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1、專題報告數智技術提升需求側資源靈活性 路徑與典型實踐電力圓桌項目課題組2024年10月電力圓桌項目電力圓桌（全稱電力可持續發展高級圓桌會議）項目于2015年9月啟動，旨在緊扣應對氣候變化、調整能源結構的國家戰略，邀請業內專家和各利益方參與，共同探討中國電力部門低碳轉型的路徑和策略。通過建立一個廣泛聽取各方意見的平臺機制，電力圓桌將各方關心的、有爭議的、目前決策困難的關鍵問題提交到平臺討論，選出核心問題委托智庫開展高質量研究，并將研究成果和政策建議提交到平臺征求意見，從而支持相關政策的制定和落地，推動中國電力行業的改革和可持續發展，提高電力行業節能減排、應對氣候變化的能力。項目課題組中國電力科學

2、研究院（簡稱中國電科院）成立于1951年，是國家電網公司直屬科研單位，是中國電力行業多學科、綜合性的科研機構。中國電力科學研究院主要從事超/特高壓交直流輸變電技術、電網規劃分析及安全控制技術、輸變電工程設計與施工技術、配用電技術以及新能源、新材料、電力電子、信息與通信、能效測評及節能等技術的研究。Cover Image Freepik所使用的方正字體由方正電子免費公益授權數智技術提升需求側資源靈活性 路徑與典型實踐Digital Intelligence Technology to Enhance Demand-Side Resource Flexibility:Path and Typica

3、l Practice2024年10月|i|數智技術提升需求側資源靈活性目 錄摘要.11.背景.31.1 新型電力系統數智技術的發展背景.31.2 數智化技術融合現實意義.42.需求側數智化技術融合方案.62.1 需求側數智化技術的目標.62.2 需求側數智化技術的實施路徑.83.需求側分場景參與電網互動的數智化方案.113.1 工業用戶參與電網互動.113.2 商業用戶參與電網互動.133.3 居民用戶參與電網互動.153.4 電動汽車參與電網互動.173.5 5G 基站和數據中心參與電網互動.194.需求側數智化的評價指標與應用案例.224.1 需求側數智化評價指標體系.224.2 送端電網

4、的虛擬電廠平臺數智化改造實踐寧夏案例.244.3 受端電網的虛擬電廠平臺數智化改造實踐重慶案例.265.數智技術提升需求側資源靈活性面臨的挑戰與建議.295.1 研究發現.295.2 面臨的挑戰.305.3 發展建議.32參考文獻.33作者與鳴謝.35數智技術提升需求側資源靈活性|1|摘要在“雙碳”目標背景下，我國作為新能源裝機大國，新能源并網規模不斷增長，波動頻度和幅度顯著增加。同時，十四五以來，分布式光伏、用戶側儲能、虛擬電廠等需求側產銷一體化資源超常規發展，多地區用電負荷屢創新高，源荷雙隨機特性導致傳統源側、網側調節資源已經難以滿足新型電力系統靈活性調節需求，亟需打造數智化堅強電網，推進

5、數智化技術賦能需求側以提升電網靈活性，進而保障電網安全運行和電力可靠供應。本報告以提升需求側資源靈活性為切入點，基于需求側可調節資源實施運行調控的“感-傳-算-控”技術路線，設計了需求側可調節資源參與電網互動的全流程數智化實施路徑。報告系統分析了各場景下數智化技術提升需求側靈活性的創新支撐作用與應用案例。同時，在評價數智化技術應用效果時，報告提出了一系列核心指標，包括響應率、響應速度、經濟性、可靠性、用戶體驗和環境效益，并對寧夏和重慶的虛擬電廠平臺建設情況作為數智化提升需求側靈活性典型案例進行了分析，展示了數智化技術在實際應用中取得的成效。最后，報告指出了數智技術在提升需求側資源靈活性方面面臨

6、的挑戰與機遇，并提出了發展建議。具體來看，分場景的數智化技術應用如下：對于工業用戶，數智化技術可以有效分析各設備提供的數據，進而得出用戶用電行為模式，從而得到用戶典型用電模式，可以合理規劃用電安排，一方面實現能耗管理、節能減排，另一方面實現工業需求側設備參與電網互動的價值。|2|數智技術提升需求側資源靈活性對于商業用戶，數智化技術可以通過電網調峰平臺實現所有參與電網調峰的空調負荷的優化組合，通過剛性調控與柔性調控相結合，以得到理想的空調負荷調峰曲線，從而破解商業負荷參與電網調度中的難點，即處理溫度與負荷之間的關系。對于居民用戶，數智化技術可以根據電網調節需求，提前生成諸如電熱水器、空調等家用電

7、器的運行曲線，從而實現海量居民設備的規范化互動。對于電動汽車用戶，數智化技術既可以提升電動汽車充電負荷的預測精準度，又可以精準調控儲能電池的充放電曲線，從而實現電動汽車與電網的互動調節。對于5G基站和數據中心，數智化技術可以實現智能設備的功耗管理，根據實時負載、結合不同時間尺度和空間尺度的功耗管理技術，實現5G基站功耗的最優管理，同時也可增強數據中心與電網的雙向互動能力。數智技術提升需求側資源靈活性|3|1背景1.1 新型電力系統數智技術的發展背景我國為實現“3060雙碳”目標，正在加快建設新型能源體系和新型電力系統，而數字化智能化道路是必然選擇。通過打造數智化堅強電網，可以推動傳統電力系統轉

8、型升級和高質量發展，并保障電網安全運行和電力可靠供應。電力系統的運行在需求側不斷涌現出新主體和新形態，包括分布式可再生能源、微電網、電動汽車等大規模接入，這些需求側資源一方面給電力系統帶來挑戰，比如導致發用電峰谷期不匹配、凸顯可再生能源季節性消納難題、部分地區棄電與缺電現象交替出現、負荷曲線呈現出“雙峰雙谷、峰上加峰”等多種極端局勢，另一方面也為應對挑戰提供了機遇。國家高度重視需求側資源的作用，2023年修訂的電力需求側管理辦法中提出用戶側需求響應目標為最大負荷的3-5%，2024年發布的加快構建新型電力系統行動方案中提出具備條件的地區響應能力達到最大負荷的10%。數智化技術與需求側資源的深度

9、耦合應用，為提升新型電力系統的智能化和靈活性提供新思路。先進的數據分析、人工智能算法以及物聯網技術的應用，不僅能夠深入挖掘需求側的靈活調節潛力，使得電力用戶的用電行為以及分布式能源等資源得到精細化管理和高效化利用，從而實現電力供需的高效匹配，推動能源利用效率的不斷提升。|4|數智技術提升需求側資源靈活性1.2 數智化技術融合現實意義目前部分數字化、智能化和先進通信技術雖然已在需求側領域開展了典型應用，但是關鍵挑戰在于對用戶側資源的精準感知和高效調用不足，仍面臨著電網需求側資源智能協同軟硬件體系不完備，“感-傳-算-控”的技術體系仍不健全，難以形成全業務環節的支撐工具體系等多種技術瓶頸。數智化技

10、術通過運用大數據、云計算、人工智能等前沿科技，能夠實現對需求側資源的實時監測、精準預測和智能調度，從而使其在電力供需平衡、電網穩定運行以及新能源消納等方面發揮更加積極的作用。這一融合應用不僅有助于優化資源配置，提高能源利用效率，更為構建清潔低碳、安全高效的新型電力系統提供了強有力的技術支撐和保障。用戶側可調節資源的數智化技術融合，包括提升用戶側可調節資源數字化、智能化、安全化調節能力，這是實現用戶側資源“可觀、可測、可調、可控”的核心抓手。技術框架如圖1-1所示。數智化技術融合數字化智能化自動化安全化潛力分析及安全數字孿生仿真模擬潛力分析及安全數字孿生仿真模擬電力電量負荷預測報量報價策略電力電

11、量負荷預測報量報價策略云端全局優化邊端分布式控制云端全局優化邊端分布式控制區塊塊鏈數據儲存電網緊緊急調頻調峰區塊鏈數據儲存電網緊急調頻調峰圖1-1 數智化技術融合框架數字化方面，推動數據驅動技術深度參與需求側可調節資源的潛力分析與挖掘。構建數據中臺，充分挖掘原有靜態屬性數據庫，并不斷導入運行數據，形成動態數據庫，基于數智技術提升需求側資源靈活性|5|大量數據來構建需求側可調資源負荷特性模型，通過數據聚類分析不同行業/企業的避峰、迎峰等特性，獲取其可移峰、移時的潛力。智能化方面，推進先進人工智能與智能決策技術深度參與需求側靈活性資源負荷預測與報量報價策略?；谌斯ぶ悄芩惴?，通過對歷史負荷數據的深

12、度學習和分析，捕捉到負荷變化的復雜規律，從而實現對未來負荷的精準預測。同時，面向調峰、調頻等多元市場需求，基于預測出清電價、博弈論和自適應學習的報量報價策略，引導需求側可調節負荷資源經濟、高效參與電網互動。自動化方面，融合云邊協同、邊緣計算技術充分參與需求側資源調控與靈活性提升。構建海量數據下分布式協同互動調度與運行控制技術體系，實現海量分散資源的靈活快速響應支撐。在云側，制定動態決策的云側互動運行策略，促進調峰調頻需求下云側主體間的協作互動與功率支持。在邊緣側，應用邊緣計算技術將每個需求側靈活性資源作為決策參與者，取代傳統的中心化決策方案，這樣更有利于實現需求側靈活性資源的合理調控。安全化方

13、面，要求信息安全、隱私保護等技術參與到需求側資源資源參與電網互動的可靠保障中來。通過區塊鏈數據儲存技術來拓展數據存儲空間、提升數據傳輸的時效性，以區塊鏈技術為基礎對信息存儲安全管理系統進行充分改進，進而可以更好地保證需求側用電安全問題和用戶數據安全。|6|數智技術提升需求側資源靈活性2需求側數智化技術 融合方案2.1 需求側數智化技術的目標數智化在數據采集方面，要實現的目標包括精準感知、數據共享、數據安全。首先，通過全面感知能力，利用智能電表和傳感器實現對配用電環節的實時監控，為電網和負荷聚合商提供了詳盡的運行態勢圖。其次，數據集成與共享機制建立了統一的數據平臺，消除信息孤島，增強了信息透明度

14、和協同效應。云計算和邊緣計算技術，使得配用電側能夠快速響應并處理海量數據，提升了互動運行效率和可靠性。同時，兼顧保障數據安全與隱私是數智化的基本原則，通過技術手段和法律政策確保用戶數據的保護，增強了用戶對數智化“感-傳-算-控”系統的信任。數智化在潛力分析方面，要實現的目標有資源的最優配置、增強電力需求側系統的適應性、提升需求側參與電網互動的靈活性和智能性。首先，它通過高級數據分析技術來深化需求側資源的潛力識別，從而優化資源的高效配置，精準、動態調整供需平衡，并實現從多類型需求側資源群體的最優調度。其次，數智化技術提升了電力需求側系統的適應性，使其能夠快速響應外部變化，如天氣變化或市場波動。最

15、后，它通過實時監控和預測分析來提前采取措施，實現潛力測算的實時動態調整和精準化交易，提高需求側參與電網互動的靈活性和智能性。數智技術提升需求側資源靈活性|7|數智化在響應效果評估方面，要實現的目標是需求側資源參與電網互動效果的精確評估和動態激勵，全面提升需求側參與電網互動的稽核能力。首先，它通過實時數據收集和分析，量化用戶的參與程度和節能效果，向電網、負荷聚合商和用戶提供反饋，優化需求側響應策略。同時，通過個性化反饋和激勵機制，增強用戶參與需求側管理的積極性，使用戶能夠根據直觀信息和定制化建議，主動調整用電模式。數智化在需求側資源聚合方面，要解決的挑戰是構建一個高度集成和協同工作的網絡，這個網

16、絡能夠高效地管理和調度分散的需求側資源，如分布式儲能、智能樓宇和虛擬電廠等。通過這種聚合，電網的調節能力和韌性可以得到顯著增強，同時提升電網運行的靈活性和響應速度。數智化技術優化了能源調度策略，利用先進的優化算法和人工智能技術自動計算出最佳的電力資源分配方案，不僅考慮了電網的實時運行狀態，還兼顧了用戶的用電偏好和市場電價信號，以實現經濟效益和社會效益的最大化。感知數據融合方法如圖2-1所示。決策層識別識別結果結果識別識別結果結果決策層1后融合決策層2特征層特征特征提取特征特征提取特征層1中融合特征層2數據層數據數據源源數據數據源源數據層1前融合數據層2圖2-1 感知數據融合方法|8|數智技術提

17、升需求側資源靈活性2.2 需求側數智化技術的實施路徑實施路徑方面，總體技術路線為：通過云管邊端架構，依托數字孿生的數字物理平臺實現對海量靈活性資源的實時控制、感知監測、信息通信、智能決策和網絡安全支撐，推動終端可調節資源的實時監測、聚合調控、可信調用?；谛枨髠瓤烧{節資源實施運行調控的“感-傳-算-控”技術路線，設計了需求側可調節資源參與電網互動的全流程數智化實施路徑，如圖2-2所示。先進控制網絡一致性控制網絡一致性控制網絡一致性控制資源層智能感知侵入式監測非侵入式監測感知層交互層人工智能深度學習強化學習大模型決策層數據安全區塊鏈技術終端軟硬件指紋加密加密算法指令集優化安全層先進控制第五代通信

18、技術（）協議電力需求響應信息交換規范平臺層建模技術數字孿生實時仿真技術區塊鏈接加密技術數字模型分布式存儲指令指令指令指令數據支撐支撐支撐支撐支撐需求側可調節資源數智化實施路徑數據數據數據圖2-2 需求側可調節資源全流程數智化實施路徑資源層和感知層在電力需求側可調節資源全流程數智化實施路徑中扮演重要角色：資源層主要是指在需求側具備調節能力的各種能源設備、設施或資源，如家庭電力消耗設備、商業和工業設施、儲能系統等；感知層則是使用傳感器、智能設備等對資源層進行實時監測，獲取影響負荷特性的內因和外因數據，為資源層的智能化調節提供數據支持。末端設備級負荷狀態感知過程如圖2-3所示。利用數智化技術，可以構

19、建一個集信息搜集、數據處理、資源調配于一體的數字化平臺，實現需求側資源的可視化管理和遠程調度，通過數據分析和人工智能技術的應用，可以更精確地了解需求側資源的現狀和潛在需求，進而對資源進行合理配置，提升服務質量和效率。數智技術提升需求側資源靈活性|9|負荷終端設備態勢覺察態勢理解態勢預測態勢可視化工業企業建筑樓宇儲能電動汽車分層輔助決策分區控制執行可調節負荷資源調控能力權限交易系統可調節負荷資源狀態感知與潛力評估系統提取信息綜合分析物理驅動數據驅動反饋優化調度系統界面電網層聚合商層用戶層末端設備參數、用戶類型，SCADA量測數據等末端設備參數、用戶類型，SCADA量測數據等末端設備參數、用戶類型

20、，SCADA量測數據等數據采集狀態辨識數據采集狀態辨識負荷狀態、負荷特性、行為習慣等負荷狀態、負荷特性、行為習慣等數據驅動物理驅動數據驅動物理驅動工業聚合商商業聚合商充電樁聚合商儲能聚合商用電行為識別、可調節潛力分析等用電行為識別、可調節潛力分析等圖2-3 末端設備級負荷狀態感知過程交互層方面，基于海量需求側靈活性資源的接入，通過采用數智化技術設計靈活的通信接口和標準，以支持不同類型、不同來源的資源接入。確定統一的數據格式標準，以便不同類型、來源的需求側主體資源數據可以被解析和處理，具體業務上，同時對數據進行規范化、轉換、特征提取等操作，為后續分析做準備，設計通用的通信接口，針對不同類型的參與

21、主體（如用戶、負荷聚合商、綜合能源服務商、電網企業）和業務系統（如虛擬電廠、需求響應、市場交易等）提供訪問方式。決策層方面，人工智能是數智化技術提升需求側資源靈活性的核心支撐技術，人工智能技術具有應對高維、時變、非線性問題的強優化處理能力和強大的學習能力，可有效解決能源系統面臨的各種挑戰。電力需求側資源在參與智能電網以及綜合能源系統調控的過程中，會形成結構復雜、設備繁多、技術龐雜的系統。由于人工智能技術對物理本體模型依賴程度低，善于從數據中自學習和對源知識的遷移學習，因此更有助于突破技術瓶頸。圖2-4為人工智能技術在電力系統和綜合能源系統中的應用框架。在大數據的基礎上，人工智能技術通過深度學習

22、、強化學習等算法可以提高能源預測、系統規劃、用能分析、網絡安全等實際應用領域的智能化、數字化能力，大大提高了需求側資源參與電網互動的精準性和安全性。|10|數智技術提升需求側資源靈活性能源預測系統規劃互動策略用能分析市場交易智能芯片泛在傳感器分布式網絡高性能服務器數據中心與云平臺數據資源環境數據基礎數據經濟數據運行數據機器學習傳統機器學習、深度學習、強化學習、遷移學習等AIGC、大模型等專家系統按任務類型：解釋型、預測型、診斷性按知識表示技術：邏輯，規則電力系統發電系統配電系統智能變電站用電系統/微網需求側資源工業負荷商業負荷居民負荷新興負荷大數據人工智能圖2-4 人工智能技術在需求側靈活性提

23、升中的應用安全層方面，電力需求側資源在參與電網互動過程中，會涉及大量用戶的用電數據、行為習慣等敏感信息，必須確保這些信息不被非法獲取、泄露或濫用。在數據傳輸過程中，技術上可以采用先進的加密技術對傳輸數據進行加密處理，如SSL/TLS協議等，防止數據在傳輸過程中被篡改或截獲，確保數據在傳輸過程中的安全性。同時，電網互動系統需要具備強大的防攻擊能力，以抵御黑客攻擊、病毒入侵等惡意行為，確保系統穩定運行。實施嚴格的身份認證機制，確保只有授權用戶才能訪問系統資源。采用基于角色的訪問控制（RBAC）策略，對用戶的訪問權限進行精細化管理。此外，區塊鏈技術因其去中心化、不可篡改等特性，在電力需求側資源參與電

24、網互動中具有較高的潛在應用價值，可以利用區塊鏈技術實現需求側資源交互、交易的透明化、可追溯化以及用戶隱私的保護。數智技術提升需求側資源靈活性|11|3需求側分場景參與電網 互動的數智化方案目前，可以參與電網互動的需求側資源主要有工業、商業和居民負荷、用戶側儲能和電動汽車等。隨著人工智能技術的發展和成熟以及對需求側資源的長期探索和管理，數智化技術在解決需求側資源的數據采集、潛力分析、響應效果評估、資源聚合等方面逐漸成為電網負荷調控的重要手段。本章將分別介紹工業、商業、居民、電動汽車、5G基站等需求側場景參與電網互動的數智化案例。3.1 工業用戶參與電網互動工業用戶一般表現為復雜的能源系統，包含多

25、種能源形式，涉及多種能源的生產、傳輸和利用。工業能源的多樣性為多能源容量配置提出了更高的要求。同時，由于其負荷需求大、負荷特性復雜、不同能源的耦合與供電可靠性要求高，對需求側資源的運行調度帶來了新的挑戰。在具體實踐中，工業互聯網云平臺集合了大量設備、數據和資源，為電力用戶和電網企業提供了海量數據資源，如圖3-1所示。同時，云平臺可以及時監控設備運行狀態，對設備預測性分析和調度，為實現需求響應、輔助服務、新能源消納等業務提供了極大便利。通過對各設備提供的數據進行用戶用電行為分析，得到用戶典型用電模式，合理規劃用電安排，實現能耗管理、節能減排。通過平臺資源管理和部署，實現了設備、資源、運維的多維管

26、理和工業需求側設備參與電網互動的價值。|12|數智技術提升需求側資源靈活性工業動態可調節資源池電力現貨市場電力輔助服務市場碳市場工業電-碳市場協同交易輔助決策模塊源業工能互聯網系統建設數據采集數據采集智慧能源管理終端智慧能源管理終端生產工序生產工序優化調控優化調控電網層電網層邊緣交互層負荷聚合商園區管理機構園區管理層綜合能源服務商交易決策交易決策交易結果信息交易結果信息其它終端設備其它終端設備用戶層數據采集數據采集多能協同優化調控多能協同優化調控工業生產控制系統臺作操臺作操1示展屏大示展屏大臺作操臺作操2操作臺操作臺數據通訊總線數據通訊總線工業生產工藝過程工業生產工藝過程回路控制單元回路控制單

27、元園區多類型工業用戶協同控制園區多類型工業用戶協同控制工業用戶與電網互動系統集采據數集采據數主要生產設備主要生產設備輔助生產設備輔助生產設備電發能余電發能余電發能余電發伏光電發伏光電發伏光余熱余壓發電余熱余壓發電余熱余壓發電副產煤氣發電副產煤氣發電副產煤氣發電爐石電爐石電爐石電爐金合鐵爐金合鐵爐金合鐵鋁解電鋁解電鋁解電爐弧電爐弧電爐弧電爐煉精爐煉精爐煉精電發力風電發力風電發力風調控模工業負荷多時間尺度圖3-1 工業用戶需求響應系統拓撲圖在工業用戶參與電網互動方面，在甘肅蘭州地區選擇鐵合金、碳化硅類型工業企業作為案例，開展了典型企業可調資源的調研分析及應用等工作，實現了2MW可調節能力。本案例是

28、國內首次新型智慧能源單元全業務功能在高耗能大工業企業的先行示范，為典型工業企業可調節負荷參與電網互動能力建設提供了“樣板間”，打造適用于高耗能企業的“一站式”綜合能源服務業務模式。案例解決了當前工業負荷參與電網互動主要靠生產線啟停的模式單一的問題，率先開展了設備級、工藝工序級的細顆粒度嘗試，提高了甘肅電網大工業企業參與需求響應的控制能力，提升了互動調節能力的運營水平。該案例借助數智化技術，在實施路徑方面如2.2節所述的總體技術路線，以分布式主從多站協同設計理念構建，整體上為多類型異構處理器及應用構成的智能化軟硬件系統，如圖3-2所示。通過在用戶側的用戶管控中心安裝新型智慧能源單元及其配套設備，

29、上行可與電力負荷管理系統、電力調度系統、需求響應服務（聚合）系統等主站系統進行互動，下行能與各種能源測控終端（或系統）進行通信，用于用能數據的采集、計算、分析、報送以及業務事件的接收與策略運行等，在為用戶提供本地用能優化能力實現節能減碳的同時，可與上層系統互動實現用戶側設備的智能策略控制、事件推送、需求響應、安全用電、無功管理等業務功能。案例中使用的新型智慧能源單元及其配套設備依托數智化手段，結合云邊協同和人工智能技術對多源數據進行深度學習，整合協同多邊緣設備，實現了大量數智技術提升需求側資源靈活性|13|終端的快速實時監測、智能運維和資源優化調度的目標；實現了構建一個集信息搜集、數據處理、數

30、據互通、網絡互聯、資源調配多功能于一體的智能設備的目標。臺平務服源能慧智級省 省級智慧能源服務平臺平平臺層臺層視監視監與集采與集采據數據數儲存儲存據數據數示展示展析分析分令令指行執指行執應響應響理理管略策管略策行運行運估估評力能評力能應響應響訊通訊通測量測量制控制控調協調協收接收接令指令指件件事應響事應響求需求需電用電用全安全安理管理管功無功無理管理管排碳排碳送推送推件事件事端終端終互交互交元元單源能單源能慧智慧智終終端層端層4G/5G態態狀行狀行運線運線產生產生塊模塊模知感知感表表能電能能電能功多功多氧氣度溫、氧臭氧臭（氣氧傳感器DOD塊模塊模I器感傳器感傳浸水浸水設設備層備層智能運行策略圖

31、3-2 工業側需求響應工程架構3.2 商業用戶參與電網互動商業電力負荷主要是指商業建筑內各種用電設備電力負荷的總和。商業建筑按功能分類主要包括：商場、辦公樓、酒店等十余種功能類型。與系統負荷相比，商業負荷組成單一，主要負荷包括：空調、照明、電梯等。造成商業負荷不穩定的原因有很多：天氣變化的影響、節假日的影響、重大社會活動和突發事件的影響。目前商業負荷潛力預測主要考慮天氣變化的影響，包括氣溫、降水、濕度、風力等因素。溫度劇烈變化時，易造成負荷水平的變化；溫度相對平穩時，負荷變化也較為平穩。如何處理溫度與負荷之間的關系是商業負荷參與電網調度中的重點和難點。商業用戶主要通過調控空調負荷參與電網互動。

32、圖3-3是樓宇空調負荷參與電網調峰總體架構。電網側主站層管轄所有參與電網調峰的用戶側空調負荷，其核心功能是實現所有參與電網調峰空調負荷的優化組合，通過剛性調控與柔性調控相結合，以得到理想的空調負荷調峰曲線。|14|數智技術提升需求側資源靈活性主機水泵變頻器電動閥傳感器（壓力/液位）門禁（按需）視頻（按需）房間溫度/濕度水泵溫度/壓力震動冷卻塔變頻器接觸器邊緣系統邊緣系統邊緣服務器節能降碳中臺云基礎服務能力計算/存儲/網絡/數據庫/安全.應用負荷管理智控平臺負荷需求響應聚合平臺節能降碳服務平臺其他應用能效分析模型能源管理模塊碳計量模塊負荷預測模塊需求響應策略模型節能降碳策略模型AI大模型節能計算

33、模塊連接協議模塊智能控制模塊設備管理模塊國密安全模塊運維模塊智能感知模塊智能感知模塊智能感知模塊IO模塊IO模塊IO模塊IO模塊C4G圖3-3 樓宇空調負荷參與電網調峰總體架構具體技術流程為在需求側利用人工智能算法清洗和分析空調負荷數據，構建天氣條件與電力負荷的耦合模型，解決負荷評估和預測難題，提出多類型空調的聚合調控策略。建立多層級、分布式的調控體系，通過政策價格聯動機制實現精準調控，確保數據安全，開發兼容主流空調的調控設備，并通過智能自動控制策略優化運行，達到節能降碳的效果。以福建省福州市選取愛琴海購物中心為例，利用數智化技術進行中央空調負荷調控，總體實施路徑是：將空調機房視為整體，在保證

34、用戶末端溫度不變的條件下，通過人工智能技術來分析空調負荷的數據，采用智能調峰策略，將用電高峰期的用電負荷移至其他時段，并保證機組、泵冷卻塔穩定運行，用戶體驗不變，可調負荷占空調機房總負荷40%-60%。本案例在保障了末端溫度穩定的前提下，空調機房調峰1小時，中央空調負荷平均壓降近50，最大可調負荷達到中央空調系統總負荷的80%，電網關口負荷下降率達到數智技術提升需求側資源靈活性|15|20%以上，該案例依托數智化技術和新型電力負荷管理系統，實現空調設備運行數據的實時監測，在不影響用戶體感舒適的前提下，采用人工智能策略調節空調運行負荷，削減高峰時段的用電負荷，實現了商業負荷的無感調峰、自動控制和

35、節能降費的目標。3.3 居民用戶參與電網互動居民用戶用電負荷的用電容量小、種類多，其用能設備包括照明設備（燈具等）、溫控設備（空調、電熱水器等）、通信和娛樂設備（手機、電腦、電視等）和其他家用電器（電飯煲、吸塵器等）。根據用能特性，這些負荷又可以分為剛性負荷、柔性負荷（如變頻空調，在不影響舒適度的前提下可以連續調節功率）和可轉移負荷（如洗衣機，可以平移用能區間）。大多居民用戶不具備有效的能量管理系統，其用能主要取決于用戶個人行為，其中照明設備和溫控設備用能又與氣象環境因素強耦合。在居民用戶側，以電力耗能設備如電熱水器、空調為主要參與電網互動的設備，CPS（賽博物理系統，用于提高生產效率、降低生

36、產成本，實現生產過程的智能化管理）化后的電熱水器作為終端智能設備，將具有靈活的網絡連接能力，同時還配備溫度傳感器等用于感知外界系統的傳感設備。從用戶體驗角度看，電熱水器可以根據感知的室外溫度自動計算合適的水溫；從能耗優化的角度看，電熱水器可以根據用戶的歷史用水信息，給出兼顧節能與體驗的水加熱時間曲線?？照{方面，以面向多類型經典電網互動場景為目標，實現家用空調參與電網互動，如圖3-4所示。首先，采用聚類分析方法進行多類型電網互動場景下的空調使用模式和能耗模式的挖掘；然后，采用機器學習算法對空調用戶的調節行為進行建模，形成與空調功率變化相關聯的方法分析；最后，對氣候變量與空調功率進行回歸分析，研究

37、不同室外溫度條件下空調功率隨之變化的敏感性。|16|數智技術提升需求側資源靈活性省公司智慧能源服務平臺廠商1云平臺廠商1云平臺廠商2云平臺廠商2云平臺負荷在線平臺存量存量增量增量+智能電器智能電器存量增量+智能電器存量存量增量增量+智能電器智能電器存量增量+智能電器存量存量增量增量+智能電器智能電器存量增量+智能負荷在線平臺智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器智能電器智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器智能電器智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器智能電器智能電器內置需求響應互動模塊+智能電器電器圖3-4 家用空調

38、設備參與電網互動居民用戶參與電網互動方面，以上海市居民智能用電負荷聚合能力建設項目為例，案例利用數智化技術，總體實施路徑是：通過建設負荷在線平臺，與省公司電力需求響應管理平臺和家電廠商云平臺對接，推動形成居民負荷在線分析；借助電力需求響應互動政策和家電廠商的用戶運營能力，吸引各類社會資源，設計居民用戶參與電網需求響應的模式，充分調動居民用戶參與電網需求響應的積極性和主動性；從互聯網側接入海量居民家電負荷，進而起到規?；木酆闲?；同時，還可對電器設備進行升級，通過與主流家電廠商合作，共同研發內置集成需求響應互動模塊的“碳中和”電器，使其具備分鐘級的用電數據采集能力，可有效支撐居民智能用電負荷聚

39、合能力分析建設，總體架構圖見3-5。該案例開展了對居民智能用電負荷聚合能力的分析，研制出適用于居民智能家電需求響應的互動模塊。該模塊具備數據采集、計量、通信、需求響應互動等多種功能，實現了家電設備負荷的可監測、可調節、可評估功能，實現了居民用電負荷智能調度的功能。根據綜合典型居民用戶負荷數據分析，居民用戶的總體可調節負荷潛力約為用電負荷的50%，提升了居民用戶與電網互動的靈活性和智能性。數智技術提升需求側資源靈活性|17|平臺層家電廠商云平臺負荷在線平臺智能控制策略下發狀態反饋數據上報需求傳導校核下發數據匯聚執行反饋命令下發數據上報格力設備管理需求響應指令分解?美的設備管理需求響應指令分解?奧

40、克斯設備管理需求響應指令分解?海爾設備管理需求響應指令分解?應用層新型負荷管理系統需求響應服務負荷預測服務用能優化服務評估驗證服務能效分析服務基礎數據管理服務感知層響應互動模組空調熱水器?智能設備智能空調智能熱水器智能設備智能空調智能熱水器響應互動模組空調熱水器?平臺層圖：圖3-5 負荷在線平臺總體架構圖3.4 電動汽車參與電網互動電動汽車參與電網互動主要通過智能有序充電、雙向充放電、削峰填谷、調頻服務以及備用服務的方式。電動汽車作為大功率用電負荷，接入電網具有廣泛性和隨機性，對電網帶來極大的沖擊，給電網負荷預測、安全穩定運行帶來新的挑戰；另一方面電動汽車作為靈活分散的儲能設備，如果調控得當，

41、可以為電網提供緊急功率支撐，對平抑電網波動和接納間歇式新能源具有積極意義。電動汽車參與電網互動面臨諸多挑戰。首先，在影響因素方面，影響因素的精準辨識直接影響預測結果的準確性，電動汽車充電行為受多種因素的影響，現行電動汽車充電負荷預測局限于常規情況下的預測，主要利用歷史負荷、氣象條件、節假日、交通狀況等因素進行建模，對極端天氣和轉折天氣等預測誤差較大，影響預測精度的提升。其次，在時空相關性方面。由于電動汽車用戶的充電行為存在時間和空間的規律性使充電負荷具有時間周期性和空間相關性，未來研究中融合交通路網、天氣溫度、充電站、電網等多源信息，同時考慮用戶決策的隨機性，是提高預測精度的重中之重。|18|

42、數智技術提升需求側資源靈活性電動汽車參與電網互動時，面對這些挑戰，主要以借助V2G技術將電動汽車的電能安全輸送給電力系統，如圖3-6所示。V2G模式下電動汽車電池將作為儲能單元，當其電量低于電網負荷時，借助電網能量流動，為電動汽車補充電量，促進其安全穩定運行。汽車電池充電樁儲能柜電網居民用電存儲、分配、傳輸電能電網負荷低谷時從電網充電，負荷高峰時向電網放電達成削峰填谷，為電動汽車用戶減少成本電動汽車廣泛應用后可為業主減少所需費用電動汽車參與到現貨交易，從電力調度等模式收益互動互動互動短期價值中期價值長期價值圖3-6 V2G技術下的充放電流程圖電動汽車快充電站的充儲一體虛擬電廠是典型的應用案例。

43、某電動汽車充儲一體項目，通過數智化技術的應用，能夠實時監控電動汽車的電能和預測分析，提前采取措施，實現V2G模式的實時動態調整和精準化交易，提高電動汽車參與電網互動的靈活性和智能性。在網供充裕時對儲能蓄電池組進行充電，參與電網消納綠色能源；網供不足時，停止對儲能蓄電池充電，降低充電站負荷，儲能蓄電池組放電對電動汽車充電，不影響充電站運營；特殊情況下，調整充電裝置運行模式，對電網釋放電能，參與電網調節，實現虛擬微電廠功能，為未來電動汽車快速充電技術的實現做好電網供能準備。本項目的兩個優勢如下：（1）充電站改造時，充分利用現有設備，技術改造量少，實施方便，提升了現有設備的利用率和低谷電的價值；對比

44、獨立儲能電站提高了所儲存電能的價格差優勢，更具經濟性。若和儲能電池廠家合作建設，將進一步降低電站的投入，并提高電池的安全運行壽命。（2）充電站在相對大的區域聚合眾多該類虛擬電廠參與電網對新能源的消納及輔助調節服務，是一種相對穩定可靠的調節容量，既利于電網運行又為充電站帶來較高的額外收益，隨著儲能技術的提升及儲能充電站數量的增加，其對電網的平衡調節作用和充電站運營的經濟性進一步提升。數智技術提升需求側資源靈活性|19|本項目基于電動汽車快充電站的充儲一體虛擬電廠實施運行調控的“感-傳-算-控”技術路線，設計了電動汽車快充電站參與電網互動的全流程數智化實施路徑。在數智化技術的目標方面，實現了對電動

45、汽車快充電站負荷數據的精準感知、數據共享、數據安全的目標；在潛力分析上，實現了電動汽車快充電站與電網之間資源的最優配置、增強電動汽車快充電站的適應性、提升電動汽車快充電站參與電網互動的靈活性和智能性的目標；在需求側資源聚合方面，依托數智化技術，實現了能夠高效地管理和調度分散的需求側資源的目標，本案例通過聚合電動汽車資源以虛擬電廠、廣義儲能聚合體等形態參與電網互動，電網的調節能力和韌性可以得到顯著增強。3.5 5G 基站和數據中心參與電網互動（1）5G基站參與電網互動5G基站參與電網需求響應，首先要考慮基站的通信負荷特性，為基站的通信提供備用電源的前提下參與電網需求響應，而且單個5G基站的電池容

46、量較小，必須要對5G基站的電池通過聚合后統籌規劃充放電策略。分布廣泛的5G基站的儲能資源具有時間靈活性和空間靈活性，可以靈活性地接受電網的調度，同時5G基站電池也可以作為一種特殊的負荷，在電力需求低峰時段將新能源（風電、光伏等）生產的電力儲存到5G基站電池中，再在需求高峰時釋放，從而減少對電網的壓力，提高新能源的消納率。5G基站參與電力系統需求響應面臨的技術挑戰主要包括智能設備功耗管理、儲能電池能量管理、儲能電池可調度容量刻畫與預測、5G基站聚合與協同調度等。智能設備功耗管理是5G基站參與電力系統需求響應的前提之一，需進一步研究如何根據實時負載，結合不同時間尺度和空間尺度的功耗管理技術，實現5

47、G基站功耗的最優管理。5G基站參與電力系統需求響應需要通過儲能電池能量管理頻繁調度電池進行充放。在信息通信行業大量使用二次利用的退役動力電池作為備用電源的情況下，電池不一致性問題還須得以解決。|20|數智技術提升需求側資源靈活性目前，5G基站應用數智化技術的典型案例是對基站儲能電池全過程充放電的遠程調控。用戶依托綜合能源管理平臺實施精細化管理，通過制定儲能系統的多類型、多時空尺度充放電策略，并根據實際應用場景進行策略優選排序。下一步，可以通過數字化手段建立5G基站儲能電池模型，并將配電網中零散的5G基站聚合成5G基站VPP，研究其參與電網互動的可調度容量和調度成本等問題。在此基礎上建立綜合考慮

48、5G基站VPP參與電能量市場和調頻輔助服務市場的雙層決策模型，如圖3-7所示，設置相應的目標函數，進行電能量調頻輔助服務市場聯合出清，并利用運籌優化理論進行求解，得到5G基站VPP參與電力市場的最優策略。5GC切片業務流物聯網切片業務流本地網電信5GC核心網物聯網5GC核心網計量中心圖3-7 5G網絡的實時響應通信架構（2）數據中心參與電網互動數據中心較強的用電靈活性、逐年攀升的用電占比和高度互聯、實時監控的運行調度系統，使其有望成為電力系統內高水平管理需求側資源的重要載體，為其自身和電網運行帶來前所未有的機遇和挑戰。目前，數據中心建設呈現出單位功率占地面積不斷降低、平面設計多元創新的趨勢，使

49、得供電技術由分散設備向一體化的方式演進，讓預制化供配電系統成為新潮流。智能化的發展會成為數據中心供配電的一大差異化能力。AI智能技術的加持，讓數據中心供配數智技術提升需求側資源靈活性|21|電不僅在管理層面實現統一監控和管理，還能充分利用智能技術實現故障預警和健康度評估，大幅提升整個供配電系統的安全性和可靠性。數據中心參與電網互動的主要方式有需求響應，雙向充放電和數據流共享。數據中心參與電網互動具有顯著的特點，它們不僅擁有大規模的電力需求和儲能能力，而且能夠快速響應電網的需求變化。通過智能化管理系統實時監控和優化互動過程，數據中心的雙向互動能力使其既可以從電網獲取電能，也可以在電網需要時向電網

50、提供電能，這種互動性使得數據中心能夠作為虛擬電廠的一部分，提供更廣泛的調節服務。此外，數據中心可以與可再生能源如風電、太陽能等集成，提高電網對綠色能源的利用效率，同時在參與電網互動時考慮經濟性，通過提供需求響應服務或出售儲能服務獲得經濟收益。數據中心與電網的互動仍處于研究階段。研究顯示，數據中心內部在工作負載調度、服務器用電管理，以及制冷系統、儲能系統、備用柴油發電機等運行管理等環節蘊含了巨大的靈活運行潛力，內部各系統的運行靈活性聚合成數據中心用電負荷的時空靈活性，在價格信號的引導下進行數據中心電力負荷的時空轉移，能夠為電力系統的運行優化創造更大的可調空間。整體架構如圖3-8所示。數據中心電力

51、負荷時空靈活性來源(1)工作負載時空靈活性（1.1）時間靈活性：離線負載空間靈活性：在線負載工作負載時空靈活性（1.1）時間靈活性：離線負載空間靈活性：在線負載IT設備效率管理(1.2)目標:實現IT設備功率的瞬時改變方式:CPU頻率調整 CPU電壓調整IT設備效率管理(1.2)目標:實現IT設備功率的瞬時改變方式:CPU頻率調整 CPU電壓調整輔助設備效率管理(1.3)目標:改變輔助設備功率方式:制冷系統-控時恒溫 儲能系統-靈活充放輔助設備效率管理(1.3)目標:改變輔助設備功率方式:制冷系統-控時恒溫 儲能系統-靈活充放數據中心電力負荷時空靈活性來源(1)工作負載時空靈活性（1.1）時間

52、靈活性：離線負載空間靈活性：在線負載IT設備效率管理(1.2)目標:實現IT設備功率的瞬時改變方式:CPU頻率調整 CPU電壓調整輔助設備效率管理(1.3)目標:改變輔助設備功率方式:制冷系統-控時恒溫 儲能系統-靈活充放數據中心與電力系統運行協同(2)時間靈活性(2.1)超短期靈活性（秒級、分鐘級)調頻 短期靈活性 (小時級)調峰 中長期靈活性 (日級)日前市場 長期靈活性(日級以上調節)電網規劃空間靈活性(2.2)配電網級空間靈活性:解決城市配電網阻塞輸電網級空間靈活性:減少電網輸電管道投資冗余 提高電力系統需求側靈活性促進可再生能源消納(2.3)目標:提高可再生能源利用比例,綠色數據中心

53、 互聯網企業“雙碳”目標方式:工作負載時空調度 輔助設備靈活控制數據中心與電力系統運行協同(2)時間靈活性(2.1)超短期靈活性（秒級、分鐘級)調頻 短期靈活性 (小時級)調峰 中長期靈活性 (日級)日前市場 長期靈活性(日級以上調節)電網規劃空間靈活性(2.2)配電網級空間靈活性:解決城市配電網阻塞輸電網級空間靈活性:減少電網輸電管道投資冗余 提高電力系統需求側靈活性促進可再生能源消納(2.3)目標:提高可再生能源利用比例,綠色數據中心 互聯網企業“雙碳”目標方式:工作負載時空調度 輔助設備靈活控制協同優化的支持政策(3)網網聯聯互互“+”源能源能慧慧智智”()6)61 10 02 2(電電

54、力理管理管側側求需求需力()7)71 10 02 2(提力能力能節節調統調統系系力電力電升升提()8)81 10 02 2(第助助輔輔峰峰調與調與參參體主體主立立獨方獨方三三第服場市務場市務服()9 91 10 02 2(全一國國全體一體化化大數大數據心心中中據(0 02 20 02 2(、2)1 12 20 02數據中心綠色低碳發展專項行動計劃（2024）加快構建新型電力系統行動方案（20242027）協同優化的支持政策(3)前瞻性難點問題 前瞻性難點問題 協同運行方面問題 協同規劃方面問題數據中心參與電力市場交易方面問題(4)協同運行方面問題 協同規劃方面問題數據中心參與電力市場交易方面問

55、題(4)圖3-8 數據中心需求響應研究整體架構圖|22|數智技術提升需求側資源靈活性4需求側數智化的評價指標與應用案例需求側數智化評價指標體系旨在幫助企業更好地理解和實施數智化策略，從而提高管理效率和優化業務模式，以適應時代的需求和挑戰，這一指標體系主要關注于評估需求側通過數智化手段進行管理和優化的效果，既涵蓋了技術應用的廣度和深度，也包括了用戶體驗和環境效益，為評估和提升數智化水平提供了具體的衡量標準。本章將具體介紹需求側數智化評價指標體系及應用案例。4.1 需求側數智化評價指標體系電力需求側資源數智化評價指標體系通過一系列指標，對電力需求側資源的智能化、數字化水平進行量化評估。其目的在于推

56、動電力需求側資源管理的數智化轉型，有效喚醒和高效利用蘊藏在需求側的平衡調節資源，提升新型電力系統用戶側的靈活性和承載力。評價數智化技術在需求側響應的應用效果時，通常需要關注以下幾個核心指標，具體如圖4-1所示：數智技術提升需求側資源靈活性|23|響響應應率率響響應應速速度度穩穩定定性性環環境境價價值值環環境境價價值值經經濟濟性性經經濟濟性性用用戶戶體體驗驗用用戶戶體體驗驗經濟性圖4-1 數智化技術應用效果評價指標（1）響應率：這是衡量需求響應項目成功與否的基礎指標，即參與需求響應的用戶或負荷在接收到響應指令后，實際削減或增加的電量占總應響應電量的比例。響應率越高，表明需求側管理的效果越明顯。（

57、2）響應速度：它體現了數智化系統執行需求響應命令的敏捷性，即從需求響應信號發出到用戶實際調整負荷所需的時間。響應速度快，有助于更及時地平衡電網供需關系。（3）經濟性：在經濟層面上，數智化技術助力需求側響應不僅能節省用戶電費支出，還可通過參與電網服務獲取補貼收益，因此，經濟效益是評價系統效能的重要標準。（4）可靠性：數智化系統在進行需求響應時，必須具備較高的連續運行能力和故障恢復能力，以確保在應對各種復雜工況時仍能保持穩定高效的運行狀態。（5）用戶體驗：良好的用戶體驗是推廣需求響應策略的關鍵因素之一。數智化技術應當在有效實施需求響應的同時，最大限度地減少對用戶生活或生產活動的影響，保障舒適度和便

58、利性。|24|數智技術提升需求側資源靈活性（6）環境效益：通過數智化技術引導和調控用電需求，可以有效降低電網在高峰時段的發電壓力，增加清潔能源的消納比例，進而產生顯著的節能減排效果。通過量化這些環境效益，我們可以全面評估數智化技術在需求側響應領域的社會效益。數智化技術指標評價體系構建方法如圖4-2所示。專家訪談研討建立影響因素清單影響因素篩選文獻閱讀整理指標確認有效性指標評價體系AHP 層次分析法熵值法因子分析法主成分法模糊綜合評價法灰色關聯法TOPSIS法快序圖法理論依據確保有效討論求證實踐依據科學合理圖4-2 數智化技術指標評價體系構建方法4.2 送端電網的虛擬電廠平臺數智化改造實踐寧夏案

59、例寧夏是我國首個新能源綜合示范區，風光資源豐富。截至2023年底，寧夏新能源裝機超3600萬千瓦、占比54.4%。寧夏新能源中光伏占比較高，使得“白天大發富余，晚上無光缺電”，造成寧夏晚峰電力保供壓力較大。面對新能源快速增長帶來的挑戰，寧夏近年來出臺系列政策鼓勵儲能產業發展，提高電網穩定性。目前，寧夏已并網儲能電站37座，并網總容量達356萬千瓦，最大充電電力306萬千瓦，預計可提升寧夏2024年新能源利用率約2.8個百分點，提供最大頂峰能力331萬千瓦，相當于11臺30萬千瓦火電機組。數智技術提升需求側資源靈活性|25|寧夏電網在數智化技術應用方面，利用云管邊端等技術，實現虛擬電廠聚合資源協

60、調優化。邊端的作用，實現對用戶負荷的監視、控制和引導。管理端是聚合運營系統，具備資源聚合管理、運營管理、市場交易等相關功能，支撐虛擬電廠參與需求響應、輔助服務及電能市場交易。云端是虛擬電廠管理平臺，面向全區所有虛擬電廠提供市場資訊、數據報送、申報代理等公共服務，同時能夠及時掌握虛擬電廠的運行概況和建設規模，實現對虛擬電廠的統一注冊、統一管理、統一調用。寧夏通過云管邊端全鏈路的搭建，需求側資源參與電網互動的響應率得到顯著提升15%以上，響應速度從分鐘級提升到秒級。通過數智化技術聚合需求側靈活資源建設虛擬電廠聚合運營系統試點，參與多類型市場，探索以市場化路徑，實現電力系統實時平衡和安全保供能力提升

61、，打造支持參與“需求響應-輔助服務-電能量”全市場類型的虛擬電廠典型示范。寧夏虛擬電廠管理平臺管理界面如圖4-3。圖4-3 寧夏虛擬電廠管理平臺管理界面按照虛擬電廠發展目標將虛擬電廠平臺建設運營分為三個階段：2022年9月，寧夏自治區提出“加快虛擬電廠系統建設，有效提升電網調節能力”。寧夏公司第一時間落實部署，開展寧夏虛擬電廠頂層設計并編制建設方案。|26|數智技術提升需求側資源靈活性2023年9月，寧夏虛擬電廠運營管理平臺上線運營，向全社會公開提供虛擬電廠接入服務。10月，寧夏第一個虛擬電廠寧夏綜能公司正式參與輔助服務市場，標志虛擬電廠常態化市場運營取得實質性突破。2023年12月，5家虛擬

62、電廠通過自治區資質認定，開啟了虛擬電廠深度參與寧夏電網調節的新局面。截至目前，寧夏虛擬電廠管理平臺已接入7家虛擬電廠，涉及行業類型15類，代理用戶共479戶，聚合資源可調容量203.59萬千瓦，上調能力92.58萬千瓦，下調能力172.59萬千瓦。目前參與市場的資源類型主要為材料生產及制造等工業負荷，運行以來累計參與輔助服務調峰54次，響應電量1604.56萬千瓦時，補貼總額304.87萬元；參與需求響應削峰6次，響應電量295.2萬千瓦時。寧夏虛擬電廠的建設對電力系統的安全穩定運行，尤其是新能源的消納起到了關鍵的作用。4.3 受端電網的虛擬電廠平臺數智化改造實踐重慶案例重慶電網負荷季節性和峰

63、谷特征明顯，夏季極端高溫天氣下，最大降溫負荷占用電負荷比重超過50%；冬季取暖負荷上升明顯，最大取暖負荷占用電負荷比重接近40%。受用電結構影響，重慶電網平均峰谷差率在35%左右，最大峰谷差率在50%左右，高于全國平均水平，電網調峰較為困難。重慶虛擬電廠以“總體設計、分步實施、試點推進”為建設原則，構建“1+N”虛擬電廠建設運營服務體系，即1個虛擬電廠運營服務平臺、N個虛擬電廠聚合運營平臺，依托新型電力負荷管理系統建設重慶市虛擬電廠運營服務平臺，對內貫通交易、調度業務數據，對外統一為運營商提供資源接入、能力校核、市場交易等服務。通過促進“源網荷儲”協同互動，進一步保障電力安全可靠供應，提升新能

64、源消納水平。在數智化技術應用方面，重慶案例在實施路徑上符合2.2節提到的總體技術路線：在邊緣側應用嵌入5G模組的可調節負荷互動響應終端，實現海量分布式資源高效接入調控策略，使其具備快速下發和并發處理的能力；在云側應用“多級協調、逐步細化”的多時間尺度柔性負荷調控策略，實現海量可調負荷高效接入分布式資源，使其具備精準、可靠、數智技術提升需求側資源靈活性|27|柔性調節的能力，實施了運行調控的“感-傳-算-控”技術路線。解決了用戶可調負荷響應精確性問題，響應時延從秒級降低為毫秒級實時控制；解決了調控策略和調控模式單一問題，調節方式從只有啟停剛性調節轉變為分層級多時間尺度柔性調節。實現了資源的最優配

65、置、增強電力需求側系統的適應性、提升需求側參與電網互動的靈活性和智能性的目標。案例所用虛擬電廠管理平臺管理界面如圖4-4。圖4-4 明德綠能云虛擬電廠管理平臺管理界面按照虛擬電廠發展目標將虛擬電廠平臺建設運營分為三個階段：2024年6月30日前，編制印發重慶市虛擬電廠建設運營管理方案、細則及配套政策。按照政策要求初步建成重慶市虛擬電廠運營服務平臺，具備虛擬電廠總覽、聚合資源總覽、平臺接入、聚合用戶管理、能力校核、交易執行與結算等功能，滿足虛擬電廠參與需求響應全流程服務。2024年7月15日前，至少向6家虛擬電廠運營商開放虛擬電廠運營服務平臺訪問權限，邀請試用注冊、聚合用戶接入、分路量測裝置安裝

66、等功能。2024年7月15日至12月31日，正式上線虛擬電廠參與需求響應全流程功能，正式開展聚合用戶接入、需求響應能力校核、需求響應執行與結算功能，同步開展虛擬電廠參與電力現貨短周期結算試運行的功能建設。|28|數智技術提升需求側資源靈活性目前，重慶市虛擬電廠成為西南地區首個上線運行的省級虛擬電廠，也是目前西南地區接入虛擬電廠聚合商最多的省級虛擬電廠?，F已建成全市統一的虛擬電廠運營服務平臺，累計注冊重慶電動、明德綠能云、匯智能源、清安儲能、三峽水利、中廣核等虛擬電廠運營商13家，其中5家虛擬電廠完成能力校核并簽訂需求響應協議，聚合用戶6.8萬戶，需求響應校核能力8.8萬千瓦。成為西南地區接入虛

67、擬電廠聚合商最多的省級虛擬電廠平臺，也是西南地區首個上線運行的省級虛擬電廠平臺。數智技術提升需求側資源靈活性|29|5數智技術提升需求側資源靈活性面臨的挑戰與建議5.1 研究發現數智化技術在挖掘需求側資源潛力方面作用巨大，終端領域都將從數智化技術中獲益。首先，從家居層面看，智能電網與智能家居的融合是數智化技術應用于需求側響應的重要場景。智能電表和各類物聯網設備實時采集用戶的用電數據，借助AI和大數據分析技術，系統能夠精確預測并優化家庭用電模式。例如，在電價高峰期，智能系統可以自動調整空調溫度、延遲洗衣機或熱水器等非緊急電器的工作時間，從而降低尖峰時段的電力需求，實現精細化的家庭需求側管理。其次

68、，工業領域同樣受益于數智化技術在需求側響應的應用?，F代工廠普遍引入了先進的生產管理系統和數據分析工具，能夠實時監測和調整各生產環節的能耗情況。在保證生產流程不被打亂的前提下，工廠可以根據電網發出的需求響應信號，靈活調度高耗能設備的運行時段，平滑工業負荷曲線，為電網平穩運行提供有力支持。此外，隨著電動汽車的普及，其智能充電也成為需求側響應的關鍵一環。通過充電樁與云端平臺的數據交互，系統能夠在綜合考慮電網負荷狀況、實時電價信息以及車輛|30|數智技術提升需求側資源靈活性電池狀態的基礎上，制定出最優化的充電策略。這樣不僅可以避免大量電動汽車同時充電導致的電網壓力驟增，還能通過有序充電和反向饋電功能，

69、使得電動汽車成為電網靈活性資源的一部分。再者，分布式儲能系統的數智化管理也是提升需求側響應能力的有效手段。通過集成儲能設施與智能化平臺，可以實時監測儲能設備的狀態，精準控制其充放電行為，以便在電網需要時快速響應，減輕電網峰谷差帶來的壓力，提高電力系統的整體運行效率。5.2 面臨的挑戰然而，在具體實踐過程中，數智化的發展在經濟方面、社會方面、技術方面都面臨著現實挑戰。一、經濟方面。需求側數智化改造的技術經濟性仍面臨多重困難，具體表現為：（1）投資成本較高終端負荷、分布式電源與儲能等基礎設施的規?；ㄔO和數智化改造，投資金額龐大，尤其是對于例如寧夏等送端電網這類高載能負荷地區的數智化升級，所需的成

70、本將會進一步增加。（2）收益回收前景不明晰市場機制的不完善，帶來成本回收渠道匱乏，商業盈利模式不明晰，進一步導致數智化改造的相關投資回報期較長，投資收益壓力將有可能持續存在。（3）價格激勵機制尚不完善當前的電價政策不足以激勵用戶參與響應，并且峰谷電價差距不足以反映供需緊張情況。雖然部分省份率先出臺了分時電價、需求響應補貼等政策，但在實際操作中如何確保數智技術提升需求側資源靈活性|31|這些激勵措施公平公正且能有效調動各方積極性，仍需探索和完善。尤其針對分布式電源與儲能系統，其收益模式和價值體現方式仍有待清晰。二、社會方面。缺乏廣泛社會認知，公眾對需求側資源互動概念理解有待普及，具體表現為：（1

71、）用戶接受度和認知度不足公眾對需求側資源靈活性、數智化技術等概念理解與認識有限，導致其參與度不高，將會影響應用規模與實際應用效果。（2）各方主體協調困難涉及主體眾多，如政府、電力公司、電力用戶、負荷聚合商、售電公司能源服務公司等，如何有效協調各方達成共識、并充分考慮不同主體訴求，都增加了實踐難度。（3）數據隱私和信息安全隱患數智化改造涉及大量的電力用戶用電數據、行為數據的采集和分析，對于多維度大數據分析挖掘的依賴，有可能導致數據安全、用戶隱私泄露的安全隱患。三、技術方面。數智化技術更新迭代快，選型應用存在一定技術門檻，具體表現為：（1）數智化技術精準適配性還需要進一步提升需求側資源的運行狀態和

72、用電數據實時變化，同時海量用戶用電相關數據需要高效地存儲、清洗、分析和挖掘，不同類型的資源設備調節控制策略需要結合生產特性、用戶行為分析等進行學習生成，亟需全面提升數據采集、分析計算、協調優化控制以及對AI分析結果的解釋的準確性。（2）缺乏統一的技術標準與規范各類需求側資源系統/設備的全面互聯交互是數智化技術發揮作用的重要基礎，但不同廠商設備之間的通信協議、標準不統一，導致互聯互通水平差，制約數智化改造效果。|32|數智技術提升需求側資源靈活性5.3 發展建議隨著海量異構需求側靈活資源的接入，數智化是目標也是手段，涉及的主體包含電網、負荷聚合商、綜合能源服務商、用戶等多主體，亟需政府部門統籌從

73、各方面給予支持。頂層設計方面，明確需求側靈活性資源發展定位，加強規劃統籌銜接，源、網、荷、儲多維度協同提升新型電力系統靈活調節能力。加快數字化、智能化技術助力源、網、荷、儲智慧融合發展，推動傳統電力配置方式由部分感知、單向控制、計劃為主向高度感知、雙向互動、智能高效轉變。推動需求側資源分層分級分類聚合及協同優化管理，以數字化智能化支撐新型電力系統用戶側建設為手段，加快推動需求側資源參與系統調節。在技術發展層面，持續探索 ICT（Information and Communications Technology）前沿技術與需求側資源互動各環節的融合應用。需求側資源參與電網互動的未來技術發展趨勢表

74、現為自動化、數字化、智能化，技術研發范式上表現為“大數據+”、“AI for Science”、“Decision Intelligence”等全新形態，基于用戶側海量多主體的組織特性和強數據驅動的特征，未來多主體博弈、強化學習、大模型等ICT技術將有更大的賦能空間，能充分提升互動策略生成、競價博弈、利益分配等子任務領域求解的智能化、精細化和科學性。技術方面可大膽創新學科交叉范式，突破傳統技術研發模式、知識體系的局限性，采用大交叉、大融合的方式破解重大問題。通過多技術領域賦能或融合應用的形式來對新型電力系統需求側的各類技術問題進行突破，支撐新型電力系統建設。系統有效性方面，持續加強軟硬件系統的

75、支撐能力，以實現需求側資源參與電網互動的規?；?、常態化。一是針對需求側資源專用的信息采集、傳輸及應用中的關鍵需求開展研發及應用，具體包括：基于自主化芯片打造集成“監測-保護-控制”三大類業務的邊緣“感-控”裝置、融合5G的智能電網控制類業務安全可信接入與可靠保障技術、基于數字孿生的海量多源異構數據中臺建模與融合應用，實現分布式用戶資源多模態用能信息超融合感知。二是在平臺層支撐需求側靈活資源數字化應用的快速構建與“站-線-變-戶”一張圖的鏈接，提供統一、標準的數據與組件化的服務，以智能電網接口為橋梁，實現互動場景資源和數據的對齊。三是在安全層面全面提升用戶信息物理社會網絡系統軟硬件內生安全與防御

76、能力，以應對海量用戶接入的信息安全和隱私保護需求。數智技術提升需求側資源靈活性|33|參考文獻1 陳啟鑫,呂?？?郭鴻業,賈宏杰,丁一,王毅,康重慶.面向需求響應的電力用戶行為建模:研究現狀與應用J.電力自動化設備,2023,43(10):23372 楊挺,趙黎媛,王成山.人工智能在電力系統及綜合能源系統中的應用綜述J.電力系統自動化,2019,43(1):2143 顧雄,邱望標.電動汽車與電網互動策略研究J.電子世界,2017,22:44454 李恒強,徐石明,陳璐,楊永標,楊斌.樓宇中央空調柔性調控參與電網調峰實證研究J.南方電網技術,2016,10:51585 康重慶,陳啟鑫,蘇劍,艾芊

77、,季宇,潘巍巍,高洪超,吳鳴.新型電力系統規?；`活資源虛擬電廠科學問題與研究框架J.電力系統自動化,2022,18:3146 李彬,李德智,楊斌,石坤,祁兵,翟天一.基于工業互聯網云平臺的智能用電互動模式研究J.電測與儀表,2019,19:46527 楊屹洲.基于數據挖掘的商業電力負荷預測及用電優化算法研究D.廣州：華僑大學信息工程與科學學院，20158 劉海波,張華棟,李建祥,袁弘,高玉明.區域電網充換電站協調控制系統的設計與實現J.制造業自動化,2015,3:17209 宋毅,宿洪智,張培深,李鵬,王成山,趙金利.基于智能軟開關與市場機制的有源配電網阻塞管理方法J.電力系統自動化,201

78、7,20:91610 曹雨潔,丁肇豪,王鵬,張素芳,劉吉臻,劉文娟,程明.能源互聯網背景下數據中心與電力系統協同優化(二)：機遇與挑戰J.中國電機工程學報,2022,10:3512352611 雍培,張寧,慈松,康重慶.5G通信基站參與需求響應:關鍵技術與前景展望J.中國電機工程學報,2021,16:5540555112 尹積軍,夏清.能源互聯網形態下多元融合高彈性電網的概念設計與探索J.中國電機工程學報,2021,2:486|34|數智技術提升需求側資源靈活性13 李國慶,閆克非,范高鋒,邊競,于國康,余中平.儲能參與現貨電能量-調頻輔助服務市場的交易決策研究J.電力系統保護與控制,2022

79、,1714 馮 麗,李 俊,劉 波.清 潔 能 源 消 納 背 景 下 的 重 慶 電 網 需 求 響 應 實 踐J.華 電 技術,2021,43(1):717515 張健建,袁家海.從供需兩端深挖電力系統靈活性資源J.能源評論,2022,9:505316 16借勢雙碳東風：干“實事”的“虛擬”電廠.2022.https:/ 澎湃網（2022）.試點推進全省工業企業新型智慧負荷管理示范應用.https:/ 東南網（2024）.國網福州供電公司：數字賦能柔性調節 讓空調負荷“活”起來.https:/ 國家電網報（2022）.國網上海電力應用新型電力負荷管理系統.https:/ SECTOR ROUNDTABLE電 力 圓 桌