虚拟电厂的数字化难点：重构与创新

最近虚拟电厂的热度似乎降了一点，毕竟缺乏电力体制的支撑，尤其是市场端的价格信号，虚拟电厂目前还处于商业化的初级阶段：投资人很关心、创业者炒概念、盈利能力极其有限，离真正的可持续商业模式还是比较远。

（来源：鱼眼看电改  作者：俞庆）

(资料图)

从虚拟电厂在客户侧具体的业务实践来看，除了交易端的政策限制，在技术应用层面，也需要克服数字化的困难。

专变台区数字化重构，是虚拟电厂的前提

虚拟电厂需要对负荷侧的配电系统，尤其是低压系统进行数字化和智能化的改造。

对于公变台区，电网企业结合城网农网改造，以及配网自动化的投资，逐步解决10kV及以下的台区数字化问题。数字化投资非常巨大，这部分成本计入输配电价回收。

对于虚拟电厂的主战场——工商业“专变台区”，也就是在10kV及以下的用户配电系统（为了便于叙述，参考公变台区的定义，不妨称为专变台区），无论是工厂电气设计，还是民用建筑电气设计中，除了基础的保护、自动化和计量需求，并未充分考虑专业的电气数字化管理需求，尤其是面向未来的虚拟电厂的应用。

随着分布式光伏、分布式储能、智能充电桩、各类智能负荷（尤其是电力电子类的负荷设备，比如变频器、开关电源等）的大量并网，专变台区需要进行数字化重构。

对于一个典型10kV专变用户，从10kV高压进线开始，到380V/220V各类用电负荷，大致经过4-5个配电层级，比如：用户变电所-用户配电柜-集中配电箱-分路配电箱-末端设备，也对应同样复杂的量测关系。

我们对某商业综合体进行中低压电气系统的计量建模，形成了6级模型，如下图所示：

与公变台区相比，专变用户的配电系统层级，低压配电系统的拓扑关系、计量关系可能更为复杂。

一般根据经验，配电层级往下一级，大致的设备/线路数也增加一个数量级，所需的数字化设备和数字化投资也增加一个数量级。

所以一个用户配电系统中，要实现较为完整的“三遥”信息（遥测、遥信、遥视）采集，上千块电表&传感器，几万～十几万个测点将是非常普遍的事情，对物联测控系统的性能要求也很高。

同时，参考公变台区的数字化管理需求，还需要在专变台区中，建立完整的电气关系和计量关系数字化模型，也就是在中压和低压侧实现“营配数据贯通，一致性维护”。

很多人认为只要在主要负荷侧装上电表和控制器，就可以实现虚拟电厂，其实是把这个事情想简单了。

负荷控制作为电力系统控制的一个应用场景，其本身是需要电力系统的数学模型和控制率做支撑的，比如某个末端负荷的功率曲线与关口功率曲线之间的关系、单一负荷与多级负荷控制关系、储能调度策略如何适应某一级负荷的变化。

虚拟电厂大部分的控制场景，都不是单点控制，而是多设备、多时间尺度的系统级调控。

这也是为什么“储能EMS”无法替代“专变台区级EMS"的原因——因为储能厂家的EMS只能看到储能本体的能量信息，而无法获得用户配电系统的系统级信息，并对之进行分析和管理。

既然是系统级调控，都需要以电网资产资源模型、电网拓扑模型、电网两侧模型作为支撑，这些系统级模型和实时测控数据，是虚拟电厂在用户配电系统中落地的关键。

如果没有专变台区的数字化，无论是储能的调度运行，还是光储充的微电网管理，乃至负荷侧的需求响应，都缺乏数字化的支撑。

专变台区数字化模型的建立，是虚拟电厂的前提。

数字化的难点不在技术本身，而在于技术应用

从实现难度看，专变台区作为配电系统数字化模型的一个子集，无论是数字化硬件、数字化通信协议、自动化控制协议，还是之上的数字化信息模型、数字化管理模型、数字化软件，都已经有较为成熟的标准和规范。

尤其是以IEC CIM为基础的对象化模型体系，如IEC61968、IEC62939、乃至自动化的IEC61850 G2，都充分考虑了多业务融合、多源数据统一化、配电系统一致性模型、微网设备互操作，以及电力市场交互、虚拟电厂应用场景等需求。

目前最大的难点在于这一数字化模型体系如何在专变用户中落地，原有民建电气数字化相关的设计规范和自动化技术，远远落后于虚拟电厂和微电网的需求，而电网侧的配电数字化规范和体系，虽然先进且符合需求，但过于昂贵无法在专变台区中落地。

所以如何适应性的创新出一套既满足虚拟电厂负荷侧管理需求，能够靠近电力系统对象化模型的，又能解决现有大量存量配电系统重新进行专变台区的数字化重构，并广泛接入遗留自动化系统（建筑自动化BA、工厂自动化FA）信号的数字化系统。

这是一重技术挑战。

另一重商业挑战是：如何在商业上说服客户，先去进行这一次重构，而不是等着依赖虚拟电厂本身的交易价值去完成重构，这是解决虚拟电厂“先有鸡，还是先有蛋”的问题。

从目前来看，帮助工商业客户建立专变台区的数字化能力，已经可以产生出足够的管理价值，比如发现电费漏洞、找到跑冒滴漏、确定电气安全隐患。

这些价值也足够弥补数字化投入，并为后续的资产投资（光储充），交易优化（虚拟电厂参与辅助服务）做好准备。

最重要的是，通过数字化服务，可以建立起客户的粘性和信任关系，这也是未来负荷侧管理和交易的商业基础——当你不理解客户负荷，客户也不信任你的时候，装再多的传感器和软件，也是白搭。

所以，作为最后一公里的专变台区数字化，是虚拟电厂的技术基础和管理基础，只不过这件事太难，发电企业和电网企业都没动力，也没能力去做，热衷于关系型营销的售电公司、新能源投资企业和设备企业也不愿意做。

这需要在技术上和商业模式上的双重创新。

因为难，所以才是未来市场稀缺的资源：得客户者得天下、得数据者得天下。

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