全面推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是上海“十四五”規(guī)劃確定的重大戰(zhàn)略，也是面向未來塑造城市核心競爭力。未來五年，上海將整體性轉(zhuǎn)變，推動“經(jīng)濟、生活、治理”全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型，事關新環(huán)境、新能力，重點是以“一網(wǎng)通辦”“一網(wǎng)統(tǒng)管”組成的“兩張網(wǎng)”建設為牽引，著力構建科學化、精細化、智能化的超大城市“數(shù)治”新范式。即日起，上海市經(jīng)濟信息化工作黨委、上海市經(jīng)濟信息化委與人民網(wǎng)上海頻道合作，聚焦上海在推進治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型中涌現(xiàn)出的一系列具備標桿示范效應的新理念、新技術、新模式典型范例，打造城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上海實踐，開辟提升上海城市軟實力的新賽道，跑出上海產(chǎn)業(yè)和信息化高質(zhì)量發(fā)展的加速度。
“一不燒煤，二沒設備，卻能一年‘發(fā)電’上萬度?！甭犉饋碛行┎豢伤甲h，而這卻是上海市黃浦中心城區(qū)虛擬電廠示范項目的實際效果。
事實上，虛擬電廠是依靠能源互聯(lián)網(wǎng)管理體系，精細化調(diào)解用戶用電，從而省下了大量電力，相當于再造一個“電廠”，為平衡上海市電力峰谷差，緩解高峰電力緊張?zhí)峁┌踩Ｕ洗胧?/span>
“2016年起，公司開發(fā)建設全國首個商業(yè)建筑虛擬電廠，匯聚了規(guī)?；?、智能化、自動化、資源多元化的商業(yè)建筑需求響應，現(xiàn)已投入運營被納入上海電力需求響應常規(guī)調(diào)度資源。”上海騰天節(jié)能技術有限公司總經(jīng)理張皓介紹，截至目前，公司共承擔了長寧、黃浦、靜安、虹橋商務區(qū)等4個區(qū)級能耗監(jiān)測平臺的運行維護，在線監(jiān)測樓宇數(shù)量超過500幢，建筑面積2069.36萬平方米，年用電量22.46億度，年最大負荷715MW。
精細化調(diào)節(jié)，串起散落的“能源珍珠”
什么是虛擬電廠？虛擬電廠的電又從哪里來？當下，隨著世界能源緊缺、環(huán)境污染等問題的日益突出，分布式電源以其可靠、經(jīng)濟、靈活、環(huán)保的特點而被越來越多的國家所采用。但分布式能源有間歇性、分散性的特點，難以得到最大程度利用，實現(xiàn)規(guī)模效益。
虛擬電廠的產(chǎn)生正是為了解決上述問題。作為用電消費控制能力的特殊虛擬公共設施，虛擬電廠依托“物聯(lián)網(wǎng)通信”+“互聯(lián)網(wǎng)聚合”，可以大規(guī)模匯聚城市建筑可調(diào)電力負荷資源，這就好比將散落在城市角落中的“能源珍珠”串連起來。
以一座大廈為例，在用電高峰期，虛擬發(fā)電廠控制系統(tǒng)只需對大廈各樓層中央空調(diào)的預設溫度、風機轉(zhuǎn)速、送風量等參數(shù)進行柔性調(diào)節(jié)，通過減負為電網(wǎng)釋放出超過100千瓦電能，如果同時管控幾百座這樣的大廈，就等于釋放幾萬千瓦的電能，對整個電網(wǎng)來說這就相當于新建了一個發(fā)電廠。
可見，商業(yè)建筑虛擬電廠的實質(zhì)，就是通過規(guī)模化的對用戶行為精細化調(diào)節(jié)，實現(xiàn)柔性的負荷控制。通過“化整為零”將能耗指標分解為每小時精細管理；通過“化零為整”，將各樓宇碎片化的節(jié)能行為聚合成“發(fā)電”資源，虛擬平衡發(fā)電，實現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能，是一種先進的區(qū)域性能源集中管理模式。
以互聯(lián)網(wǎng)為“廠房”，以數(shù)據(jù)為“燃料”，虛擬電廠使得能源管理在時空上全面精細化、數(shù)字化，讓每個建筑每個部件都能精準有效的管理每小時能源消費。這種區(qū)域性能源集中管理模式，也有利于支撐雙碳工作精細化分解常態(tài)化治理。
“可類比千萬輛可調(diào)度的車輛，構成了滴滴，百萬間全球的閑置房屋，筑起了Airbnb，虛擬電廠與這兩者有異曲同工之妙，都是通過信息化協(xié)調(diào)，將資源高效優(yōu)化利用?！睆堭┙榻B，這種能力在雙碳工作背景下尤其寶貴，可有力的支撐以新能源為主的新型電力系統(tǒng)，利用數(shù)字化虛擬電廠跟隨電力供給的波動，黃浦的商業(yè)樓宇既是消費者也是生產(chǎn)者了，因為負的用電其實等同與發(fā)電。
柔性負荷系統(tǒng)，既可“削峰”也可“填谷”
虛擬電廠不僅有助于解決“電力緊張和能效偏低矛盾”，在供求形勢方面，也顯示出了其巨大的適應性。
傳統(tǒng)的需求響應資源調(diào)用，如負荷控制平臺，實際上相當于一個備用調(diào)峰機組。在用電高峰期，電網(wǎng)調(diào)度部門啟動該平臺，向協(xié)議用戶下達手動削減負荷指令，或遠程拉閘限電“關開關”。這種方式簡單粗放，容易對用戶正常生活造成影響。
而虛擬電廠可以實現(xiàn)柔性負荷控制。柔性負荷在一定時間內(nèi)靈活可變，可在基本不影響用戶的前提下，達到削減或增加負荷的目的。通過先進的控制、計量、通信等技術，虛擬電廠可以聚合商業(yè)建筑內(nèi)不同特性柔性負荷，如分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負荷、充電樁網(wǎng)絡等。然后通過軟件構架實現(xiàn)規(guī)?；膮f(xié)調(diào)優(yōu)化運行，以特殊電廠的身份參與電力市場和電網(wǎng)運行。
以夏季空調(diào)為例，在夏季用電高峰期，響應系統(tǒng)依托精密的信息技術，通過對空調(diào)的預設溫度、風機轉(zhuǎn)速、送風量、新風量等幾十個特性參數(shù)變量的控制，可以在不停機、不影響用戶使用的前提下，達到柔性調(diào)節(jié)空調(diào)負荷的目的。而在系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)的負荷進入低谷期后，可以自動調(diào)整相應的參數(shù)變量，提前儲存一部分冷量，使電力系統(tǒng)的利用率提高。
“柔性負荷響應系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“削峰”的作用，還能實現(xiàn)“填谷”的功能?！睆堭┙榻B， 目前已投運的黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠總體架構上實現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)通信”+“互聯(lián)網(wǎng)聚合”+“人工智能調(diào)度”+“智慧樓宇控制”，將能源管理在時空上全面精細化、數(shù)字化，讓每個建筑每個部件都能精準有效的管理每小時能源消費。每個建筑均具備約200kW的柔性負荷調(diào)節(jié)能力，即虛擬發(fā)電能力。后續(xù)還將努力大規(guī)模接入和管理需求側(cè)更多更豐富的柔性負荷資源。項目整體資源作為上海電力需求響應日常調(diào)度資源，累計調(diào)度超1700幢次/27.8萬千瓦，單次最大削減負荷50.5MW，柔性負荷調(diào)度能力超過10%。
黃浦區(qū)中心城區(qū)虛擬電廠示范項目案例建設了一個城市級建筑能源管理的新型數(shù)字化載體，提升傳統(tǒng)綜合能源服務能級。項目具備可視化、可驗證、可診斷、可預測、可學習、可決策、可交易的特點，建立電力消費精細化實時管控模式，提高電力使用效率，保障新型電力系統(tǒng)安全，推動電力市場化機制改革，支撐雙碳工作精細化分解常態(tài)化治理。
