方面的研究工作；依據實際運營過程中的需求，進一步創新電力市場運營與市場交易機制，不斷打造最適合市場發展的運營模式。

上海虛擬電廠試點先后獲得國家發展改革委辦公廳《關于上海市城區（黃浦）商業建筑需求側管理示范項目的復函》、上海市經濟信息化委《關于同意開展虛擬電廠參與需求響應市場化交易試點工作的批復》、上海市經濟信息化委《關于同意進一步開展上海市電力需求響應和虛擬電廠工作的批復》等政府政策文件的支持，具有十分廣闊的發展前景。虛擬電廠參與多種市場有利于優化調度和競價，通過對多個分布式單元進行聚合，形成一個整體參與電力市場運營，既保持傳統電廠穩定和批量售電優勢，又聚合多種發電單元，具備較好的互補性。

此外，也有利于能源互聯網建設的推進，能夠充分發揮不同區域內分布式電源的時差互補和季節互補特性，提高可再生能源的利用率和虛擬電廠的效益。未來，隨著上海虛擬電廠建設的規模化發展，將進一步助力我國打造新時代共生、共建、共享、共贏的智慧城市能源生態圈，推動“雙碳”目標的實現。

文/王偉 劉敦楠，上海電力交易中心有限公司 華北電力大學，中國電力企業管理