【中央电视台】AI助力虚拟电厂

2023年下半年在杭州举办的第19届亚运会为世界呈现了一场精彩绝伦的体育盛会。除了令人眼花缭乱的各项赛事，在其背后还有一套重要的系统保障着赛事期间场馆用电的安全与高效，不仅能实时优化各场馆的用电负荷，还能代替人工执行较为复杂的运算与决策。这套系统就是“虚拟电厂”系统。

在近些年的冬奥会和亚运会中，虚拟电厂扮演了重要角色。它像一双隐形的手，在背后默默支撑着体育赛事的平稳进行。

那么什么是虚拟电厂呢？它相比传统的实体电厂，又有哪些优势呢？这还要从我国的能源转型和需求现状说起。

“双碳”目标提出以来，国家积极推进新型能源体系构建，可再生能源的发展和建设正在改变电力消费形势。近年来，社会各界积极践行“双碳”战略，电能替代不断提高社会用能的电气化率。例如，电动汽车产业拉动电网和交通网的融合发展，电力用户也会通过配备分布式光伏等发电设施，满足本地化绿色用能需求。事实上，可再生能源受天气影响波动大、预测难，需要拓展更多的灵活调节资源去适配电力的供需平衡。然而，海量的用户资源正沉睡在电力能源网络中，缺少一双“无形的手”，使他们聚沙成塔，发挥更大作用。

随着能源互联网技术的发展，我们找到了答案，它就是虚拟电厂。

国家电网有限公司市场营销部副处长何胜：“虚拟电厂是依托负荷聚合商、售电公司等机构，通过新一代信息通信、系统集成等技术，实现需求侧资源的聚合、协调、优化，形成规模化调节能力，支撑电力系统安全运行。虚拟电厂一方面为电力供需协同和电网平衡提供了技术支撑，能够保障电网更加安全稳定地运行，提高电网建设运行效益，提升全社会的供电福利水平。另一方面，能够为其聚合的负荷侧资源，提供市场化交易服务和用电管理服务，在获得市场交易经济收益的同时，提升用能服务水平。”

简单来说，虚拟电厂就是将可调负荷、分布式电源、电动汽车和分布式储能等海量用户侧资源，通过物联网以及人工智能等技术，利用互联网平台，将分布在不同地域、多种多样的资源进行聚合，通过市场化方式参与电网运行的一种“特殊电源”。

虚拟电厂虽然也有着与传统电厂相同的运行特性，但它却是看不见摸不着的，它与如今我们生活中所熟知的互联网平台一样，是存在于网络上的，通过物联网和数字化，与实体资源进行实时互通互联。这种全新的特性，从一开始就赋予了它与传统电厂不同的工作和生产模式。

国网杭州市滨江供电分公司工程师陈奕：“以杭州市滨江区为例，这里一共有63平方公里，就有四百多栋办公楼，六十多家上市企业的总部，楼宇的用电量超过了60%，也就是达到了24亿度。面对这样一种情况，如何快速实现楼宇的节能改造，真正参与到虚拟电厂的调控当中是非常重要的。”

相比于传统电厂，虚拟电厂有着其独特的优势，它不需要投入建设昂贵的发电机组，在成本上更加轻量化。它的虚拟发电机组是由一个个小的海量的用户个体所组成的整体。虽然成本显著降低了，但如何集中这些个体就成了关键。

科研人员进行了无数次尝试，终于让人工智能达到了理想状态，不论工作人员是否在场，这套系统都可以按照训练的成果，源源不断地采集和分析数据，并进行自我调节。在需要的情况下，自动转换“挡位”，是选择“调一半”“不调”还是“快速调”等，保证按照实际情况，准确无误地实施。与此同时，它还实现了效率与成本的平衡，这一度是科研攻关中最大的难题。如今，成熟的技术已经在不少地区投入应用。

国网杭州供电公司营销技术中心工程师吴昊：“这是智慧能源单元也就是调节终端，它的核心是我们的智慧能源单元，它下面连接着负荷检测仪，可以将楼宇当中的空调负荷、照明负荷等等的可调节负荷进行一个实时的监测，计算它的可调控能力。同时将计算得到的数据，上传给新型电力负荷管理系统。新型电力负荷管理系统也可以通过智慧能源单元下发指令给这一些控制模块，对下面的空调负荷以及照明负荷进行相应的控制。那我们整个系统的核心就在于我们这个顶端的智慧能源单元，它是部署在用户侧的边缘计算的装置。它主要有两大功能，第一大功能就是对下计算实时的本地可调控的能力，第二大功能就是它可以制订一个最优的控制策略。”

在我们的现代生活中，各项通信技术可谓琳琅满目，例如5G、Wi-Fi等。因为不同用户的通信技术也有所不同，如何尽可能减少他们之间的时延，使得终端控制的性能达到最优化，就成为必须解决的问题。

快速调节数据并降低时延是一个不小的挑战。科研团队为此日夜奋战，作为团队领头人的康教授，经常早出晚归，与团队寻求着这一问题的解决方案。最终，他们找到了答案，就是用一个个小型的单元来采集信息，统一汇总，再使用全面训练好的人工智能来快速处理。

国网杭州市滨江供电分公司工程师陈奕：“我们在大楼里每个空间里面都安装了多功能传感器SR3，也就是在墙上的这个装置，它没有多余的布线，即（插）即用，可以采集房间里面真实的温度、湿度和有无人的状态。”

多方位且全面的数据采集给我们的生活带来了诸多便利。尽管虚拟电厂可与传统电厂一样，通过市场报价决策、出清、结算等模式展开运营，但虚拟电厂代理的海量用户利益诉求差异大，如何实现快速共识，都是推行虚拟电厂所亟待解决的问题。

当涉及市场时，就不再是坐在办公室就能解决的问题了，它涉及更加广阔的平台，推广的过程并非一帆风顺。不但要克服技术性难题，最关键的还是要让广大用户接受这种新的生产生活方式，这就必然要打造一个成熟的市场机制。而这个市场机制一旦形成，不但可以反哺自身，在日常给用户提供便利，还能在紧急时刻充当“救火英雄”的角色。

国网杭州市萧山区供电公司工程师李豪帅：“这是我们2023年新投运的8台60千瓦的V2G双向充放电设备，可以实现毫秒级的智慧调度。它最大的特点又可以为电动汽车进行充电，又可以根据电网的需求进行放电。”

充电桩作为虚拟电厂的重要一环，为大电网持续提供着削峰填谷、需求响应以及调峰调频的服务。当夏季用电高峰期来临时，电车车主就可以主动响应电网的邀约，通过车网互动对电网进行送电，以缓解整个电网的压力，车主也能够借此获得来自电网的补贴，实现电力系统与用户的双赢，这就是一个良好市场化模块的体现。

实际上，“低碳”两个字与人们的日常生活息息相关。传统模式下，电力用户更加被动，既不了解能源供给模式，也不了解电力输配网络，难以想象自身的行为如何与低碳捆绑。有了虚拟电厂，大到一家公司，小到一户居民都会参与其中，并能服从最终端的调度。

从用户的心理角度看，要从一个良好的生产秩序运营过程中改变自己的行为模式，难免会产生一定的抵触心理。而科研人员要做的，就是进行必要的科普，让用户认识到虚拟电厂的优越性和便利性，并能从中产生源源不断的经济效益，广大用户才会心甘情愿参与其中，并成为这项技术推广的先头兵。

我国的虚拟电厂项目虽然起步晚，但发展却并不慢。经过近三年的研究，浙江、上海等地都已经建设出现了示范工程的阶段性成果。尤其是去年举办的杭州亚运会上，虚拟电厂大放异彩，在赛事的背后提供着有力的支持，保障实现了杭州亚运会在用电上的“安全、绿色、经济、高效”等目标，为实现“双碳”目标提供了助力。

虚拟电厂由用户资源聚合而成的“虚拟电源”，正成为新型电力系统中的重要组成。它不仅在国际重大赛事电力供给中发挥“稳定器”作用，而且逐渐转向服务电网的日常安全稳定运行，目前已在我国多省区示范运行，在电力系统安全保供、稳定运行、清洁消纳、节能降碳等方面成效显著，助力推动全社会低碳转型。

国网浙江省电力有限公司营销部市场智电处副处长李磊：“以我们第19届杭州亚运会和第4届亚残运会为例，通过虚拟电厂广泛汇聚亚运场馆的空调、充电桩、5G基站等海量可调资源，助力亚运核心区域电网供电可靠性达到国际一流水平，保障了场馆电力安全可靠供应。同时，我们组织亚运竞赛场馆、测试场馆等参与亚运绿电交易16场，将来自青海、甘肃、新疆等地的绿色电源源源不断地注入，通过虚拟电厂累计消纳省外绿电约6.2亿千瓦时，相当于减排标煤约7.6万吨。”

内容来源：中央广播电视总台