需求側能效管理是以新能源為主體的新型電力系統必不可少的內容，它反映了更加科學的電力系統管理思路。

在新型電力系統中，基于綜合智慧能源系統的需求側能效管理至關重要。其通過優化虛擬電廠、微電網等技術手段，充分發揮多能互補優勢，降低綜合能源服務成本，充分利用能源數據，提高需求側能源和設備的利用率，同時滿足電動汽車接入帶來的新要求，可以有效推動綜合能源系統的高效運行。

需求側資源很重要，發展面臨諸多挑戰

需求側資源是實現能效管理的重要基礎，主要包括靈活性資源和廣義儲能資源。靈活性資源是指具備跟隨調度指令調整功率的能力的資源，如備用電源、儲能系統、電動汽車、傳統發電機(包括火力發電機組、燃氣輪機、水力發電等)。需求側資源具有多種形態，包括電、氣、冷、熱等，且體量龐大，例如家用空調、中央空調、電動汽車、數據中心、電氫耦合等。根據全球知名研究公司Counterpoint發布的數據，預計到2030年，我國電動汽車的電池裝車容量將達到57億千瓦時，集中式儲能裝機容量也將達到10億千瓦時。

目前的需求側資源具有如下特點：一是總體規模大，但單體容量小。其二是需求側資源的參數參差不齊，行為高度不確定。例如分布式光伏發電、風力發電等分布式電源的出力具有不確定性，電動汽車的使用情況也難以準確預測。三是能量供給偏低，上下調整幅度有限。四是成本結構復雜，物理系統的勞損、人的舒適性等成本難以刻畫。五是需求側資源的管理涉及多學科交叉，復雜性較高。

需求側資源在快速增長的同時，也面臨總體供需不平衡、系統靈活性資源配置與挖掘不足的問題。比如，從整個系統角度來看，在沿海經濟發達地區，如廣東、江蘇、上海等地需求負荷大，在西北地區，如新疆、甘肅、陜西等地則擁有豐富的風光資源，供需矛盾較為突出。

基于此，需求側能源系統發展也面臨以下六個問題。

一是多能互補優勢發揮不充分：用戶用能多樣化，但能源利用效率不高，需促進新能源就地消納。二是綜合能源服務成本較高：用戶作為能源受體，無法承受昂貴的綜合能源轉換、存儲等設備成本，阻礙多能耦合發展。三是能源數據難以充分利用：產生的能源小數據沒有得到充分利用，缺乏用戶側數據分析和決策支持。四是能源設備利用率不高：需求側用戶缺乏能源互濟、閑置資產復用的能源市場機制，存在閑置資產和重復購買設備的現象。五是電動汽車接入提出新要求：電動汽車的快速發展對能源網的調度控制、充能設施規劃產生新要求。六是需求側協同調度理論及優化方法復雜性：主要體現在多能源、多環節、多時間尺度、多目標、大規模、非線性等因素導致求解難度較大。

虛擬電廠和交通電氣化領域值得關注

需求側能效管理是以新能源為主體的新型電力系統必不可少的內容，它反映了更加科學的電力系統管理思路。數字電網將引導用電側的用戶合理用電，積極參與電力系統安全、經濟和高效運行，有效匯聚海量可調節資源，支撐電力系統實時動態響應。在這一過程中，虛擬電廠、微電網等技術發揮著重要作用，交通電氣化也會助力數字電網的構建。

今年4月，國家發展改革委、國家能源局印發的《關于加快推進虛擬電廠發展的指導意見》提出，鼓勵虛擬電廠開展業務創新，提供節能服務、能源數據分析、能源解決方案設計、碳交易相關服務等綜合能源服務，拓寬收益渠道。

利用數字技術在線組建虛擬電廠，將分散的電源和柔性負荷聚少成多，可以促進發電側與負荷側的雙向互動。這是傳統物理電網做不到的，數字電網卻可以實現。虛擬電廠可以進行組合優化與容量配置，通過優化調度實現內部和外部的協同優化。虛擬電廠通過先進的信息通信技術和軟件，將分布式發電機組、可控負荷、儲能系統、電動汽車等結合起來，作為一個獨立的特殊電廠進行操作運行，用于參與電力市場或提供聚合輔助服務。

通過虛擬電廠的運行機制，可以實現傳統能源和新能源互補協同調度與電網的優化運行，以最大限度地平抑新能源電力的強隨機波動性，提高新能源的利用率。在交易過程中，虛擬電廠可以根據實時的系統狀態和預測數據進行滾動優化調度，從而更好地適應實際系統的運行需求，提高系統的魯棒性。

交通電氣化是實現“雙碳”目標的重要手段之一。電動汽車的發展不僅推動了電網建設的數字化轉型，還促進了電網結構的優化。含電動汽車的調度控制體系在滿足電動汽車充電需求的前提下，基于合理有效的經濟激勵和技術支撐，控制電動汽車進行充放電，進而參與電網經濟運行與輔助服務，改善配電網電能質量，為微電網提供調頻服務，提高可再生能源利用率。電動汽車規模化增長將促進路網與電網的深度融合，為適應日益增長的交通電氣化需求，未來將打造電動汽車+數字電網深度互動的智慧能源網絡。

建智能微電網需“共享+互補”

綜合智慧能源系統可以有效地提高能源利用效率，實現可再生能源的規模化開發，實現能源的可持續供應，提高能源供應的靈活性與安全性。

微電網是綜合智慧能源系統中的重要組成部分。隨著數字化技術與微電網技術的進一步結合，微電網清潔化、多能化、微型化和開放化成為可能。如今的配電網呈現交直流混合柔性電網與微電網等多種形式協同發展態勢。微電網技術結合數字技術創新，以及平臺經濟、共享經濟、網絡協同、產業互聯等新模式新業態，有助于提高服務效率和用戶體驗，支撐業務創新，幫助用戶不斷釋放需求潛能。智能微電網能夠提高供電可靠性，解決高滲透率分布式電源并網問題，有望逐步在工業園區、偏遠地區等推廣應用。

目前微電網發展面臨三方面挑戰，我們也在研究應對方案。

第一個挑戰是源荷雙側功率波動。解決技術與方案有兩個：一是互補混合儲能，能量型蓄電池參與經濟調度，平緩并網功率波動，功率型超級電容實時抑制高頻功率波動。二是滾動優化調度，每一步調度都會根據最新系統狀態和預測數據進行反饋校正，以更好地適應實際系統。

第二個挑戰是分布式新能源消納。出路是通過能源互聯網共享實現新能源消納。作為一種新興商業模式，共享能源機制要求使用權和所有權分離。市場的關鍵在于賦予供需雙方自由競爭、自由選擇的權利，通過閑置資產和服務的再分配、共享以及重復利用實現資源優化。

華南理工大學愛思科團隊提出“能源共享云”的概念，定義為一個由云平臺和云用戶群構成的開放式能源共享環境，兼顧區域微電網與能源產消者的優勢。基于這種微電網概念的共享模式或將具有以下特點：降低用戶對設備的投資成本，引導其他用戶改變用電行為;促進剩余能源在用戶之間的互濟，提高能源設備的利用率;用戶在共享能源/設備的同時，可以獲得相應的收益，進一步提高用能經濟性。

第三個挑戰是多能源互補難度大。發展多能互補系統協調優化運行技術對于經濟發展和環境保護都具有重要意義。構建高效的多能源系統可以實現多能協同供應和能源梯級利用，極大提高能源系統的綜合利用效率。風光儲優化配置和需求側多能互補優化技術是推動多元化能源生產與消費、開展綜合能源服務的重要支撐。隨著新型電力系統與綜合智慧能源系統的不斷發展，未來將會有更多的新思路、新技術應用于新型電力系統。

(作者系華南理工大學教授、華南理工大學綜合智慧能源系統優化運行與控制研究中心主任，歐洲科學與藝術院院士)