文?IESPlaza

冀北虛擬電廠作為我國最早的一批虛擬電廠試點(diǎn)工程，在國內(nèi)虛擬電廠發(fā)展史上具有獨(dú)特意義。它不僅為后續(xù)其他地區(qū)虛擬電廠的建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和模板，同時(shí)也在產(chǎn)品服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新、項(xiàng)目運(yùn)營、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面率先進(jìn)行了探索和嘗試，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

國網(wǎng)冀北電力有限公司（下稱“國網(wǎng)冀北”）作為冀北虛擬電廠的建設(shè)者，其虛擬電廠的發(fā)展路徑可以分為三個(gè)主要階段：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立階段、平臺(tái)構(gòu)建階段和市場運(yùn)營階段。

▌標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立階段（2018年3月——2022年11月）

在這一階段，國網(wǎng)冀北主持編寫了虛擬電廠《用例》和《架構(gòu)與功能要求》兩項(xiàng)國際虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)，并于2022年11月正式發(fā)布。這標(biāo)志著虛擬電廠技術(shù)及其商業(yè)模式得到了國際認(rèn)可，為后續(xù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

▌平臺(tái)構(gòu)建階段（2017年——2019年12月）

該階段的核心是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程的正式投運(yùn)。國網(wǎng)冀北電力自2017年起積極聯(lián)合清華大學(xué)、華北電力大學(xué)、華為公司、中國電科院、南瑞集團(tuán)、清大科越、ABB公司以及美國加州獨(dú)立系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行商（CAISO）、加州大學(xué)伯克利分校、德州農(nóng)機(jī)大學(xué)，德國柏林工業(yè)大學(xué)、弗勞恩霍夫研究院（Fraunhofer），英國森特理克公司（Centrica），法國國家電力集團(tuán)（EDF），澳洲能源市場運(yùn)營商（AEMO）等國內(nèi)外專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行開放式創(chuàng)新。

到2019年12月，國網(wǎng)冀北電力已經(jīng)完成了虛擬電廠示范工程物理架構(gòu)建設(shè)、基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的泛（FUN）電平臺(tái)和用戶側(cè)移動(dòng)App開發(fā)，研發(fā)出用戶畫像、智能聚合、多能優(yōu)化、泛在交易、迭代評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)，主動(dòng)變化、快速迭代，形成了易接入、便推廣、有實(shí)效的泛在能源互聯(lián)市場新業(yè)態(tài)。

▌市場運(yùn)營階段（2019年12月——2022年10月）

在這一階段，冀北虛擬電廠作為獨(dú)立第三方主體參與華北電力輔助服務(wù)試點(diǎn)，累計(jì)提供調(diào)峰服務(wù)超過4800小時(shí)，增發(fā)新能源電量37.01GW?h，運(yùn)營商和用戶收益達(dá)673.70萬元。該階段標(biāo)志著虛擬電廠開始在實(shí)際電力市場中進(jìn)行商業(yè)運(yùn)作，并取得了初步成效。

總體來看，國網(wǎng)冀北的虛擬電廠發(fā)展路徑從初期的標(biāo)準(zhǔn)制定到逐步完善的技術(shù)和平臺(tái)架構(gòu)，再到市場化運(yùn)營，展現(xiàn)了其在虛擬電廠領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和示范效應(yīng)。接下來，IESPLAZA綜合能源服務(wù)網(wǎng)將分別從標(biāo)準(zhǔn)編制、產(chǎn)品服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新、項(xiàng)目工程等方面分析國網(wǎng)冀北的虛擬電廠發(fā)展之路。

標(biāo)準(zhǔn)編制

在虛擬電廠發(fā)展初期，沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，冀北虛擬電廠遇到過許多技術(shù)層面的問題，于是，摸著石頭過河的國網(wǎng)冀北公司在虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)的制定上傾注了大量心血。

2018年3月，國網(wǎng)冀北電力和中國電科院組成的專家團(tuán)隊(duì)代表中國向IEC（國際電工委員會(huì)）提交的虛擬電廠《架構(gòu)與功能要求》和《用例》提案獲批立項(xiàng)，成為IEC在虛擬電廠領(lǐng)域立項(xiàng)的首批國際標(biāo)準(zhǔn)。

《架構(gòu)與功能要求》提案主要描述了虛擬電廠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及其所需的功能特性，包括但不限于數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制、能源管理等方面。而《用例》提案則提供了虛擬電廠在不同場景下的應(yīng)用實(shí)例，展示了其在能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展中的實(shí)際作用。這兩項(xiàng)提案的獲批立項(xiàng)標(biāo)志著IEC在虛擬電廠領(lǐng)域首次正式引入中國主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)提案，這是中國在能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)化方面取得的重要突破。

2018年9月，公司作為虛擬電廠《用例》IEC國際標(biāo)準(zhǔn)編制牽頭單位，組織召開IEC TC8/SC8B WG4（國際電工委員會(huì)第八技術(shù)委員會(huì)/分布式電力能源系統(tǒng)分技術(shù)委員會(huì)第四工作組）首次工作組會(huì)議，以此為標(biāo)志，公司正式啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)編制工作。

2020年1月7日上午，國網(wǎng)冀北電力有限公司《虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)研創(chuàng)示編體系研究》科技項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)成功召開。項(xiàng)目組研究了虛擬電廠工程建設(shè)現(xiàn)狀，提出了虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)“研創(chuàng)示編”新模式，從研究、創(chuàng)新、示范、編寫四個(gè)維度出發(fā)，提出了集源網(wǎng)荷儲(chǔ)為一體的虛擬電廠發(fā)展的工作模式，并建立虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)編寫的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程提供指導(dǎo)。

2022年11月IEC《虛擬電廠：用例》國際標(biāo)準(zhǔn)獲批發(fā)布，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)上的突破。

2023年10月，國網(wǎng)冀北電力參與編制的IECTS63189-2《虛擬電廠第2部分：用例》正式發(fā)布，將冀北虛擬電廠作為最佳實(shí)踐寫入了國際標(biāo)準(zhǔn)用例，為世界虛擬電廠的發(fā)展和建設(shè)提供“中國方案”。

產(chǎn)品服務(wù)

▌冀北虛擬電廠智能管控平臺(tái)

冀北虛擬電廠智能管控平臺(tái)是國網(wǎng)冀北研發(fā)的基于“邊緣協(xié)同”的虛擬電廠管理系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化和實(shí)時(shí)互動(dòng)。該平臺(tái)作為整個(gè)示范項(xiàng)目的“智慧大腦”，具備設(shè)備數(shù)據(jù)和互動(dòng)信息的計(jì)算、存儲(chǔ)功能，并集成能源運(yùn)行管理、交易和服務(wù)功能，整合優(yōu)化各類可調(diào)資源與電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。

從技術(shù)架構(gòu)來看，冀北虛擬電廠智能管控平臺(tái)圍繞“云-管-邊-端”建立了完善的管控架構(gòu)，包括物聯(lián)網(wǎng)開放應(yīng)用程序接口訂閱、通知規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)采集設(shè)備管理安全與鑒權(quán)、4G/5G/光纖通信協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)化邊緣智能網(wǎng)關(guān)等。此外，該平臺(tái)還通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程，構(gòu)建了“感知、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、應(yīng)用”四層系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多元化電力負(fù)荷的協(xié)調(diào)控制。

在實(shí)際運(yùn)營中，冀北虛擬電廠智能運(yùn)營管控平臺(tái)為虛擬電廠運(yùn)營商提供了分布式資源聚合優(yōu)化、市場交易、友好協(xié)同互動(dòng)業(yè)務(wù)支持。系統(tǒng)包括運(yùn)營監(jiān)控、終端APP控制以及系統(tǒng)支撐等功能組成，按照不同的角色劃分，不同的角色可以訪問不同的功能應(yīng)用。分布式資源商通過終端APP與平臺(tái)的通信互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠與分布式資源的互動(dòng)響應(yīng)。

總體而言，冀北虛擬電廠智能管控平臺(tái)通過先進(jìn)的信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，將分散的可調(diào)資源聚合為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)靈活的需求側(cè)響應(yīng)和高效的電力資源配置，為新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建和冀北虛擬電廠的平穩(wěn)運(yùn)行提供了重要支撐。

技術(shù)創(chuàng)新

在虛擬電廠發(fā)展過程中，國網(wǎng)冀北通過技術(shù)創(chuàng)新解決了諸多虛擬電廠理論、技術(shù)、應(yīng)用等“卡脖子”難題，在計(jì)量技術(shù)、通信技術(shù)、智能調(diào)度決策技術(shù)和信息安全防護(hù)技術(shù)等方面均取得了重要進(jìn)展。這些技術(shù)的突破為虛擬電廠的高效運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

▌云邊協(xié)同架構(gòu)

冀北虛擬電廠采用了云管邊端架構(gòu)，包括用戶側(cè)智能終端、邊緣智能網(wǎng)關(guān)、通信網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái)。這種架構(gòu)分為三層，涉及核心應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析與挖掘、業(yè)務(wù)微應(yīng)用和安全體系，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)資源、虛擬電廠和分布式資源建模技術(shù)的綜合應(yīng)用。

▌實(shí)時(shí)接入與控制

冀北虛擬電廠能夠?qū)崟r(shí)接入并控制多種類型的能源設(shè)備，如蓄熱式電采暖、可控負(fù)荷、智能樓宇、智能家居、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車充電站等。這使得它能夠在電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。

▌秒級(jí)感知與柔性互動(dòng)

通過先進(jìn)的信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，冀北虛擬電廠可以實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷和電動(dòng)汽車等的協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)秒級(jí)感知和柔性互動(dòng)。

除此之外，IESPLAZA綜合能源服務(wù)網(wǎng)還整理了國網(wǎng)冀北所獲虛擬電廠領(lǐng)域的技術(shù)專利，供大家參考：

項(xiàng)目工程

▌全國首個(gè)市場化運(yùn)營的虛擬電廠示范工程

2019年12月，由國網(wǎng)冀北電力有限公司打造的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程投運(yùn)。該項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)虛擬電廠示范項(xiàng)目，也是首個(gè)市場化運(yùn)營的虛擬電廠示范工程。實(shí)時(shí)接入并控制蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市。

該示范工程主要包括具備泛電、販電、FUN電三層次內(nèi)涵的泛（FUN）電平臺(tái)和泛（FUN）電平臺(tái)的首個(gè)核心產(chǎn)品——虛擬電廠，實(shí)現(xiàn)了秒級(jí)感傳算用，具備了億級(jí)用戶能力，打造了多級(jí)共享生態(tài)。

▌北京冬奧會(huì)虛擬電廠電力保供項(xiàng)目

在2022年北京冬奧會(huì)電力保供工作中，冀北虛擬電廠發(fā)揮了重要作用。在服務(wù)奧運(yùn)場館時(shí)，虛擬電廠技術(shù)還將電與熱聯(lián)系起來，合理利用低谷電能供熱，在降低場館供熱成本的同時(shí)，為電網(wǎng)提供調(diào)峰服務(wù)，促進(jìn)清潔能源消納。通過全國統(tǒng)一電力交易平臺(tái)，國家體育館、北京冬奧組委辦公園區(qū)、延慶場館群、張家口賽區(qū)等11家冬奧場館及配套設(shè)施實(shí)現(xiàn)了100%綠電供應(yīng)。冀北虛擬電廠支撐了奧運(yùn)史上首次全部場館采用綠電，其關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用被納入國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)。

▌國內(nèi)首個(gè)電動(dòng)重卡型虛擬電廠建成

今年4月，唐山建成國內(nèi)首個(gè)電動(dòng)重卡型虛擬電廠。電動(dòng)重卡的電池具有儲(chǔ)能單元容量大、充電功率高的特點(diǎn)，是一種非常優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)能資源。

國網(wǎng)冀北電力在全國首次將電動(dòng)重卡電池資源進(jìn)行聚合，以虛擬電廠模式運(yùn)營，通過參與電力輔助服務(wù)市場，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段充電，將電能儲(chǔ)存在電池中，從而降低電網(wǎng)峰谷差，促進(jìn)電力供需平衡和新能源消納。

▌國網(wǎng)冀北電力打造“空調(diào)型虛擬電廠”

今年8月，國網(wǎng)冀北廊坊供電公司聯(lián)合廊坊市人民政府，完成了廊坊市民服務(wù)中心空調(diào)智能化柔性改造，打造出該地區(qū)首個(gè)“空調(diào)能效電廠”樣板工程。

為推動(dòng)政府公共機(jī)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型，國網(wǎng)冀北電力有限公司充分發(fā)揮綠色低碳節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢，以“空調(diào)型虛擬電廠+數(shù)字化微電網(wǎng)”為思路，對(duì)原有空調(diào)設(shè)備安裝智能傳感和控制裝置，利用數(shù)字云邊協(xié)同技術(shù)對(duì)空調(diào)主機(jī)、冷凍泵、冷卻塔水泵系統(tǒng)進(jìn)行精確監(jiān)測，利用仿真模擬、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)手段，對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，打造“空調(diào)型虛擬電廠”。同時(shí)，充分考慮廊坊市市民服務(wù)中心用電成本高、屋頂面積大量閑置的實(shí)際，結(jié)合用戶用電成本、光伏儲(chǔ)能投資成本、分時(shí)電價(jià)、分時(shí)段發(fā)電量等信息，通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)評(píng)估最小回收周期，推算“屋頂光伏+分布式儲(chǔ)能”的最優(yōu)建設(shè)規(guī)模，利用大數(shù)據(jù)、仿真模擬技術(shù)，對(duì)內(nèi)部充放電進(jìn)行控制，打造用戶內(nèi)部“光儲(chǔ)充用”一體化微網(wǎng)。