電力的普遍運(yùn)用，改變了人類世界的格局——第二次工業(yè)革命的主要標(biāo)志，就是電力的發(fā)現(xiàn)和廣泛應(yīng)用。今天，中國也早已完成了電力的全面普及，我們享受著由電力驅(qū)動(dòng)的便捷生活：照明、電梯、冰箱洗衣機(jī)空調(diào)、電腦手機(jī)......以及四處奔馳的新能源汽車。

當(dāng)你每次接入充電線，給那只不離身的手機(jī)續(xù)航時(shí)，是否思考過：中國的電力都是從哪里來的，它們是用什么方式發(fā)出來的？

為什么我們只需要按下開關(guān)，電就開始工作了。

這一切，究竟是如何實(shí)現(xiàn)的？

Part1 電從哪里來？——發(fā)電與傳輸

截至今年4 月底，全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約 26.5 億千瓦，同比增長 9.7%。

我們對發(fā)電廠的印象，大多來自于火電廠里冒著水蒸氣的冷卻塔、平原與山間那些高聳的白色風(fēng)機(jī)機(jī)組，在高鐵途中遇見的一排排齊刷刷的光伏，以及幾乎每個(gè)中國人都知道的——奔涌的長江與三峽水電站代表的水電。

與印象無異的是，以上種種正是中國電力的主要來源：截至2022年，全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約25.6億千瓦，其中火電占比近7成，水電占比15.3%，風(fēng)電8.6%。

火電廠是地球上最復(fù)雜最高精尖的工業(yè)系統(tǒng)之一，先將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過透平和發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能上圖僅能大致示意它的運(yùn)行布局。

需要引起我們注意的是，火電占比已經(jīng)從2019年的68.88%下降為66.5%，而太陽能發(fā)電裝機(jī)容量上升至約3.9億千瓦，相比2019年的2.0億千瓦已經(jīng)幾乎翻番。不難發(fā)現(xiàn)清潔能源的占比正在拔高，這也呼應(yīng)了我們對雙碳的承諾——煤電比重逐步降低，扶持非化石能源發(fā)展。

    而當(dāng)電力被生產(chǎn)出來之后，它還需要穿越千山萬水，才能到達(dá)我們每個(gè)人的家中。于是就產(chǎn)生了一個(gè)讓我們熟悉而又陌生的名詞：“高壓電”，那么電為什么需要高壓傳輸？

首先，當(dāng)你認(rèn)真查看身邊所有電器產(chǎn)品、電子產(chǎn)品充電器時(shí)，一定會(huì)反復(fù)發(fā)現(xiàn)“220V”這個(gè)數(shù)值，它其實(shí)就是中國居民用電的標(biāo)準(zhǔn)電壓，而從另一端電廠出發(fā)的高壓輸電電壓卻至少會(huì)在110kV以上，從而降低傳輸中的損耗：

當(dāng)發(fā)電廠供電時(shí)，供電線上的功率其實(shí)是由終端用戶來決定的。我們假設(shè)末端居民的總用電功率P為220kW、輸電線的電阻R為1Ω，如果只采用220V來輸電，線路上的電流達(dá)到了1000A，耗損功率為驚人的Q=I2R=1000kW；而采用110kV輸電時(shí)，電流降為了2A，耗損功率只有Q=I2R=4W。

兩個(gè)結(jié)果相差25萬倍，殺雞確實(shí)得用牛刀。提高電壓，線路上的電流就會(huì)減小，損耗的功率Q=I2R也會(huì)相應(yīng)地減少。

而發(fā)電廠與終端用戶的距離越遠(yuǎn)，對電壓的要求就更高——“特高壓”（800kV以上）。

讓我們說回上述提到的矗立于奔涌長江上的三峽發(fā)電站——“西南江河滾滾流，流的都是煤和油”，三峽正是中國當(dāng)代偉大工程“西電東送”的中部通道樞。

放眼全國， 每年有高達(dá)4500多億度電（清潔電）通過總長度34640公里的特高壓線路橫跨中國東西之間的地理三級階梯，淌過三峽、飛過青藏高原，走出云貴大山，去連接?xùn)|部。為沿海的制造業(yè)提供能源動(dòng)力，為每個(gè)人的家與夢想提供光亮。

2019年，來自云貴高原的52.5億度水電被輸送到廣州，以火電廠發(fā)電消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，減排二氧化碳達(dá)613.4萬噸。

用新疆的風(fēng)，點(diǎn)亮上海的光

讓川渝的水，明亮珠江的岸

Part2 如何保障用電？——用電高峰與虛擬電廠

今年入夏以來，居民用電負(fù)荷疊加企業(yè)生產(chǎn)用電同步增長，導(dǎo)致負(fù)荷曲線快速上揚(yáng)，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨巨大考驗(yàn)。 早在五月初，我們就曾在文章《新一輪用電大考，愛開空調(diào)的你會(huì)怎么答題？》提到：

“在廣東，當(dāng)氣溫達(dá)到35度以上時(shí)，每增加一攝氏度，對應(yīng)的負(fù)荷就會(huì)上升300-500萬千瓦。”

而實(shí)際情況是，今年1至3月，全社會(huì)用電量同比增長3.6%；26個(gè)省份全社會(huì)用電量實(shí)現(xiàn)正增長；工業(yè)和制造業(yè)當(dāng)月用電量增速高于全社會(huì)平均水平。業(yè)內(nèi)預(yù)測，今年全國最大電力負(fù)荷可能超過13.6億千瓦，較去年有較大的增長。

在這個(gè)大背景下，我們注意到一則消息：國家電網(wǎng)今年建設(shè)迎峰度夏重點(diǎn)電網(wǎng)工程239項(xiàng)。其中，四川34項(xiàng)四川電網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)工程將全部建成投運(yùn)，新建輸電線路1207公里，新增變電容量達(dá)1333萬千伏。同時(shí)——我國西南地區(qū)首個(gè)特高壓交流線路——1000千伏川渝特高壓和攀西地區(qū)電網(wǎng)優(yōu)化工程正在加速建設(shè)。經(jīng)歷了去年8月大規(guī)模缺電、限電的沖擊之后，四川鮮明的提出要在三年內(nèi)加快補(bǔ)齊電網(wǎng)短板弱項(xiàng)，并適度超前以應(yīng)對用電高峰帶來的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。

http://www.cpem.org.cn/list5/67321.html

但在去年底12月，四川省政府印發(fā)的《四川省電源電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃（2022—2025年）》中，提出要大力實(shí)施互聯(lián)互濟(jì)的重要電網(wǎng)工程，并指出當(dāng)前四川電網(wǎng)的主要短板就是在于互聯(lián)互濟(jì)能力不足。

供電峰值不足，最優(yōu)的解法為什么不是更多的發(fā)電站？

首先，我們來算一本經(jīng)濟(jì)賬：據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足全社會(huì)5%的用電峰值負(fù)荷需要投資 4000 億元；另一方面，風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源具有“大裝機(jī)、小電量”的屬性和隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特征，其發(fā)電量易受氣候影響，并不穩(wěn)定。

新增大型水電站？可全中國，又有幾個(gè)三峽、幾個(gè)劉家峽？

于是，互聯(lián)互濟(jì)或是一種更好的選擇。

簡單來說，電網(wǎng)互聯(lián)互濟(jì)就是兩個(gè)或多個(gè)用電主體聯(lián)合起來進(jìn)行錯(cuò)峰互濟(jì)，當(dāng)一方因?yàn)槭転?zāi)或其它需求致使用電負(fù)荷激增時(shí)，另一方可進(jìn)行急援。

我們以閩粵電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工程為例：福建是東南沿海重要的清潔能源基地，電力在自平衡基礎(chǔ)上具備向外省輸出的條件。廣東則是典型的受端電網(wǎng)，近30%的電力需要從省外輸入。兩網(wǎng)緊密相鄰，電源結(jié)構(gòu)和用電特性具有極強(qiáng)的互補(bǔ)性。閩粵聯(lián)網(wǎng)工程的投產(chǎn)，廣東及福建兩地季節(jié)性送電電力可達(dá)50萬千瓦至160萬千瓦，相當(dāng)于減少一座大型火電廠的建設(shè)。”

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1745402873841047279&wfr=spider&for=pc

在面對極端氣候、自然災(zāi)害或是其它原因引發(fā)的用電高峰時(shí)，兩地都擁有了從容對抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。但另一方面，隨著新能源裝機(jī)規(guī)模大幅增長，僅僅依靠電力系統(tǒng)的電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已難以滿足持續(xù)增加的新能源并網(wǎng)消納需求。

一個(gè)新的解題答案，正在被擺上桌面。除了以實(shí)體電網(wǎng)為支撐的互聯(lián)互濟(jì)，我們還可以建設(shè)一個(gè)虛擬電廠：“虛擬”即意味著并非發(fā)電實(shí)體，而是將電網(wǎng)中散落的可調(diào)節(jié)電力負(fù)荷（民用或商用的太陽能、家用電池、新能源汽車電池）搭建成儲(chǔ)能池，或是在用電高峰期通過云端對工業(yè)、交通和空調(diào)等用電大戶進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的可調(diào)節(jié)。它本質(zhì)上是搭建一個(gè)協(xié)同控制的數(shù)字化平臺(tái)，調(diào)度社會(huì)用戶參與電力市場，起到靈活的削峰填谷等作用。

并且，虛擬電廠在建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需 500 億元至 600 億元。僅為火電廠成本的12%～15%。

Part3 虛擬電廠是如何落地的

在可調(diào)節(jié)負(fù)荷中，夏季的空調(diào)負(fù)荷是拉大用電峰谷差、加劇電網(wǎng)高峰運(yùn)行壓力的重要因素。上述我們提到，“氣溫上升一度，用電負(fù)荷上升300-500萬千瓦”，而這其中空調(diào)的負(fù)荷占比達(dá)到30%。

如果是在沿海發(fā)達(dá)城市，這個(gè)占比還將上升至40%-50%（據(jù)國網(wǎng)統(tǒng)計(jì)）

為此，早在2019年12月，國家電網(wǎng)上海市電力公司就組織了虛擬電廠運(yùn)營項(xiàng)目試點(diǎn)工作，針對黃浦區(qū)商業(yè)建筑中的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了負(fù)荷資源的監(jiān)測，期間共有226個(gè)客戶參與試點(diǎn)，響應(yīng)負(fù)荷共計(jì)87 MW。試點(diǎn)中，虛擬電廠負(fù)荷側(cè)的交易和調(diào)配均通過國網(wǎng)系統(tǒng)的首個(gè)虛擬電廠運(yùn)營體系完成，標(biāo)志著虛擬電廠體系在滬成功率先投入試運(yùn)行。

但美中不足的是，上海黃浦區(qū)試點(diǎn)的商業(yè)建筑虛擬電廠項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對負(fù)荷資源的監(jiān)測，但尚未實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷資源的在線自動(dòng)控制。而南方電網(wǎng)深圳供電局與冀北的虛擬電廠項(xiàng)目，也都在調(diào)度系統(tǒng)接入與對可控資源的調(diào)控及交易功能上存在短板。

https://www.chng.com.cn/detail_hnsxy/-/article/MlyLduYUhR2G/v/1124270.html

畢竟，虛擬電廠的業(yè)務(wù)架構(gòu)層次多、流程復(fù)雜，除基礎(chǔ)物聯(lián)和通信技術(shù)外，還涉及特性分析、聚合等值、邊界預(yù)測、交易決策、調(diào)度分解、安全控制等復(fù)雜計(jì)算技術(shù)。此外，虛擬電廠在發(fā)達(dá)國家雖然已有成熟實(shí)踐，但在國內(nèi)起步不久，成熟案例與政策支持都相對空缺。         

從技術(shù)層面講，以往的能源調(diào)控的顆粒度比較大，往往是針對整個(gè)園區(qū)或至少是一個(gè)工廠的整體調(diào)節(jié)。虛擬電廠針對的是設(shè)備級，而且要求自動(dòng)響應(yīng)，復(fù)雜性與技術(shù)要求就很高了。

虛擬電廠數(shù)字化平臺(tái)是虛擬電廠的中心，但分布式資源則是虛擬電廠真正的落腳點(diǎn)，由于電力用戶資源的分散以及設(shè)備類型的多樣性，想要將負(fù)荷側(cè)資源聚合在一起本身就存在著巨大困難。如何將零散在各地的換電站、分布式燃機(jī)、充電樁、樓宇空調(diào)充分調(diào)度起來，并且還需要有一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)控制、計(jì)量、調(diào)度、交易等等功能，都在考驗(yàn)著平臺(tái)先天的優(yōu)勢與兼容性。

當(dāng)數(shù)字化平臺(tái)+負(fù)電網(wǎng)荷占比最高的空調(diào)系統(tǒng)兩大難題合一，卻打開了解題的砝碼。

美的在全國各地的大型商業(yè)樓宇，擁有大量的中央空調(diào)系統(tǒng)：美的商業(yè)中央空調(diào)市場占有率全國第一，目前已在線商業(yè)中央空調(diào)達(dá)500多萬臺(tái)。如果我們以其為基礎(chǔ)，與電網(wǎng)共同建設(shè)一個(gè)空調(diào)負(fù)荷柔性調(diào)控體系，它的潛力將是巨大的。

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。有利于雙碳目標(biāo)的事，總顯現(xiàn)著美的樓宇科技的身影。今年5月，美的樓宇科技iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)正式上線。

  打造負(fù)荷側(cè)虛擬電廠的關(guān)鍵基礎(chǔ)，在于用電設(shè)備智能化水平與實(shí)時(shí)精準(zhǔn)測算設(shè)備可調(diào)負(fù)荷的平臺(tái)能力，如此方能實(shí)現(xiàn)對社會(huì)面空調(diào)設(shè)備耗能的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制優(yōu)化。而美的樓宇科技的多聯(lián)機(jī)中央空調(diào)市場占有率超過15%，已在線商業(yè)樓宇智能化VRV空調(diào)系統(tǒng)達(dá)500多萬臺(tái)

在此優(yōu)勢基礎(chǔ)上，美的樓宇科技iBUILDING平臺(tái)能夠通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣技術(shù)、人工智能技術(shù)，使得iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)獲得智能化資源識(shí)別、場景資源適配、廣域調(diào)度能力、移動(dòng)互聯(lián)能力，使得分布在不同城市不同樓宇中的空調(diào)資源的形成規(guī)模化聚合，從而快速接入電力系統(tǒng)負(fù)荷聚合平臺(tái)。

當(dāng)進(jìn)入夏季電高峰時(shí)段，iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)能夠及時(shí)響應(yīng)電力系統(tǒng)削峰填谷需求，在不影響用戶空間舒適度的前提下，一鍵下發(fā)指令對虛擬電廠區(qū)域內(nèi)相關(guān)建筑中央空調(diào)的溫度、風(fēng)量、轉(zhuǎn)速等多個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，柔性調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，保障供電穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，為用戶節(jié)約用電成本。同時(shí)，美的樓宇科技將通過能效管理解決方案加快水冷式空調(diào)系統(tǒng)的接入，持續(xù)擴(kuò)大iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)可調(diào)負(fù)荷容量，形成源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同消納新能源的格局，助力電力系統(tǒng)提升靈活調(diào)節(jié)能力。

參與了虛擬電廠的客戶，可以通過i管家用戶端APP對空調(diào)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行一鍵掌握，隨時(shí)獲知電網(wǎng)下發(fā)的新任務(wù)并按自身情況決定是否進(jìn)行響應(yīng)。

*系統(tǒng)數(shù)據(jù)為模擬數(shù)據(jù)

今年5月，美的樓宇科技與中國電力科學(xué)研究院有限公司正式達(dá)成戰(zhàn)略合作，將與電科院攜手打造空調(diào)負(fù)荷聚合平臺(tái)，聯(lián)合向國家電網(wǎng)各省電力公司推廣“虛擬電廠–空調(diào)負(fù)荷柔性調(diào)控”業(yè)務(wù)。協(xié)助各地電網(wǎng)實(shí)施精準(zhǔn)需求響應(yīng)措施，保障高峰期的有序穩(wěn)定供電，共同推進(jìn)負(fù)荷管理數(shù)字化改革，賦能世界一流電網(wǎng)建設(shè)。

今夏天，iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)將在浙江正式投入運(yùn)行——要知道，浙江2022年社會(huì)用電量排名全國第四，是不折不扣的能源消費(fèi)大省。而今年迎峰度夏期間，全省社會(huì)用電量最高負(fù)荷預(yù)計(jì)將達(dá)到1.15億千瓦。iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)加入，正是為了助力浙江電力系統(tǒng)增強(qiáng)削峰填谷的能力，提高電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率與穩(wěn)定性。

讓浙江人民敢用電、放心用電。

我們也提供了高效率的管理平臺(tái)：

在iBUILDING虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)的首頁上，整個(gè)虛擬電廠的運(yùn)維管理工作都呈現(xiàn)了極大的即時(shí)性與可視化：電網(wǎng)管理人員可以一屏查看項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)負(fù)荷、可調(diào)負(fù)荷、任務(wù)統(tǒng)計(jì)、已調(diào)數(shù)據(jù)、排名統(tǒng)計(jì)、碳排統(tǒng)計(jì)等全面數(shù)據(jù)。

通過技術(shù)優(yōu)勢與用戶基礎(chǔ)優(yōu)勢，美的樓宇科技以iBUILDING美的樓宇數(shù)字化平臺(tái)為基礎(chǔ)，協(xié)助電網(wǎng)實(shí)施精準(zhǔn)需求響應(yīng)措施，推動(dòng)負(fù)荷管理數(shù)字化改革，建立健全的空調(diào)負(fù)荷柔性調(diào)控體系，為各地有序穩(wěn)定供電提供的新路徑和有效范本。我們致力于用這項(xiàng)智能電網(wǎng)技術(shù)，聚合企業(yè)、居民參與電力市場交易，新增收入渠道，實(shí)現(xiàn)用戶和電網(wǎng)、節(jié)能與用電的多方共贏。

新疆的風(fēng)，可以點(diǎn)亮上海的光；

你家中的空調(diào)，也可以點(diǎn)亮東方明珠的塔尖。