STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 mA f aci r raa i s 1. 业务背景 新型电力系统建设运行面临平衡性资源严重不足的挑战。 口 装机量方面，截至2023年底，全国风电、光伏装机达到10. 5亿干瓦1, 已占累计发电装机容量的36. 0?? 口 发电量方面，截至2023年底，全国清洁能源发电量达2. 7万亿千瓦时，占全国总发电量的30. 2其中风光发电总量达 1. 1 0.5 合计 2.35 4.38 8 14.1 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 可再生能源功率调节需求 2.65 5. 62 7 25.9 ■水电■ 风电 ■太阳能发电 各类可再生能源累计装机规模' 系统调 1 数据来源于中电联历年《中国电力行业年度发展报告》 2数据来源：国家统计局 3 依据《“十四五”现代能源体系规划》等预测 3 一、背景与现状 一、背景与现状 国家电网 STATE GRD 中国电力科学研究院有限公司 AaK a 1. 业务背景 虚拟电厂作为新型电力系统的重要组成部分，对保障电网安全稳定运行、服务新能源并网消纳、促进电 力市场健康发展、推进能源绿色低碳转型，意义重大。 保障电网安全稳定运行 在极端天气或发电侧出力不足等场景下，虚拟电厂 组织多元用户资源主动参与需求响应市场邀约、调 峰辅助服务和现货交易，最大程度支撑电网安全稳

经济性，是新型电力系统的一类重要结构形态。 随着能源市场的不断发展，VPP 能够聚合的 能源形式逐渐多样化，它既可以用于市场能源交 易，增加运营收益，还能提高电力系统的灵活性。 文献[1]聚合了风电和储电设备，采用鲁棒优化实 现日前和实时市场的收益最大化；文献[2]聚合了 分布式能源，综合考虑 VPP 与 ISO 交易时的总成 本以及VPP内部运营成本，实现整体的经济最优； 文献[3]聚合了风光及需求响应(demand power plant, CHP- VPP)作为热和电这两种能量的聚合体，其优化调 度问题受到了研究者的关注。文献[4]将一定区域 内的风电场、光伏电站以及热电联产(combined heat and power, CHP)机组聚合成 CHP-VPP，通过 “热电解耦”的方式实现VPP内部电热负荷的优化 调度。文献[5]则聚合了风电厂、CHP机组和热泵 单元，在考虑供热特性的基础上，实现了 优 化 (robust optimization, RO) [16]等。SP方法主要利用不确定变 量的概率分布对变量进行描述，具体使用时常采 用蒙特卡洛进行场景生成，该方法计算量大，且 对风、光已有信息的依赖性高；IGDT的目标则是 在满足期望目标的同时最大/最小化不确定性的可 容忍范围，与SP这类基于变量的概率分布的方法 相比，可以在概率分布和波动范围均未知的情况 下量化不确定性，但是由于其目标函数是寻求单

中国的光伏图景正在以惊人的速度延展。2024 年，中国光伏新增装机量占全球新增光伏装机量的 61.24%，连续十一年蝉联全球首位，光伏发电量贡献 了全球光伏发电量的 39.38%。当 2025 年第一季度， 中国风电和光伏发电累计装机量达到 14.82 亿千瓦，历 史性超越火电装机量（14.51 亿千瓦）的时刻，中国能 源体系正式迈入了“风光领跑”的新纪元。中国不仅提 前六年实现了气候雄心目标（风光发电装机量 2024 年，中国太阳能发电装机量从 1589 万千瓦 激增至 8.8 亿千瓦，增长 56 倍，年均增速高达 44%。光伏装机 占全国总装机量的比重从 1.41% 提升至 26.48%。2024 年，风 电与光伏总装机量已达 14 亿千瓦，提前六年实现 2030 年目标。 2025 年 1 月至 7 月，中国新增光伏装机 2.23 亿千瓦，累计 装机规模突破 11 亿千瓦。该装机规模年发电量能够替代 作为制造业强省和全球供应链基地，江苏、浙江和广东 2025 年上半年工商业光伏增量排名全国前三位，工商业光伏并网容量 占分布式光伏比重高达 66.4%、88.2% 和 85.1%。得益于其庞大 的厂房资源和强劲的产业链绿电需求，苏浙粤将分布式光伏与高 端制造业深度融合，助力产业链实现低碳转型的同时，促进了对 分布式光伏发电的有效消纳。 为最大化利用资源禀赋并适应经济社会需求，中国光伏建设 因地制宜，形成了鲜明的“西集东散”发展格局。

地 数据中心的用电量预计到 2030 年将增长一倍以上，在全球 格局中占据重要位置。 在满足持续增长的电力需求方面，可再生能源和天然气将共 同发挥主力作用。全球新增数据中心电力负荷中，约一半将 由风电、光伏等可再生能源满足，这得益于其建设周期短、 成本竞争力强以及科技公司采购绿色电力的积极性。预计到 2035 年，全球将新增超过 450 TWh 的可再生能源电力用于 支撑数据中心运行。 与此同 发电总量中火电占比仍高达 63%，其中 煤电占据主导地位。尽管火电比重呈逐 年下降趋势，但在短期内仍难以被完全 替代，导致大多数数据中心在实际运营 中仍不得不依赖高碳电源。 可再生能源（风电、光伏、水电）发电 量合计占比约 32%，但存在明显的区域 分布差异：西北地区集中了大量风光发 电设施，而水电资源则主要分布在西南 地区。这种不均衡的分布格局直接影响 着不同区域数据中心获取绿电的能力。 “东数西算” 国家战略工程正是针对这一 国家战略工程正是针对这一 能源结构特点，推动算力向西部可再生 能源富集区布局，实现算力扩张与低碳 发展的平衡。然而，即使在资源条件相 对优越的地区，要达到 80% 的绿电使 用目标仍面临挑战。以宁夏中卫枢纽节 点为例，当前绿电使用比例仅为 46%， 距离理想目标尚有较大差距。 从行业发展现状来看，2023 年国家级 绿色数据中心的平均可再生能源使用比 例已达到 50%，较 2018 年的 15%

虚拟电厂与数字能源 蔡泽祥 华南理工大学 2025 年 10 月 26 日 天津大学 40 届电自 年会 华南理工大学 South China University of Technology 新型电力系统的基本形态与虚拟电厂 虚拟电厂的技术与商业逻辑 虚拟电厂的数字能源技术与生态 结语 目录 CONTENTS 1 2 3 4 华南理工大学 _ South China China University of Technology 华 北 电 网 中 部 负 荷 中心 风 m 皿 贝 m 西 藏 电 网 太阳能 水电 特高压 交 设 特高压大电网 风电 殡电 特高压 直 森 床 三 角 → 负荷中心 R 三 角 负荷小心 幽力出断 台 湾 省 电 网 DCOC 换流遇 智能配电盘 转换赔 双 向 赖流部 量示、操作多 智能电原开关 中 央 服 务 路 (M 服务器 ) 新型电力系统的基本形态：分布式智能电网 10 80% 电量 20% 设备 10°