建筑虚拟电厂构建运行关键技术及应用

虚拟电厂是构建规模化、常态化、精准化负荷可调能力的有效手段，是通过

有效聚合、协调控制各类分布式资源形成具备常规电厂外特性且可被常态化调度

的特殊电厂。商业建筑虚拟电厂是在商业建筑负荷领域开展大规模、精准化电力

需求响应的实现方式，其以中央空调等柔性负荷资源为聚合对象，对上参与电力

市场交易并接受调度指令，对下协调用户侧设备运行，整合用户参与市场化交易

获利。项目产学研联合攻关，取得如下成果：

1、首创面向系统平台层-虚拟电厂层-资源采集层的虚拟电厂运营体系架构。

提出基于调度-交易-运营一体化、虚拟机组分布自治、层级间规约异构适配的整

体技术架构，填补国内空白，制定国家、行业系列标准，牵头创建国际电工委员

会智能电网用户接口技术委员会IECPC118, 打破欧美对国际标准的垄断。

2、提出商业建筑虚拟电厂动态构建方法。首次建立柔性负荷标准化发电

因 子模型，提出虚拟电厂动态构建方法及其外特性参数在线辨识技术，参数辨

识精 度达94.5%,性能指标领先国际同类型虚拟电厂，攻克商业建筑海量负荷资

源“电

厂化”动态聚合封装难题。

3、构建商业建筑虚拟电厂的内部资源多维度协调优化控制新模式。首次

提 出海量负荷资源“分层分组+本地自治”协调优化控制方法，研制了各种通

信接 口转换装置及楼宇管控终端，实现虚拟发电出力控制误差小于10%,机组

爬坡率 大于10%/min, 全容量发电持续时间不低于2h, 解决商业建筑虚拟电

厂精准有

序控制难题。

4、提出虚拟电厂多时间尺度协调优化调度方法。首次构建了基于自适应

鲁 棒优化和信息间隙决策方法的虚拟电厂日前日内协调优化调度模型，提出了

多虚 拟电厂联合优化调度决策方法，提升运营收益4.5%,示范虚拟电厂可调

节功率占区域负荷15%以上。

虚拟电厂市场运营架构

黄浦区商业建筑虚拟电厂运营平台

二、技术优势及性能指标：

目前，国内外虚拟电厂可大致分为电源型和负荷型两类。其中电源型虚拟电

厂主要以分布式电源作为资源聚合主体，如冀北、荷兰 PM、欧盟 FENIX、欧盟

WEB2ENERGY、ABB 公司 Next kraftwerke 等；而负荷型虚拟电厂主要以柔性负荷

作为资源聚合主体，如美国TVA、Central Hudson 等。相比电源型虚拟电厂，负

荷型虚拟电厂聚合调控所需技术难度更大。

电力交易平台

调变需求

负荷应新平台)

出青选量

注册信息

重入条件满定德究

搜入方案

C 电厂外特性

虚如电厂档案

确应信息

虚拟电厂层

( 聚 合 协 调 )

用 户 层 ( 用 户 白 治 )

以电为排心的暂慧能承体系

5

轨 文 通 费模电站 公共

信没房 数据中心 建筑

响应终锦

iiata

细能装置

多能互补

难入事核洁果

虚C 电广外特性

共行认定站单

出 青 志

能原站(光状，风电

分形式绿策

虚拟电厂首理平台

(借托调求第应，

省坦调度平台

地市级调度平台

准入审标话果

执疗以度活

区域虚判电厂

A

国民及中小

用户

调用害息 响

Gme

出青志梁

结辩结息

区 城 虚 荆

B

聚合协调

探价管息

色司

发电f

小

设 备 层

充电疫器

基代

务

4

需净机

光状散

G

电 厂

性能指标

示范虚拟电厂

性能指标

同类虚拟电厂

先进性能指标

发电出力控制误差

<10%

CentralHudson 虚拟电厂：12%

机组爬坡率 Texas虚拟电厂；8%Wmin

10%/min

全容量发电持续时长

>2h

美国加州市场准入条件：>1h

参数辨识精度 TVA虚拟电厂：91.3%

94.5%

AGC调频精度 无AGC调频功能

>89%

本项目示范虚拟电厂柔性可调负荷容量占比为99%,属负荷型虚拟电厂，其

发电出力控制误差、机组爬坡率、发电持续时长、参数辨识精度等指标均优于国

内外负荷型虚拟电厂，且具有其他负荷型虚拟电厂不具备的 AGC 调频功能，达

到国际领先水平。

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源网络技术、能源控制技术

综合能源服务方向：综合能效服务技术、新兴用能服务技术

智慧能源方向：能源互联网、信息通讯

四、成熟度：

生产阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

1)市场应用情况

项目建成世界首座商业建筑虚拟电厂，目前已接入楼宇130幢，发电容量

59.6MW; 虚拟电厂运营平台应用方面，2017年至今，黄浦区商业建筑虚拟电厂

已形成常态化发电机制，最大削减负荷6万kW, 极大提升了用户侧负荷调度准

确性和可控性。如在2019年4月28日开展的局部精准“发电”中，黄浦区商业

建筑虚拟电厂平均降低区域网供负载15.06%,最大单体建筑峰值削减率超过30%。

2)经济效益分析

①本项目的研发和示范应用，具有如下直接经济效益：

公司基于项目取得的研究成果，通过技术开发、技术

服务等方式，从2017年到2019年，共形成销售额5428.2万元，税金共计294

万元，实现利润1962万元。

国电南瑞科技股份有限公司自参与本项目的研究和示范应用以来，利用项目

取得的成果，通过技术转让、产品销售等方式，从2017年到2019年，共在国内

24个省和直辖市共计实现相关软、硬件产品销售及服务合同额124369万元，上

缴各项税金共计7011万元，实现净利润8119万元。

②本项目的研发和示范应用，具有如下社会效益和间接经济效益：

有助于减少电源和电网建设投资，提高现有资产利用效率，是能源供给侧改

革的有效实践。按电规总院《电网工程限额设计参考造价指标(2016 年水平)》

( 100 万千瓦电源投资约 15.8 亿元、输电配套投资约15.8亿元),上海中心城

区输变电投资上调30%,黄浦区商业建筑虚拟电厂的建成可节省发输变电投资约

2.45亿元。

有助于推动全社会节能减排，降低社会用能成本，对全社会能效提升具有重

大意义。黄浦区商业建筑虚拟电厂极大提升了用户用电的精益化和智能化水平，

按每幢商业建筑年节约用能约10万度测算，黄浦区商业建筑虚拟电厂所辖130

幢建筑每年共节约标煤5252吨，减排二氧化碳、二氧化硫分别12961吨和390

吨。