上海開建虛擬電廠，通過減少終端用電來產生富余電能

上海市黃浦區(qū)“誕生”了一座不同尋常的電廠：不燒煤、不燒氣，沒有設備，也看不到廠房，這是一座由大數據支撐、互聯(lián)網賦能的虛擬電廠，是由許多樓宇構成的能源互聯(lián)網管理體系。虛擬電廠又稱“能效電廠”，是通過減少終端用電設備和裝置用電需求的方式，來產生“富余”電能，因為需求的減少等于電網對于其他部分供應的增加，所以相當于建設了實際電廠。

據悉，這是國家首個正式批復的商業(yè)建筑需求側管理示范項目。迄今，最大規(guī)模的一次試運行中，參與樓宇超過50棟，釋放負荷約1萬千瓦。預計三年內，這座虛擬電廠能在用電高峰時釋放出約5萬千瓦電力。

大數據支撐的虛擬電廠

對用戶行為精細化調節(jié)，實現柔性負荷控制

寶龍大廈落成于2004年，這座17層的商辦建筑是上海虛擬電廠的一個節(jié)點，曾8次參與虛擬電廠試運行，常規(guī)“發(fā)電”能力在100千瓦左右。

據上海市發(fā)改委相關負責人介紹，虛擬電廠的原理很簡單，一棟大樓有兩臺空調機組，在用電高峰時段，只要關停一臺空調機，就能通過減負為電網釋放出100千瓦電能。它的實質就是通過對用戶行為的精細化調節(jié)，實現柔性的負荷控制。這樣既能省下大量電力投資，也可有效提升環(huán)保水平，相當于在不增加資源消耗的情況下新建一座大型電廠。由于這種管理方式的重心在需求側，所以被稱為“需求側響應”。

不同于剛性的拉閘限電，虛擬電廠的運行是柔性的。上海這座虛擬電廠每次試運行持續(xù)一到兩個小時，參與樓宇一般要把用電負荷降低15%，同時基本不影響正常使用體驗，不會因為關閉空調而招致用戶投訴。

虛擬電廠的目標并非只是節(jié)能。上海市發(fā)改委相關負責人稱，城市電網峰谷間的負荷差十分明顯。在上海，夏季最大負荷是最低負荷的兩倍多，而縱觀全年，能超過90%峰值負荷的時間累計不到100小時，只相當于365天的1%。而就為了保證這1%，國家必須保留大量冗余發(fā)電能力。由于冗余電廠多為小廠，能耗高、環(huán)保差，因而，在峰時臨時啟動填補供電缺口的正是最不綠色的電。

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據悉，黃浦區(qū)在2015年開始需求響應試點工作，在試點過程中，針對一年中的采暖季、制冷季、過度季分別進行了需求響應嘗試，充分驗證了需求響應的可行性與潛力。通過試點驗證，參與響應的樓宇最大負荷削減可達25%，平均削減負荷達10%。

由于黃浦區(qū)需求響應試點工作效果顯著，2016年8月，國家發(fā)改委批復了上海市城區(qū)（黃浦）商業(yè)建筑需求側管理國家示范項目，項目基于互聯(lián)網+智慧能源+大數據技術，開發(fā)建設上海城區(qū)（黃浦）商業(yè)建筑虛擬電廠，實現智能化、自動化、規(guī)模化、資源多元化的商業(yè)建筑規(guī)模需求響應，并為電力調峰/調頻和吸納可再生能源提供服務。

“眾籌”樓宇的碎片化節(jié)能

實現能耗在線監(jiān)測，數據支撐電力負荷調度

需求側響應涉及到相當精密、復雜的資源配置操作，因此落地存在難度。而大數據和互聯(lián)網技術的發(fā)展，讓其成為可能。

在寶龍大廈配電間，一個個電表整整齊齊地排列著。除通常的計費電表外，另有超過60個智能電表“鎮(zhèn)守”各個供電節(jié)點，24小時不間斷地記錄各區(qū)域照明、空調、電梯等設備的能耗。每隔幾分鐘，這些數據就被自動上傳至上海市建筑能耗在線監(jiān)測平臺。

過去幾年，上海市一直希望把低碳打造成自己的新名片，因此在推進建筑能耗在線監(jiān)測上不遺余力。目前，上海市黃浦區(qū)內像寶龍大廈這樣對能耗實施在線監(jiān)測的樓宇，總數已超過230棟，95%以上符合安裝要求的公共建筑 （包括辦公樓、商場、醫(yī)院、學校、政府機關等）都實現了能耗在線監(jiān)測，涉及智能電表1萬多只，年監(jiān)測用電量超過10億度，占社會領域用電總量的40%。

從大數據的角度來看，這1萬多只智能電表就相當于1萬多個不停歇的數據源；而其連接的在線監(jiān)測平臺則是具備數據整理、分析、呈現功能的數據加工中心。

幾年前啟動建筑能耗在線監(jiān)測的初衷，是推動樓宇經濟低碳化，通過“化整為零”把能耗指標拆細，從而尋找節(jié)能突破口。如今，隨著這張能耗“感知網”越來越成規(guī)模、“有想法”，它也可以“化零為整”，對各樓宇的碎片化節(jié)能行動做一次“眾籌”，從而打造出全新的電力負荷調度模式。

虛擬電廠讓多方受益

跟蹤每一度電的去向，開出個性化“藥方”

據虛擬電廠管理方相關負責人介紹，在成為虛擬電廠的節(jié)點前，建筑必須先形成“發(fā)電”預案。由于每棟樓都是獨特的，因此，每個預案的制定，都離不開基于大數據的個性化分析。

在政府支持下，管理公司可以接觸到大量能耗數據，幾乎能了解每棟樓宇的每一度電是怎么使用的。因此，他們可以針對不同季節(jié)、不同時段、不同用電模式，為每棟建筑開出個性化的需求側響應“藥方”。比如，找到水泵的啟停規(guī)律后，可以引導它提前運轉，免得在高峰時“湊熱鬧”；根據樓宇的溫度變化規(guī)律，適時、適當地關閉部分空調，從而在實現避峰的同時保持室溫基本穩(wěn)定。

根據規(guī)劃，今年上海將有100棟樓宇形成需求側響應預案，并編制出標準化、自動化的操作手冊。三年內，所有接入能耗監(jiān)測平臺的樓宇都將被納入虛擬電廠，總“發(fā)電”能力將達到5萬千瓦；而且將會更頻繁地啟動，平均每周都會運行。

在以建筑能耗為主的上海中心城區(qū)，通過實施這一示范項目，不僅可以降低區(qū)域的電力峰谷差，減少城市整體發(fā)電裝機容量，還可以降低單體建筑的能源費用，提升經濟效益和社會效益。

據測算，以黃浦區(qū)50MW虛擬發(fā)電廠為例，基于已有建筑分項計量系統(tǒng)和區(qū)級能耗監(jiān)測平臺，每1kW需投入成本600～800元，與傳統(tǒng)火力發(fā)電調峰電廠造價1kW約3600～4100元相比，投資效益顯著。同時，需求響應虛擬電廠的運營費用極低，約為傳統(tǒng)電廠的1/10，全生命周期經濟效益更是巨大。

上海市發(fā)改委相關負責人稱，針對虛擬電廠的可持續(xù)運行，政府還在探討如何完善制度環(huán)境。

過去幾年，虛擬電廠每“發(fā)”一度電，參與的樓宇就能得到10元獎勵，遠高于一般節(jié)能項目的回報。但光靠政府激勵并不夠，需求側響應的受益者也包括電力行業(yè)，他們應該為此買單。

實際上，國家發(fā)改委就上海市虛擬電廠示范項目做出的批復中明確要求，“示范項目在實施過程中，要緊密結合電力體制改革，積極探索電力需求響應資源參與電力交易的市場模式和政策機制，推進電力市場化改革”。

按照設想，幾年后，虛擬電廠最快可以在幾分鐘內做好啟動準備，然后根據電網負荷水平釋放出相應的電力。同時，虛擬電廠的電價也將采取更靈活、更市場化的計價模式，從而吸引更多樓宇成為“發(fā)電節(jié)點”。這無疑是一個高度綠色、高度智慧的能源互聯(lián)網模式。

根據《上海城區(qū)（黃埔）商業(yè)建筑需求側管理示范項目方案》，虛擬電廠首先在黃浦區(qū)試點，然后在上海全市推廣。到2019年，力爭覆蓋上海全市2000幢以上商業(yè)建筑，建成預期具有500MW容量（DR）、100MW自動需求響應能力（ADR）、20MW二次調頻能力，年虛擬發(fā)電運行時間不小于100小時的上海市商業(yè)建筑虛擬電廠。