一、案例简介

1. 背景信息

2021年，南方电网公司印发《南方电网公司建设新型电力系统行动方案（2021-2030年）》《南方电网公司服务碳达峰、碳中和工作方案》，提出到2025年，推动南方五省区新能源新增装机达到1.5亿kW。为克服新能源发电不可控且无法匹配负荷变化、保障新型电力系统安全稳定，方案进一步明确提出：引导非生产性空调负荷、工业负荷、充电设施、用户侧储能等柔性负荷主动参与需求响应，到2030年，实现全网削减5%以上的尖峰负荷。为积极响应广东省即将实施的市场化需求响应，项目开发建设“粤能投”虚拟电厂管理平台，对广东电网能源投资有限公司的自有以及市场上相关的需求侧响应资源进行聚合管控，盘活各类资源常态化参与广东省交易中心市场化需求响应市场，缓解广东地区迎峰度夏期间电网负荷缺口，推动能源消费的高质量发展。

2. 建设内容

“粤能投”虚拟电厂管理平台聚合广东电网能源投资有限公司自有以及市场上相关的需求侧响应资源，常态化参与广东省交易中心市场化需求响应市场。作为南网第一个实用化负荷聚合虚拟电厂和广东首个虚拟电厂商业性运转平台，“粤能投”虚拟电厂管理平台接入光伏、储能、充换电站、空调、工商业负荷等各类用户侧可调控负荷资源，构建涵盖“基线预测、聚合分析、申报管理、指令分解、响应控制”等业务功能在内的需求响应全过程管理服务，聚合参与广东省日前邀约、日内可中断负荷、直控虚拟电厂等多类型需求响应市场。平台能够将每个用户参与需求响应的实际情况进行分析评价和考核统计，评估每个用户的需求响应响应有效性、信誉度等指标，为筛选优质资源提供依据。此外，平台为用户提供合同起草到审批全流程管理，明确响应结算比例和考核比例，为需求响应结算提供依据。能够为用户提供注册，下载等服务，保证交易公正透明，实现利益共享机制，保障负荷侧资源库的挖掘和扩充。

二、技术方案

本项目研发建设的“粤能投”虚拟电厂管理平台架构见图。

1.业务应用服务

本项目研发建设的“粤能投”虚拟电厂管理平台，不仅能够实现光伏、储能、充换电站、空调、猎能配电房、智慧路灯等各类资源进行运行信息全景监控和智慧运维，而且能够盘活这些资源参与广东省交易中心市场化需求响应市场，满足广东省需求响应目前邀约、目内可中断负荷、直控虚拟电厂等多类响应形式，具备资源监测、合同管理、目前邀约管理、日内可中断管理、实时直控管理、收阅管理等全链条功能。平台搭建统一的App以及运营管理门户，新的业务功能上线，只需增加相应的模块及入口，快速将新业务推送到用户。平台提供第三方聚合商代理服务，打造多聚合商虚拟电厂管理服务。平台各技术层与层之间，通过成熟的服务网关平台，将对应的业务能力转换成数字化API的形式，对外提供服务。

利用数据平台服务，构建用于数据操作的数据中台。平台对上对接交易中心、调度系统，对下打通用户侧资源和第三方平台，构建数据桥梁，打通数据网络。通过将核心能力组合，叠加各业务板块的特定流程，构成相应的业务系统，快速上线业务系统拓展业务。通过数据中台，抽象形成“统一客户数据平台”“统一设备平台”“统一IoT数据平台”，“客户”“设备”“IoT”作为整个平台的核心底座，支撑整个平台的快速扩展。

2.集成扩展架构

“粤能投”虚拟电厂管理平合技术架构分为“前端展示应用”和“后端功能模块”两部分。

“前端展示应用”作为鳖体对外展示门户（App/Web），需要集成进公司现有的统一门户平台中进行展示。对于在公司层面需要统一进行展示的模块（例如数据统计模块），进行定制化开发，提升用户使用舒适性。

    “后端功能模块”的所有模块需要形成可独立部署、可独立横向扩展的微服务架构的应用，同时应用与应用之间，只能通过API进行交互。“客户关系管理”模块公司计划建设的独立模块。本期项目中，涉及到设备管理相关业务功能的场景，通过API集成实现。“设备管理”需要以核心数据服务中提供的统一客户数据平台作为基础数据源。“权限管理”需要集成公司将建设的独立模块，进行统一的权限管理。涉及“客户”“设备”“IoT”类型的数据，全部统一接入到数据中台。

3. 微服务开发架构

本项目研发建设的“粤能投”虚拟电厂管理平台，设计上符合公有云微服务开发设计技术要求，结合公有云平台的特点，完成微服务设计、开发、测试、迁移、安全。采用微服务架构，将业务应用与共享服务微服务化，支持独立部署、单独演进与升级。平台整体使用Kubernetes作为容器化编排方案，具备服务灰度发布、系统滚动升级能力，自动化资源调度、大规模可伸缩、应用容器化管理。微服务整体升级为服务网格（Service Mesh），使用Istio作为微服务洽理工具，具备强大的微服务治理能力，支持服务发现、负载均衡、服务熔断、服务限流、服务降级、服务可视化，监控度量及平台无关性，大大增加系统的健壮性及可维护性。日志收集系统及监控系统配合Kubernetes可对应用进行全方位监控，具备强大的排错能力。

三、商业模式及客户收益

1. 商业模式

“粤能投”虚拟电厂管理平台可采用多种商业模式，较常用的是首先获取参与各类辅助服务市场收益，组织粤能投自有分布式资源，参与各类电力市场，从中获取合理收益。其改为获取能源服务报合分间，虚拟电厂管理平合能能为分布式资源业主、聚合运营商提供参与需水南庭、綿助服务、分布式发电交易、电能量现货交易、绿电交易与碳市场等，可从市场收益中获取代理服务收益或利润分成。此外，还可获取用户智能增值服务收益，充分利用平台数据集成和算法优势为客户提供能源电房智能托管、智能用电等增值服务，从降低客户用能成本中赚取增量收益。

2.客户收益

“粤能投”虚拟电厂管理平台可充分盘活广东电网能源投资有限公司自有及外部合作商分散的荷储资源，提高需求响应能力，促进其参与电网需求响应辅助服务，实现广东电网能源投资有限公司运营体制的创新，并提供多种多样的增值信息服务，获得良好的经济效益。项目可以推动分布式新能源的建设与能量消纳，减少碳排放，促进电网分布化、智能化、绿色化改造，实现源网荷储友好互动，支撑新型电力系统，服务“碳达峰、碳中和”。

截至2022年10月，“粤能投”虚拟电厂管理平台接入的储能、充换电站、空调等各类资源注册容量共计7393MW，可调节容量966MW。在今年7、8、9月参与广东省需求响应市场，累计调节容量超1910MWh。

四、项目亮点及经验总结

1.项目亮点

（1） 实现对各类用户侧可调控资源的聚合管控算法创新研发，建立包含非生产性空调负荷、工业负荷、充电设施、用户侧储能等多元化资源在内的可调控资源池，实现各类用户侧可调控资源的多层级聚合管理。

（2） 打通用户侧可调控资源参与广东省交易中心市场化需求响应市场的实现路径，实现用户侧可调控资源的“可观、可测、可调、可控”，有效提升用户侧调控能力，助力新型电力系统建设。

（3）以对用户侧可调控资源参与广东省交易中心市场化需求响应市场的收益的分析评价为基础，探索负荷聚合管理平台商业化运营模式，以多方共赢为基础推进业务形态创新。

2.经验总结

虚拟电厂作为国家未来能源战略的一项重要布局，是构建新型电力系统和实现“双碳”目标的关键举措。虚拟电厂的建设，首先需要通过大量智慧能源管控项目的经验积累，深入理解掌握各种可调控资源的运行和成本等特性；然后通过负荷聚合、区块链等关键技术，并深刻理解电网的实际需求，实现聚合不同品类的可调控资源，可盈利的参与各种品类电网辅助服务。同时如何实现用户侧虚拟电厂的商业化运营，提升各方参与的积极性是当前虚拟电厂应用推进过程中的关键点，需要在电力市场建设过程中加强市场机制引导。