国网冀北虚拟电厂发展之路

文▶IESPlaza

冀北虚拟电厂作为我国最早的一批虚拟电厂试点工程，在国内虚拟电厂发展史上具有独特意义。它不仅为后续其他地区虚拟电厂的建设提供了宝贵的经验和模板，同时也在产品服务、技术创新、项目运营、标准制定等方面率先进行了探索和尝试，为整个行业的发展指明了方向。

国网冀北电力有限公司（下称“国网冀北”）作为冀北虚拟电厂的建设者，其虚拟电厂的发展路径可以分为三个主要阶段：标准设立阶段、平台构建阶段和市场运营阶段。

▌标准设立阶段（2018年3月——2022年11月）

在这一阶段，国网冀北主持编写了虚拟电厂《用例》和《架构与功能要求》两项国际虚拟电厂标准，并于2022年11月正式发布。这标志着虚拟电厂技术及其商业模式得到了国际认可，为后续的发展奠定了基础。

▌平台构建阶段（2017年——2019年12月）

该阶段的核心是泛在电力物联网虚拟电厂示范工程的正式投运。国网冀北电力自2017年起积极联合清华大学、华北电力大学、华为公司、中国电科院、南瑞集团、清大科越、ABB公司以及美国加州独立系统调度运行商（CAISO）、加州大学伯克利分校、德州农机大学，德国柏林工业大学、弗劳恩霍夫研究院（Fraunhofer），英国森特理克公司（Centrica），法国国家电力集团（EDF），澳洲能源市场运营商（AEMO）等国内外专业团队进行开放式创新。

到2019年12月，国网冀北电力已经完成了虚拟电厂示范工程物理架构建设、基于物联网云平台的泛（FUN）电平台和用户侧移动App开发，研发出用户画像、智能聚合、多能优化、泛在交易、迭代评估等关键技术，主动变化、快速迭代，形成了易接入、便推广、有实效的泛在能源互联市场新业态。

▌市场运营阶段（2019年12月——2022年10月）

在这一阶段，冀北虚拟电厂作为独立第三方主体参与华北电力辅助服务试点，累计提供调峰服务超过4800小时，增发新能源电量37.01GW∙h，运营商和用户收益达673.70万元。该阶段标志着虚拟电厂开始在实际电力市场中进行商业运作，并取得了初步成效。

总体来看，国网冀北的虚拟电厂发展路径从初期的标准制定到逐步完善的技术和平台架构，再到市场化运营，展现了其在虚拟电厂领域的领先地位和示范效应。接下来，IESPLAZA综合能源服务网将分别从标准编制、产品服务、技术创新、项目工程等方面分析国网冀北的虚拟电厂发展之路。

标准编制

在虚拟电厂发展初期，没有经验可以借鉴，冀北虚拟电厂遇到过许多技术层面的问题，于是，摸着石头过河的国网冀北公司在虚拟电厂标准的制定上倾注了大量心血。

2018年3月，国网冀北电力和中国电科院组成的专家团队代表中国向IEC（国际电工委员会）提交的虚拟电厂《架构与功能要求》和《用例》提案获批立项，成为IEC在虚拟电厂领域立项的首批国际标准。

《架构与功能要求》提案主要描述了虚拟电厂系统的结构组成及其所需的功能特性，包括但不限于数据处理、设备控制、能源管理等方面。而《用例》提案则提供了虚拟电厂在不同场景下的应用实例，展示了其在能源转型和绿色发展中的实际作用。这两项提案的获批立项标志着IEC在虚拟电厂领域首次正式引入中国主导的标准提案，这是中国在能源转型和绿色发展领域国际标准化方面取得的重要突破。

2018年9月，公司作为虚拟电厂《用例》IEC国际标准编制牵头单位，组织召开IEC TC8/SC8B WG4（国际电工委员会第八技术委员会/分布式电力能源系统分技术委员会第四工作组）首次工作组会议，以此为标志，公司正式启动标准编制工作。

2020年1月7日上午，国网冀北电力有限公司《虚拟电厂国际标准研创示编体系研究》科技项目验收会成功召开。项目组研究了虚拟电厂工程建设现状，提出了虚拟电厂国际标准“研创示编”新模式，从研究、创新、示范、编写四个维度出发，提出了集源网荷储为一体的虚拟电厂发展的工作模式，并建立虚拟电厂国际标准编写的评价指标体系，为泛在电力物联网虚拟电厂示范工程提供指导。

2022年11月IEC《虚拟电厂：用例》国际标准获批发布，实现标准上的突破。

2023年10月，国网冀北电力参与编制的IECTS63189-2《虚拟电厂第2部分：用例》正式发布，将冀北虚拟电厂作为最佳实践写入了国际标准用例，为世界虚拟电厂的发展和建设提供“中国方案”。

产品服务

▌冀北虚拟电厂智能管控平台

冀北虚拟电厂智能管控平台是国网冀北研发的基于“边缘协同”的虚拟电厂管理系统，旨在实现对分布式发电、储能系统、可控负荷、电动汽车等资源的协调优化和实时互动。该平台作为整个示范项目的“智慧大脑”，具备设备数据和互动信息的计算、存储功能，并集成能源运行管理、交易和服务功能，整合优化各类可调资源与电力系统进行实时交互。

从技术架构来看，冀北虚拟电厂智能管控平台围绕“云-管-边-端”建立了完善的管控架构，包括物联网开放应用程序接口订阅、通知规则引擎、数据采集设备管理安全与鉴权、4G/5G/光纤通信协议、标准化边缘智能网关等。此外，该平台还通过泛在电力物联网虚拟电厂示范工程，构建了“感知、网络、平台、应用”四层系统，实现了多元化电力负荷的协调控制。

在实际运营中，冀北虚拟电厂智能运营管控平台为虚拟电厂运营商提供了分布式资源聚合优化、市场交易、友好协同互动业务支持。系统包括运营监控、终端APP控制以及系统支撑等功能组成，按照不同的角色划分，不同的角色可以访问不同的功能应用。分布式资源商通过终端APP与平台的通信互动，实现虚拟电厂与分布式资源的互动响应。

总体而言，冀北虚拟电厂智能管控平台通过先进的信息通信技术和软件系统，将分散的可调资源聚合为一个整体，实现灵活的需求侧响应和高效的电力资源配置，为新型电力系统的构建和冀北虚拟电厂的平稳运行提供了重要支撑。

技术创新

在虚拟电厂发展过程中，国网冀北通过技术创新解决了诸多虚拟电厂理论、技术、应用等“卡脖子”难题，在计量技术、通信技术、智能调度决策技术和信息安全防护技术等方面均取得了重要进展。这些技术的突破为虚拟电厂的高效运行提供了坚实的基础。

▌云边协同架构

冀北虚拟电厂采用了云管边端架构，包括用户侧智能终端、边缘智能网关、通信网络和云平台。这种架构分为三层，涉及核心应用、数据分析与挖掘、业务微应用和安全体系，实现了可调资源、虚拟电厂和分布式资源建模技术的综合应用。

▌实时接入与控制

冀北虚拟电厂能够实时接入并控制多种类型的能源设备，如蓄热式电采暖、可控负荷、智能楼宇、智能家居、储能系统和电动汽车充电站等。这使得它能够在电力市场和电网运行中发挥重要作用。

▌秒级感知与柔性互动

通过先进的信息通信技术和软件系统，冀北虚拟电厂可以实现分布式发电、储能系统、可控负荷和电动汽车等的协调优化，从而实现秒级感知和柔性互动。

除此之外，IESPLAZA综合能源服务网还整理了国网冀北所获虚拟电厂领域的技术专利，供大家参考：

项目工程

▌全国首个市场化运营的虚拟电厂示范工程

2019年12月，由国网冀北电力有限公司打造的泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投运。该项目是国内首个虚拟电厂示范项目，也是首个市场化运营的虚拟电厂示范工程。实时接入并控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。

该示范工程主要包括具备泛电、贩电、FUN电三层次内涵的泛（FUN）电平台和泛（FUN）电平台的首个核心产品——虚拟电厂，实现了秒级感传算用，具备了亿级用户能力，打造了多级共享生态。

▌北京冬奥会虚拟电厂电力保供项目

在2022年北京冬奥会电力保供工作中，冀北虚拟电厂发挥了重要作用。在服务奥运场馆时，虚拟电厂技术还将电与热联系起来，合理利用低谷电能供热，在降低场馆供热成本的同时，为电网提供调峰服务，促进清洁能源消纳。通过全国统一电力交易平台，国家体育馆、北京冬奥组委办公园区、延庆场馆群、张家口赛区等11家冬奥场馆及配套设施实现了100%绿电供应。冀北虚拟电厂支撑了奥运史上首次全部场馆采用绿电，其关键技术研究及应用被纳入国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项。

▌国内首个电动重卡型虚拟电厂建成

今年4月，唐山建成国内首个电动重卡型虚拟电厂。电动重卡的电池具有储能单元容量大、充电功率高的特点，是一种非常优质的储能资源。

国网冀北电力在全国首次将电动重卡电池资源进行聚合，以虚拟电厂模式运营，通过参与电力辅助服务市场，在电网负荷低谷时段充电，将电能储存在电池中，从而降低电网峰谷差，促进电力供需平衡和新能源消纳。

▌国网冀北电力打造“空调型虚拟电厂”

今年8月，国网冀北廊坊供电公司联合廊坊市人民政府，完成了廊坊市民服务中心空调智能化柔性改造，打造出该地区首个“空调能效电厂”样板工程。

为推动政府公共机构绿色低碳转型，国网冀北电力有限公司充分发挥绿色低碳节能技术优势，以“空调型虚拟电厂+数字化微电网”为思路，对原有空调设备安装智能传感和控制装置，利用数字云边协同技术对空调主机、冷冻泵、冷却塔水泵系统进行精确监测，利用仿真模拟、深度学习等技术手段，对空调机组进行优化控制，打造“空调型虚拟电厂”。同时，充分考虑廊坊市市民服务中心用电成本高、屋顶面积大量闲置的实际，结合用户用电成本、光伏储能投资成本、分时电价、分时段发电量等信息，通过深度学习技术评估最小回收周期，推算“屋顶光伏+分布式储能”的最优建设规模，利用大数据、仿真模拟技术，对内部充放电进行控制，打造用户内部“光储充用”一体化微网。

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