电是怎么来的（你平时用的电，都是从哪来的？）

当你每次接入充电线，给那只不离身的手机续航时，是否思考过：中国的电力都是从哪里来的，它们是用什么方式发出来的?

为什么我们只需要按下开关，电就开始工作了。

这一切，究竟是如何实现的?

Part1 电从哪里来?——发电与传输

截至今年4月底，全国累计发电装机容量约 26.5 亿千瓦，同比增长 9.7%。

我们对发电厂的印象，大多来自于火电厂里冒着水蒸气的冷却塔、平原与山间那些高耸的白色风机机组，在高铁途中遇见的一排排齐刷刷的光伏，以及几乎每个中国人都知道的——奔涌的长江与三峡水电站代表的水电。

与印象无异的是，以上种种正是中国电力的主要来源：截至2022年，全国累计发电装机容量约25.6亿千瓦，其中火电占比近7成，水电占比15.3%，风电8.6%。

火电厂是地球上最复杂最高精尖的工业系统之一，先将燃料的化学能转化为机械能，再通过透平和发电机将机械能转换为电能上图仅能大致示意它的运行布局。

需要引起我们注意的是，火电占比已经从2019年的68.88%下降为66.5%，而太阳能发电装机容量上升至约3.9亿千瓦，相比2019年的2.0亿千瓦已经几乎翻番。不难发现清洁能源的占比正在拔高，这也呼应了我们对双碳的承诺——煤电比重逐步降低，扶持非化石能源发展。

而当电力被生产出来之后，它还需要穿越千山万水，才能到达我们每个人的家中。于是就产生了一个让我们熟悉而又陌生的名词：“高压电”，那么电为什么需要高压传输?

首先，当你认真查看身边所有电器产品、电子产品充电器时，一定会反复发现“220V”这个数值，它其实就是中国居民用电的标准电压，而从另一端电厂出发的高压输电电压却至少会在110kV以上，从而降低传输中的损耗：

当发电厂供电时，供电线上的功率其实是由终端用户来决定的。我们假设末端居民的总用电功率P为220kW、输电线的电阻R为1Ω，如果只采用220V来输电，线路上的电流达到了1000A，耗损功率为惊人的Q=I2R=1000kW;而采用110kV输电时，电流降为了2A，耗损功率只有Q=I2R=4W。

两个结果相差25万倍，杀鸡确实得用牛刀。提高电压，线路上的电流就会减小，损耗的功率Q=I2R也会相应地减少。

而发电厂与终端用户的距离越远，对电压的要求就更高——“特高压”(800kV以上)。

让我们说回上述提到的矗立于奔涌长江上的三峡发电站——“西南江河滚滚流，流的都是煤和油”，三峡正是中国当代伟大工程“西电东送”的中部通道枢。

放眼全国， 每年有高达4500多亿度电(清洁电)通过总长度34640公里的特高压线路横跨中国东西之间的地理三级阶梯，淌过三峡、飞过青藏高原，走出云贵大山，去连接东部。为沿海的制造业提供能源动力，为每个人的家与梦想提供光亮。

2019年，来自云贵高原的52.5亿度水电被输送到广州，以火电厂发电消耗的标准煤计算，减排二氧化碳达613.4万吨。

用新疆的风，点亮上海的光

让川渝的水，明亮珠江的岸

Part2 如何保障用电?——用电高峰与虚拟电厂

今年入夏以来，居民用电负荷叠加企业生产用电同步增长，导致负荷曲线快速上扬，电网安全稳定运行面临巨大考验。 早在五月初，我们就曾在文章《新一轮用电大考，爱开空调的你会怎么答题?》提到：

“在广东，当气温达到35度以上时，每增加一摄氏度，对应的负荷就会上升300-500万千瓦。”

而实际情况是，今年1至3月，全社会用电量同比增长3.6%;26个省份全社会用电量实现正增长;工业和制造业当月用电量增速高于全社会平均水平。业内预测，今年全国最大电力负荷可能超过13.6亿千瓦，较去年有较大的增长。

在这个大背景下，我们注意到一则消息：国家电网今年建设迎峰度夏重点电网工程239项。其中，四川34项四川电网补强工程将全部建成投运，新建输电线路1207公里，新增变电容量达1333万千伏。同时——我国西南地区首个特高压交流线路——1000千伏川渝特高压和攀西地区电网优化工程正在加速建设。经历了去年8月大规模缺电、限电的冲击之后，四川鲜明的提出要在三年内加快补齐电网短板弱项，并适度超前以应对用电高峰带来的稳定性挑战。

但在去年底12月，四川省政府印发的《四川省电源电网发展规划(2022—2025年)》中，提出要大力实施互联互济的重要电网工程，并指出当前四川电网的主要短板就是在于互联互济能力不足。

供电峰值不足，最优的解法为什么不是更多的发电站?

首先，我们来算一本经济账：据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足全社会5%的用电峰值负荷需要投资 4000 亿元;另一方面，风电、光伏发电等清洁能源具有“大装机、小电量”的属性和随机性、波动性、间歇性等特征，其发电量易受气候影响，并不稳定。

新增大型水电站?可全中国，又有几个三峡、几个刘家峡?

于是，互联互济或是一种更好的选择。

简单来说，电网互联互济就是两个或多个用电主体联合起来进行错峰互济，当一方因为受灾或其它需求致使用电负荷激增时，另一方可进行急援。

我们以闽粤电网联网工程为例：福建是东南沿海重要的清洁能源基地，电力在自平衡基础上具备向外省输出的条件。广东则是典型的受端电网，近30%的电力需要从省外输入。两网紧密相邻，电源结构和用电特性具有极强的互补性。闽粤联网工程的投产，广东及福建两地季节性送电电力可达50万千瓦至160万千瓦，相当于减少一座大型火电厂的建设。”

在面对极端气候、自然灾害或是其它原因引发的用电高峰时，两地都拥有了从容对抗风险的能力。但另一方面，随着新能源装机规模大幅增长，仅仅依靠电力系统的电源侧和电网侧进行调节，已难以满足持续增加的新能源并网消纳需求。

一个新的解题答案，正在被摆上桌面。除了以实体电网为支撑的互联互济，我们还可以建设一个虚拟电厂：“虚拟”即意味着并非发电实体，而是将电网中散落的可调节电力负荷(民用或商用的太阳能、家用电池、新能源汽车电池)搭建成储能池，或是在用电高峰期通过云端对工业、交通和空调等用电大户进行优化，实现负荷侧的可调节。它本质上是搭建一个协同控制的数字化平台，调度社会用户参与电力市场，起到灵活的削峰填谷等作用。

并且，虚拟电厂在建设、运营、激励等环节投资仅需 500 亿元至 600 亿元。仅为火电厂成本的12%～15%。

Part3 虚拟电厂是如何落地的

在可调节负荷中，夏季的空调负荷是拉大用电峰谷差、加剧电网高峰运行压力的重要因素。上述我们提到，“气温上升一度，用电负荷上升300-500万千瓦”，而这其中空调的负荷占比达到30%。

如果是在沿海发达城市，这个占比还将上升至40%-50%(据国网统计)

为此，早在2019年12月，国家电网上海市电力公司就组织了虚拟电厂运营项目试点工作，针对黄浦区商业建筑中的空调系统进行了负荷资源的监测，期间共有226个客户参与试点，响应负荷共计87 MW。试点中，虚拟电厂负荷侧的交易和调配均通过国网系统的首个虚拟电厂运营体系完成，标志着虚拟电厂体系在沪成功率先投入试运行。

但美中不足的是，上海黄浦区试点的商业建筑虚拟电厂项目实现了对负荷资源的监测，但尚未实现对负荷资源的在线自动控制。而南方电网深圳供电局与冀北的虚拟电厂项目，也都在调度系统接入与对可控资源的调控及交易功能上存在短板。

毕竟，虚拟电厂的业务架构层次多、流程复杂，除基础物联和通信技术外，还涉及特性分析、聚合等值、边界预测、交易决策、调度分解、安全控制等复杂计算技术。此外，虚拟电厂在发达国家虽然已有成熟实践，但在国内起步不久，成熟案例与政策支持都相对空缺。

从技术层面讲，以往的能源调控的颗粒度比较大，往往是针对整个园区或至少是一个工厂的整体调节。虚拟电厂针对的是设备级，而且要求自动响应，复杂性与技术要求就很高了。

虚拟电厂数字化平台是虚拟电厂的中心，但分布式资源则是虚拟电厂真正的落脚点，由于电力用户资源的分散以及设备类型的多样性，想要将负荷侧资源聚合在一起本身就存在着巨大困难。如何将零散在各地的换电站、分布式燃机、充电桩、楼宇空调充分调度起来，并且还需要有一个强大的平台进行实时的自动控制、计量、调度、交易等等功能，都在考验着平台先天的优势与兼容性。

当数字化平台+负电网荷占比最高的空调系统两大难题合一，却打开了解题的砝码。

美的在全国各地的大型商业楼宇，拥有大量的中央空调系统：美的商业中央空调市场占有率全国第一，目前已在线商业中央空调达500多万台。如果我们以其为基础，与电网共同建设一个空调负荷柔性调控体系，它的潜力将是巨大的。

实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军。有利于双碳目标的事，总显现着美的楼宇科技的身影。今年5月，美的楼宇科技iBUILDING虚拟电厂运营管理平台正式上线。

打造负荷侧虚拟电厂的关键基础，在于用电设备智能化水平与实时精准测算设备可调负荷的平台能力，如此方能实现对社会面空调设备耗能的实时监测与控制优化。而美的楼宇科技的多联机中央空调市场占有率超过15%，已在线商业楼宇智能化VRV空调系统达500多万台

在此优势基础上，美的楼宇科技iBUILDING平台能够通过大数据、云计算、边缘技术、人工智能技术，使得iBUILDING虚拟电厂运营管理平台获得智能化资源识别、场景资源适配、广域调度能力、移动互联能力，使得分布在不同城市不同楼宇中的空调资源的形成规模化聚合，从而快速接入电力系统负荷聚合平台。

当进入夏季电高峰时段，iBUILDING虚拟电厂运营管理平台能够及时响应电力系统削峰填谷需求，在不影响用户空间舒适度的前提下，一键下发指令对虚拟电厂区域内相关建筑中央空调的温度、风量、转速等多个特征参数进行自动调节，柔性调节空调系统负荷，保障供电稳定运行，同时实现节能降耗，为用户节约用电成本。同时，美的楼宇科技将通过能效管理解决方案加快水冷式空调系统的接入，持续扩大iBUILDING虚拟电厂运营管理平台可调负荷容量，形成源网荷储协同消纳新能源的格局，助力电力系统提升灵活调节能力。

参与了虚拟电厂的客户，可以通过i管家用户端APP对空调设备状态进行一键掌握，随时获知电网下发的新任务并按自身情况决定是否进行响应。

*系统数据为模拟数据

今年5月，美的楼宇科技与中国电力科学研究院有限公司正式达成战略合作，将与电科院携手打造空调负荷聚合平台，联合向国家电网各省电力公司推广“虚拟电厂–空调负荷柔性调控”业务。协助各地电网实施精准需求响应措施，保障高峰期的有序稳定供电，共同推进负荷管理数字化改革，赋能世界一流电网建设。

今夏天，iBUILDING虚拟电厂运营管理平台将在浙江正式投入运行——要知道，浙江2022年社会用电量排名全国第四，是不折不扣的能源消费大省。而今年迎峰度夏期间，全省社会用电量最高负荷预计将达到1.15亿千瓦。iBUILDING虚拟电厂运营管理平台加入，正是为了助力浙江电力系统增强削峰填谷的能力，提高电力系统整体的运行效率与稳定性。

让浙江人民敢用电、放心用电。

我们也提供了高效率的管理平台：

在iBUILDING虚拟电厂运营管理平台的首页上，整个虚拟电厂的运维管理工作都呈现了极大的即时性与可视化：电网管理人员可以一屏查看项目统计、设备统计、实时负荷、可调负荷、任务统计、已调数据、排名统计、碳排统计等全面数据。

通过技术优势与用户基础优势，美的楼宇科技以iBUILDING美的楼宇数字化平台为基础，协助电网实施精准需求响应措施，推动负荷管理数字化改革，建立健全的空调负荷柔性调控体系，为各地有序稳定供电提供的新路径和有效范本。我们致力于用这项智能电网技术，聚合企业、居民参与电力市场交易，新增收入渠道，实现用户和电网、节能与用电的多方共赢。

新疆的风，可以点亮上海的光;

你家中的空调，也可以点亮东方明珠的塔尖。