作者簡介：王小磊：工程師，土木工程學(xué)會(huì)城市公共交通分會(huì)智庫，曾經(jīng)任重慶市公共交通控股（集團(tuán)）有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經(jīng)理、公交維修公司總經(jīng)理、恒通客車顧問、吉爾吉斯斯坦共和國史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限責(zé)任公司總機(jī)械師等。王小磊先生是實(shí)現(xiàn)公交筆碳的參與者。
用虛擬電廠技術(shù)重構(gòu)公交服務(wù)的生態(tài)圈
王小磊
前言
隨著新能源發(fā)電占比和電動(dòng)汽車充電需求的大幅增長，電網(wǎng)負(fù)荷的變化愈發(fā)頻繁，亟需更靈活的調(diào)頻手段。由于“虛擬電廠”的種種優(yōu)勢(shì)，已逐漸成為關(guān)注的焦點(diǎn)，本文對(duì)公交企業(yè)依托自身優(yōu)勢(shì)應(yīng)用該技術(shù)提供能源服務(wù)，來重構(gòu)公交服務(wù)的生態(tài)圈的前景作如下簡介。
1. 虛擬電廠簡介
虛擬電廠（Virtual Power Plant, VPP）并不是真正意義上的發(fā)電廠，它既沒有廠房，也不消耗燃料，是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，其核心理念是通過的信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，將分散的電源和負(fù)荷資源進(jìn)行聚合和統(tǒng)一管理，形成一個(gè)邏輯上的“電廠”。就是通過信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，把工廠、甚民房的各類分散、可調(diào)節(jié)的電源和負(fù)荷匯聚起來，形成一個(gè)虛擬的“電廠”進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。在虛擬電廠聚合下，企業(yè)、居民等用戶均可參與電力市場(chǎng)。
1.1 理論提出
1996 年冬天，由紐約州特洛伊的倫斯勒理工學(xué)院（Rensselaer Poly- technic Institute, Troy, NY）主辦的虛擬實(shí)用程序研討會(huì)（the Symposium on the Virtual Utility）在紐約薩拉托加斯普林斯（Saratoga Springs, New York）舉行，會(huì)后1997年由西蒙·阿韋布赫（Shimon Awerbuch）和阿利斯泰爾·普雷斯頓（Alistair Preston）編輯出版了一本論文集《虛擬實(shí)用程序：新興產(chǎn)業(yè)的會(huì)計(jì)、技術(shù)與競(jìng)爭方面（The Virtual Utility: Accounting, Technology & Competitive Aspects of the Emerging Industry）》，在其中提出了“虛擬實(shí)用程序（virtual utility）”概念，提議創(chuàng)建能夠利用分布式能源資源（Distributed Energy Resources，DER） 優(yōu)勢(shì)的小型系統(tǒng)，以確保以的成本實(shí)現(xiàn)的配電。之后，陸續(xù)有相關(guān)研究成果為“虛擬實(shí)用程序（virtual utility）”的這一初始定義，成為“虛擬電廠 （Virtual Power Plant, VPP）”的基礎(chǔ)理論做出了貢獻(xiàn)。
1.2 技術(shù)原理
VPP的概念初定義為一種靈活的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)合作實(shí)體，這些實(shí)體雖無相應(yīng)資產(chǎn)，卻能為消費(fèi)者提供電能服務(wù)?。其技術(shù)原理可歸納為?“聚合-優(yōu)化-響應(yīng)”?三層架構(gòu)，通過數(shù)字化手段將分散能源轉(zhuǎn)化為可調(diào)度資源，
在通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的下，用?現(xiàn)代信息通信技術(shù)（5G、光纖等）和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將可再電系統(tǒng)（如：光伏、風(fēng)力等）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁、工業(yè)可調(diào)負(fù)荷等異構(gòu)設(shè)備接入統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)兼容，確保不同能源設(shè)備間的安全通信，實(shí)現(xiàn)發(fā)電量、用電負(fù)荷及儲(chǔ)能狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，形成分布式資源整合。?
ii. 智能優(yōu)化與動(dòng)態(tài)調(diào)度
用AI算法按需求響應(yīng)原則制定的調(diào)度方案，通過能源管理系統(tǒng)（EMS），在電價(jià)信號(hào)、電網(wǎng)需求和天氣預(yù)測(cè)等數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下：在用電高峰時(shí)，?調(diào)用儲(chǔ)能放電或引導(dǎo)工商業(yè)用戶削減負(fù)荷；在用電低谷時(shí)，協(xié)調(diào)儲(chǔ)能充電或增加新能源消納。以毫秒級(jí)速度響應(yīng)電網(wǎng)指令，進(jìn)行精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)調(diào)度分布式資源出力，實(shí)現(xiàn)“虛擬機(jī)組”的靈活“削峰填谷”。
iii. 電網(wǎng)互動(dòng)與市場(chǎng)協(xié)同
?VPP具有可向電網(wǎng)供電（削峰）或消納過剩電力（填谷），兼具“正電廠”與“負(fù)電廠”雙向能量調(diào)控功能。可以通過參與電力市場(chǎng)，提供出售調(diào)頻、備用容量等輔助服務(wù)，同時(shí)利用峰谷價(jià)差套利，提升經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 虛擬電廠（VPP）≠ 微電網(wǎng)（Micro-Grid）
VPP的規(guī)模較大，一般為很多個(gè)用戶或是園區(qū)，利用智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)調(diào)控。虛擬電廠始終與電網(wǎng)相連，只運(yùn)行并網(wǎng)模式。微電網(wǎng)是一個(gè)小型的電力系統(tǒng)規(guī)模相對(duì)較小，一般是距離較近的分布式能源，可以獨(dú)立運(yùn)行或與主電網(wǎng)相互連接，強(qiáng)調(diào)的是自治模式，具有一定的孤網(wǎng)運(yùn)行模式，電網(wǎng)正常時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)故障時(shí)獨(dú)立運(yùn)行。二者在電力系統(tǒng)的組織和運(yùn)行方式上有所不同。
2. 公交建虛擬電廠的優(yōu)勢(shì)
公交建虛擬電廠的主要優(yōu)勢(shì)在于：有?規(guī)?；瘍?chǔ)能資源?（車輛電池）、?剛性充電需求?（固定線路）、?站場(chǎng)空間資源?（屋頂光伏+儲(chǔ)能部署），三者協(xié)同形成“資源-技術(shù)-市場(chǎng)”閉環(huán)，是公交企業(yè)當(dāng)前推進(jìn)交通能源融合的解，也是重構(gòu)公交服務(wù)生態(tài)圈的機(jī)遇。
2.1 可聚合海量移動(dòng)儲(chǔ)能資源
i. 海量移動(dòng)儲(chǔ)能資源
純電動(dòng)公交車本身天然具備分布式儲(chǔ)能屬性（每輛車電池容量約300kWh），通過VPP平臺(tái)可聚合為巨型“移動(dòng)儲(chǔ)能池”。
ii. 智能調(diào)度
依托5G+大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)充電需求，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電功率，在電網(wǎng)低谷時(shí)充電蓄能、高峰時(shí)反向送電（V2G），有效平抑峰谷差。
iii. 可大幅度提升清潔能源就地消納率
場(chǎng)站內(nèi)有充電樁、光伏車棚、站場(chǎng)儲(chǔ)能等分散資源，通過VPP云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“光-儲(chǔ)-充”一體調(diào)度，可大幅度提升清潔能源就地消納率。
2.2 降低運(yùn)營生產(chǎn)成本
利用峰谷電價(jià)差智能調(diào)度充電時(shí)段（如夜間低谷充電），獲得通過參與電力市場(chǎng)需求響應(yīng)主體的調(diào)峰輔助服務(wù)補(bǔ)償收益，同時(shí)減少充電樁閑置成本，運(yùn)營用電成本顯著降低。
2.3 社會(huì)與環(huán)境責(zé)任實(shí)踐
i. 民生服務(wù)——提升電網(wǎng)穩(wěn)定性
公交充電負(fù)荷占城市晚高峰用電的比例較大，VPP通過“填谷”調(diào)度削減峰值負(fù)荷，緩解城市供電網(wǎng)的輸電容限壓力，在一定程度上提升了電網(wǎng)穩(wěn)定性，為城市用電提供保障，可大幅度?降低配電網(wǎng)絡(luò)改造成本，是公交企業(yè)主動(dòng)為社會(huì)提供的民生服務(wù)的實(shí)踐之一。
ii. 增加全生命周期碳減排量
?公交“光伏+儲(chǔ)能+VPP”模式推動(dòng)全鏈接綠電運(yùn)營，規(guī)?；木G電消納將直接降低碳排放，進(jìn)而增加電動(dòng)公交車的車全生命周期碳減排量。增加綠電運(yùn)營是公共交通運(yùn)營生產(chǎn)履行環(huán)境保護(hù)責(zé)任的重要舉措，也是公共交通運(yùn)營生產(chǎn)為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)做出的社會(huì)貢獻(xiàn)。
3. 政策支持
2025年03月25日發(fā)展改革委 能源局共同下發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》發(fā)改能源〔2025〕357號(hào)文件，明確了虛擬電廠的定義和定位，并提出到2027年虛擬電廠調(diào)力達(dá)到2000萬千瓦以上，到2030年達(dá)到5000萬千瓦以上?的目標(biāo)。而自2024年7月1日起施行的發(fā)展改革委印發(fā)《電力市場(chǎng)運(yùn)行基本規(guī)則》，規(guī)則。明確了VPP的市場(chǎng)經(jīng)營主體地位，使其能夠參與電力市場(chǎng)?。這些政策為公交系統(tǒng)建VPP提供了有力的支持。
4. 結(jié)語
公交作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，具有場(chǎng)站分散點(diǎn)多、儲(chǔ)能和可再電資源豐富的特點(diǎn)（如：公交車隊(duì)和充電站、可再生能源發(fā)電站等），這些資源可以通過VPP進(jìn)行聚合和優(yōu)化利用。隨著城市規(guī)模的擴(kuò)展，VPP的可聚合資源的數(shù)量也將逐步增加；而且在公交企業(yè)建VPP，可促進(jìn)新能源消納和綠色能源轉(zhuǎn)型，符合碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)?，也將給企業(yè)帶來實(shí)惠的經(jīng)濟(jì)收益。
本文轉(zhuǎn)自公共交通資訊
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