上海市虚拟电厂建设实践与典型经验 从‘源随荷动’到‘源荷互动’的新型电力系统

从“源随荷动”到“源荷互动”的新型电力系统 国网上海市电力公司2025年5月 关键技术突破 CONTENTS 资源建设实践 典型工作经验 当前挑战与对策 5 全国“双碳”目标和新型电力系统建设 “双碳”目标下，构建以新能源为主体的新型电力系统是电力系统发展的必然趋势。然而，近年新能源跨越式发展、极端气候频发等因素，导致电力系统安全稳定运行面临巨大压力。并且考虑到未来火电机组将不断退出，电源侧调节能力进一步减少，电力供需形势发生深刻变化，对于需求侧资源灵活性的挖掘变得愈发重要。 供应侧：长周期电力供应保障能力以及系统调节能力受到新挑战。 需求侧：负荷形态发生显著变化保供应和促消纳压力并存。 负荷尖峰化特征日益凸显。受宏观经济增长、居民用电快速增长、负荷分布格局演化等因素影响，电网季节性尖峰负荷超预期增长。 能源转型进程加快，可再生能源装机和电量渗透率不断上升，电源的新旧交替叠加极端气候频发、能源产业链供应链风险凸显等因素，电力安全供应面临严峻挑战。 分布式电源接入比例不断上升，午间高峰逐步平缓并成为负荷低谷时段。净负荷曲线呈现“驼峰曲线”-“鸭子曲线”“峡谷曲线”的形态演变，造成晚峰时段电力需求极速上升，保供压力不断增大。 ·火电机组将在2030年左右达峰，未来火电机组将不断退出，调节性电源进一步减少，系统平衡压力越来越大。 新型电力系统定义 新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标，以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，以技术创新和体制意见稿）》2023.6) 基本特征 加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年） 为深入费价等实习理平息书记关于种建型电力系线的重要指示格神和（中类中卖办业厅，国务照办公用关于理化电力体制改革加快构建新型电力系现的惠完》有关要求，量一步加大工作力度，在一费关健环节力争事得新突破，加快推进新型电力系挑建设，为实现或述等标员保有力文修，制定本行动方家。 用户侧可调资源 一、总体要求 欢习建平新时代守置特色性会主文思想为查导，深入督变的二十大神，完重、重确、全面重知所发展理念，加供构建所变展格局，普力推动高质量发展，切实落实“西个事令、一源安全新我够，国境视划建设新型能界体系，加快构建新型电力系，考取典型性，代表性购方间开果保求，以“小得口解决“为叫电，提秀电用对清海承片线的，配置、调更力。在20242027年重点开晨9项专项柠熟，推过新型电力系晚建设停实堂二、电力系统稳定保障行动 (一）化化加锁电网主网美。适电力发果新思带需要，明场 《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年》 上海市的负荷缺口与资源票赋 上海作为用电规模大、负荷密度高、源侧资源少的超大城市，面临外来电依存度高、峰谷差显著（2024年夏季最高负荷达4030万干瓦）的双重压力，传统“源随荷动”模式难以为继，驱需通过聚合需求侧资源实现“源荷互动”的新型电力系统。同时，上海也具有需求侧资源票赋优势，拥有全球最多的128.8万辆新能源汽车，以及超150栋的商业建筑空调资源、数据中心等分布式资源，具备虚拟电厂“聚沙成塔”的天然条件。 上海市最大负荷尖峰持续时间短而购买省间现货成本高昂 负荷侧可调资源丰富 峰谷差逐年增大 结合上海地方情况来看，本地难以建设大量电厂。超过全年最大负荷超过97%的仅为9小时。为满足尖峰， 2022年各省在省间现货不计成本扫货，调节尖峰付出的成本高达10元/kWh，出现大量待疏导资金。继续依靠传统方式满足用电需求，不仅物理上存在困难，经济上也难以为继。 虚拟电厂作为核心载体 在电力供需双侧不确定性不断增强的新形势下，虚拟电厂作为需求侧资源开发的新兴手段备受关注。一方面可以引导其聚合的需求侧各类资源与配电网运行有机协同，促进新能源就地消纳，另一方面作为规模化的灵活性资源整体参与大电网调节，削峰填谷助力系统平衡。 削峰填谷 新能源消纳 虚拟电厂可以引导聚合用户侧各类资源与配电网运行有机协同，提升分布式新能源就近消纳水平； 虚拟电厂聚合海量小微资源参与电力市场，在价格信号的引导下实现削峰填谷，助力电力保供； 在先进数字化技术加持下，可以在体量规模、调节性能上媲美常规电厂，为大电网的平衡提供了重要支撑。 虚拟电厂可以实时监测和分析用户的用电行为和需求，从而精准地匹配和调度分布式能源资源，提高电力系统的灵活性，提升配电网新能源接入容量。 虚拟电厂定义 虚拟电厂是指利用数字化、智能化等先进技术，将需求侧一定区域内的可调节负荷、分布式电源、储能等资源进行聚合、协调、优化，结合相应的电力市场机制，构成具备响应电网运行调节能力的系统。 可调可控 多元聚合 由需求侧分布式电源、分散式储能和可调节负荷等资源组成，实现需求侧灵活资源的多元聚合。 以数字化、智能化技术为基础，通过对各类资源进行监测、控制，实现对需求侧灵活资源协调优化。 协同高效 共赢互动 负荷聚合商、售电公司等市场主体，利用虚拟电厂参与电力市场实现盈利，同时为新型电力系统运行提供平衡资源。 虚拟电厂在一定的电网管理边界范围内聚合资源，并达到一定的容量规模要求才能与电网协同高效运行。 虚拟电厂价值 虚拟电厂作为灵活性调节资源，是新型电力系统的重要组成部分，对服务电力保供、提升新能源消纳水平、助力电力市场健康发展、优化全社会生产生活用能方式具有重要意义。 经济价值：据深圳管理中心测算虚拟电厂投资成本约200元/kW，远低于气电（2500元/kW）和煤电（3500元/kW）。此外，通过带动辐射光伏、储能、节能、智能设备等相关产业发展，带动新的经济增长点。 提升新能源消纳水平 服务电力保供 虚拟电厂引导需求侧资源主动匹配分布式电源出力曲线，最大限度提升分布式电源消纳能力。 在极端天气或发电侧出力不足等场景下，虚拟电厂组织多元用户资源主动参与电网调节，最大程度支撑电网安全稳定运行和电力可靠供应。 助力电力市场健康发展 优化全社会生产生活用能方式 虚拟电厂充分发挥规模效应和平台作用，为海量小规模、无法独立参与电力市场的需求侧资源提供参与市场竞争的机会，培育新型市场主体。 虚拟电厂实现对能源供应的智能化控制，提高能源利用效率，助力用户用能优化与能效提升，降低碳排放，促进可持续发展。 电力需求侧管理方法 需求响应定义 指综合采取合理可行的技术、经济和管理措施在用电环节实施不同方法，推动电力系统安全减碳、提效降耗。电力需求侧管理方法包括： 需求响应是指应对短时的电力供需紧张、可再生能源电力消纳困难等情况，通过经济激励为主的措施，引导电力用户根据电力系统运行的需求自愿调整用电行为，实现削峰填谷，提高电力系统灵活性，保障电力系统安全稳定运行，促进可再生能源电力消纳 国家政策引领 近年来，国家密集发布了多项政策加快虚拟电厂发展、支持新型经营主体入市： 国虚拟电厂调节能力达到2000万干瓦以上。 截至目前，已有10余个省市出台虚拟电厂建设运营工作方案、实施细则（山西、上海、浙江、湖北、湖南、广东、四川、山西、甘肃、宁夏）8个省市给出了新型主体参与市场交易的试点方案、配套细则（山西、辽宁、江苏、浙江、安徽、湖南、广东、贵州），整体建设步伐加快。 政策解读：支持新型主体发展 2024年11月，国家能源局《关于支持电力领域新型经营主体创新发展的指导意见》明确新型经营主体的概念和范围，鼓励新型经营主体平等参与电力市场完善适应新型经营主体的电力市场交易机制等。 “新资源·新主体” 单一技术类新型经营主体，主要包括分布式光伏、分散式风电、储能等分布式电源和可调节负荷； 资源聚合类新型经营主体，三主要包括虚拟电厂（负荷聚合商）和智能微电网。 新产品·新市场” 提升电力中长期交易灵活性，引入分时段标准化交易产品，加快实现分时段交易结算： +加快电力现货市场建设，推动新型经营主体以报量报价或报量不报价等灵活方式参与电力现货市场，探索现货市场出清节点向更低电压等级延伸；◆完善辅助服务市场，推动新型经营主体公平参与辅助服务市场，研究适时引入备用、爬坡等辅助服务新品种。提高信息披露及时性、准确性，推动电力市场价格信号以适当方式向社会公开披露。 政策解读：健全完善市场机制 2025年3月，首个国家级虚拟电厂专项政策《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》，明确提出到2027年，虚拟电厂建设运行管理机制成熟规范，参与电力市场的机制健全完善，全国虚拟电厂调节能力达到2000万干瓦以上。 1.总体要求 中华人民共和国国家发展和改革委员会 2030年，应用场景拓展、商业模式创新 2027年，管理机制成熟、市场机制完善 国事发属改革要国家能源局关手加快推进盗拟电厂发展照导息见 2.定义和定位 虚拟电厂是基于电力系统架构，运用现代信息通信、系统集成控制等技术，聚合分布式电源、可调节负荷、储能等各类分散资源，作为新型经营主体协同参与电力系统优化和电力市场交易的电力运行组织模式。 新能源消纳 完善电力市场 电力保供 3.推动因地制宜发展 5.完善电力市场机制* 加快培育虚拟电厂主体；持续丰富商业模式； 6.提高安全运行水平 各方责任、支持政策加强评估推广 《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》（发改能源【2025】357号） 国网政策：做好体系构建与系统支撑 2025年4月，国网公司层面《国家电网有限公司关于支持和服务虚拟电厂建设发展的意见》提出积极支持虚拟电厂建设运营，推动规范化、常态化、规模化、市场化发展，建立“营销归口管理、各专业分工协作”的公司内部管理和服务机制，加强关键技术研发与数据系统支撑，统筹推动虚拟电厂业务开展。“新体系·新系统” 普酒事项 国家电网有限公司文件 国家电网营销（25)187年 国家电网有限公司关于支持和服务虚拟电广建设发展的意见 多备（自净区，直信市）电有分司，中国电科、国网电科院黄源院，教终控股公司、业量务集围、客服中心易费与党中央国务院关于加快性建新型源体系和新型电 建低互电为系机行量方表(2024~2027 年)》(法改位界[2024 )1128号》，《关于加快推选点驾电厂发系的看导电死）《（法改施源(2025)357号），职放文持型务座板电厂建设美营，推规更化、家化、规模化、市场免发最，更好大撑电力保供和施源持型，现提息以下意笔，请通盟行。、准偏把提虚报电厂的定位和发展方向 《国家电网有限公司关于支持和服务虚拟电厂建设发展的意见》（国家电网营销[2025]187号） 关键技术突破 CONTENTS 资源建设实践 典型工作经验 当前挑战与对策 5 (二) 关键技术突破 关键技术发展情况总结 (二) 关键技术突破 运营服务平台关键技术－资源建模 根据资源类型、空间分布及响应特性等因素，设计资源的模型数据结构，从上下可调容量、响应速度、响应延迟时间、可调节时间以及调节成本等方面制定统一建模标准，结合单体-主变-分区/地区逐级建模方式，支撑电力负荷管理中心资源建档，服务社会虚拟电厂资源接入。 关键技术突破 (二) 运营服务平台关键技术一能力校核 以线上/线下等方式，测试单位将测试调控指令/调控计划通知到运营商，通过对用采数据/运营商上送数据进行监测计算，实现对虚拟电厂调节容量、调节精度、调节速率等参数进行调节能力测试，生成能力测试报告。支撑电力负荷管理中心建立精准可行的虚拟电厂能力校核体系，确保虚拟电厂调节能力的真实性、可靠性、规范性 当前算法优势通过RBF神经网络算法自适应拟合聚合商常态化运行数据，可根据参与的交易品种对调节容量、调节速率、响应时间等进行拟合计算，拟合算法引擎可配置调节精度、负荷基线等影响因子，提高计算结果的准确度，在保持检测结果准确的同时提升虚拟电厂检测过程的灵活性、可操作性和可重复性。此外，运