作者授权转发 | 清华大学何继江教授：虚拟电厂-建设零碳园区的关键配置

今年6月，国家发展改革委、工业和信息化部和国家能源局等三部门联合发布的《关于开展零碳园区建设的通知》，将零碳园区定义为通过规划、设计、技术、管理等方式，使园区内生产生活活动产生的二氧化碳排放降至“近零”水平，并具备进一步达到“净零”条件的园区。对于“近零”，文件提出“单位能耗碳排放”作为核心指标，年综合能源消费量在100万吨标准煤以上的园区，单位能耗碳排放应不大于0.3吨/吨标准煤。当前，全国园区平均单位能耗碳排放约2.1吨/吨标准煤，零碳园区需较此水平下降近90%，体现“高标准、严要求”的减碳导向。该文件同时将清洁能源消费占比≥90%作为引导指标，这要求园区有很高的电气化比例、尽可能多的园区分布式光伏、尽可能多的绿建，以及低能耗交通等等。

（一）欧洲

欧洲国家制定应对气候变化的法律进程比较早，所以在零碳园区的探索也比较早。具有代表性的是德国柏林的欧瑞府能源科技园区（EUREF-Campus）。该园区前身为1825年修建的煤气厂，在时任德国能源署署长史蒂芬·科勒的建议和顾问下，规划了零碳发展路线图，旨在通过能源转型推动工业遗产的绿色再生。欧瑞府园区是德国首个按照2050年气候目标实现碳中和的示范项目，在2014年已提前达成联邦政府2050年气候保护目标（二氧化碳减排80%），成为工业脱碳的标杆。2020年，德国确定了2045年实现净零排放的目标，该园区也继续推进其零碳进程。

该园区整合了多种可再生能源的生产，在建筑顶棚、立面及车棚铺设光伏板发电，在园区内配置小型风机发电，开发地热资源，用于供暖与制冷，配置了沼气发电机组进行热电联产。进行建筑的零碳化改造，采用被动房技术，结合高效保温材料与智能温控系统使建筑耗能保持低水平。园区里还建设了很多充电设施，微电网集成了光伏、储能、充电桩等设施，形成柔性电网，缓解市政压力。

（二）中国

2021年，北京金风科技亦庄智慧园区获得北京绿色交易所颁发的可再生能源碳中和证书，是国内首个获得可再生能源碳中和认证的智慧园区。园区通过集成风电、光伏、储能及智能微网技术，2020年实现可再生能源发电占比近50%，再通过购买中国核证减排量（CCER），抵消其余的温室气体排放，达成园区碳中和。

内蒙古自治区的鄂尔多斯零碳产业园是由鄂尔多斯市政府与远景科技集团在毛乌素沙地边缘的荒漠区兴建的零碳产业园，该园区以100%绿电比例为目标，自2022年4月一期投产以来，逐步形成“风、光、氢、储、车”等产业集聚的园区用能主体。在电源配置上，园区构建了“内外协同、风光互补”的绿电供给体系，覆盖厂房屋顶、停车场及闲置场地的分布式光伏和分散式风电年发电量约2.2亿千瓦时。园区已建成专供零碳产业园的50万千瓦风光储一体化项目，年发绿电12亿千瓦时，实现“源网荷储”一体化并配套智能物联能碳管理平台，动态平衡能源供需，绿电比例达到80%左右，最后有20%电力需求通过绿电交易补足。内蒙古自治区依托鄂尔多斯零碳园区的建设成果，发布了全国首个零碳产业园地方标准，2024年，园区又启动了国际电工委员会（IEC）零碳产业园国际标准编制。这些标准为批量化建设零碳园区，提供了体系化的知识基础和管理基础。

零碳园区实现高比例可再生能源消纳，不能过度依赖绿证抵消或绿电交易，而应具备适应和消纳风光电的电力韧性，表现在园区构建和运营微电网，实现源网荷储一体化运行的能力。

“源网荷储”是零碳园区能源平衡的核心技术体系，其通过整合能源生产（源）、传输（网）、消费（荷）与存储（储）环节，实现能源动态优化配置。“源”以光伏、风电等可再生能源为主；“网”依托配电网保障能源高效传输；“荷”聚焦工业、商业等负荷的特性化调控；“储”通过新型储能平抑风光波动。微电网是园区能源自主调控的核心平台，具备集成可再生能源、储能及常规电源的能力，通过智能调度优先消纳光伏、风电等绿电，同时在主电网故障时保障关键负荷供电。

零碳园区建设要系统化地配置和管理电力灵活性资源，以提高园区的电力韧性，主要表现为园区的用户侧储能、电动汽车充电和V2G、储冷、储热、工业可控负荷、建筑可控负荷等方面：

（一）用户侧储能

用户侧储能是园区最重要的电力灵活性资源。近几年，以磷酸铁锂电池为代表的锂离子电池储能以其充放电效率、循环寿命高，并且成本快速下降的优势，在用户侧储能市场中呈现爆发式增长。江苏、浙江、广东等峰谷电价差较大的省份，用户侧储能的发展尤其迅速。通过峰谷价差套利，工商业的用户侧储能项目可减少电费支出，还可以聚合起来参与需求侧响应，平衡电网负荷波动。在工业园区、数据中心等场景，储能系统与分布式光伏结合提升绿电消纳率，成为零碳园区消纳波动性风电光伏、提高绿电比重、参与电力市场的关键基础设施。

江苏省《零碳园区建设指南》将园区内新型储能容量超过日均用电量的10%作为零碳园区参考指标。浙江省发展改革委印发《2025年浙江省迎峰度夏电力需求侧管理工作实施方案》，鼓励用户侧储能参与需求响应，优化资源管理，完善激励政策。浙江温州对参与电力紧张时段有效响应的工商业用户，给予4元/kWh补贴。在政策引导与技术创新推动下，用户侧储能在零碳园区建设中的重要性得到不断加强。

（二）电动汽车有序充电和V2G

电动汽车是“移动储能单元”，其有序充电可以避免电动汽车在用电高峰期充电，V2G（电动汽车充电网络）技术则实现车辆向电网反向送电。园区充电桩集群通过智能调度，可降低高峰充电负荷，V2G项目还可参与电网调频获取收益。2025年3月28日，南方电网公司组织国内首次车网互动跨省区联动，覆盖包括广州、深圳、海口、昆明在内的五省区63个城市、互动电量超50万度、超10万辆次电动汽车参与，创造了最大规模车网互动纪录。此次实践，验证了车网互动规模化应用的潜力。国家发展改革委等部门《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》等多个文件支持车网互动。交通运输部发布的《绿色交通“十四五”发展规划》明确支持V2G技术试点应用。

（三）冰蓄冷技术

冰蓄能技术作为一种热能（冷能）储存设施能力，在国内已经有多年的工程实施经验，在深圳、广州、北京等城市的应用尤为广泛。冰蓄冷在夜间低谷电价时段制冰储冷，白天释放满足空调需求，广泛应用于商业建筑、数据中心等场景，可转移30%～50%的高峰电力负荷。随着广东电力现货市场的运行不断成熟，冰蓄冷技术通过智能预测，实现在风光电过剩时期的低谷电价制冰，在峰期电价释能，从而消纳更多风光电，降低运行成本，实现经济与环保双赢。

（四）建筑可控负荷

园区内的建筑空调在夏季高温时节是用电大户，而建筑本身具有一定的热惰性，通过智能化调控空调可实现用电负荷柔性调整。如将空调温度在±2℃范围内动态调整，可使建筑负荷实现较大幅度调整，且不明显影响舒适度。

（五）工业可控负荷

针对工业生产中的非关键环节（如物料输送、设备预热），通过调整运行时间或功率，实现负荷柔性调节。如化工企业将反应釜加热工序转移至低谷时段，既降低电费，又减少电网高峰压力。

（六）储热技术

很多工业园区的工业蒸汽需求很大，目前多用煤炭锅炉或天然气锅炉制取，这造成了很高的碳排放。如果把工业蒸汽的制备来源改为电，可以大幅减少碳排放，如果再加上储热技术，就可以更多使用风电和光伏来制蒸汽。

江苏省常州市金坛县创新设计了“电极锅炉+蒸汽蓄热器”系统，利用谷电产生蒸汽，并将其以高温高压水的形式存储起来，在日间峰时释放蒸汽供企业使用，成功实现削峰填谷。其基于等效储能模型的蒸汽蓄热器，能够灵活切换蓄热、放热模式，实时响应光伏波动，有效提升了分布式光伏就地消纳能力。这一技术路线如果用高温热泵替代部分或全部电极锅炉，可以进一步减少工业蒸汽的碳排放。这一批零碳园区试点都面临园区工业蒸汽如何大规模减碳的难题，储热技术的重要性得到凸显。

这些电力灵活性资源有不同的性能特色，成本也有较大差异。电化学储能设备能够以秒级响应平抑光伏瞬时波动，但它成本也最高。电动汽车有序充电也可使负荷快速匹配风电光伏出力，但分散的电动汽车的聚合难度相对大很多。蓄热、冰蓄冷能够实现小时级的优化，但其优势在于其成本远低于电化学储能。这些灵活性资源共同构成了零碳园区消纳波动性风光的基础能力。

按国家能源局规划，2025年初步建成全国统一电力市场体系，零碳园区可以通过建设虚拟电厂实现可持续的盈利。如果园区的能碳管理平台能够自如地调控园区内的各类电力灵活性资源，那么园区就能够把这些灵活性资源整合成为虚拟电厂，从而参与电力市场，以购买波动性的风光电资源，实现更高的绿电消纳比例。

截至2025年上半年，电力现货市场转入正式运行的有山西、广东等8个省区。电力市场充分发挥价格发现和资源配置作用，峰谷电价差距正逐步拉大。2025年上半年，广东电力市场现货市场日前价格在0.088—0.547元/千瓦时之间波动。现货市场交易中，储能充放电价差（放电—充电）为121.3厘/千瓦时。现货市场中价差的拉大，使得园区调用灵活性资源消纳便宜的过剩的风光电有了市场机制的保障，而且这种现货市场中不断拉大的电价差还将向中长期交易扩展。2025年9月2日，国家发展改革委印发关于《电力中长期市场基本规则（征求意见稿）》公开征求意见的通知，文件明确中长期电力交易将执行分时电价，与现货市场衔接。电力中长期交易将实现带曲线签约、分时段结算，月度、月内等较短周期的电力中长期交易限价与现货交易限价贴近，形成市场主导下的分时电价。

广东省在今年6月发布的关于虚拟电厂参与电能量交易的实施细则（试行）中明确：推动虚拟电厂参与“中长期+现货”电能量交易，通过市场价格信号引导虚拟电厂主动参与系统调节。这份文件明确负荷类虚拟电厂可以聚合的资源除了分布式光伏和用户侧储能，还包括了工业可调负荷、商业空调柔性负荷、数据中心空调柔性负荷、电动汽车充换电设施、V2G等。文件将负荷类虚拟电厂根据对电力市场的响应度分为三类，日前响应型虚拟电厂适用于现货电能量交易和需求响应交易，小时响应型虚拟电厂适用于需求响应交易，直控型虚拟电厂适用于现货电能量交易和需求响应交易。

广州市在今年7月发布的《广州市虚拟电厂高质量发展实施方案》明确常态化开展虚拟电厂参与电网调节，而且在峰谷电价套利之外，对虚拟电力的辅助服务能力给予财政支持。一是有功功率需求响应，每千瓦时补贴最高可达3.5元。二是无功功率需求响应，每千乏时最高可达0.12元。三是对建设有技术支持系统、具备分钟级实时调节能力的虚拟电厂给予备用容量补贴，标准是每小时每兆瓦不高于10元。广东省的政策和实践表明，虚拟电厂为零碳园区通过电力市场消纳更高比例波动性风光电的同时，提供了一种让零碳园区通过配置各种电力灵活性资源持续可持续盈利的市场机制。

零碳园区虚拟电厂打造一定要通过数字化平台来实现，一个很好的载体就是园区能碳管理平台。

园区能碳平台首先要起到用能监控和节能管理的作用。行业主管部门需要即时掌握园区企业的用能数据，并开展园区能源双控和碳双控工作，企业更需要清楚地掌握自身的用能数据，同时配置一定的节能手段来节省用能成本。其次，能碳平台必须实施有效的碳管理，让园区企业快捷地统计自身用能的碳排放。更高级的能碳管理平台还能追溯园区重要原材料的用电和碳排放数据，从而使企业能够为自己的产品出具碳含量报告。当前碳排放要求正逐步融入国际贸易规则和供应链体系。零碳园区拥有可溯源能源供应系统和全流程碳足迹管理体系，可以帮助企业大幅降低产品碳足迹，增强“绿色竞争力”。

园区能碳平台通过互联网技术，聚合园区内的各类电力灵活性资源，形成可认证的可控能力，从而成为园区虚拟电厂。《浙江省虚拟电厂运营管理细则（试行）》规定：省电力负荷管理中心对虚拟电厂聚合用户开展能力认证并生成数字能力证书。证书内容包含调节能力、等级评定等信息，这成为园区能碳平台具备虚拟电厂功能的数字化表征。园区虚拟电厂能够与电力负荷管理系统交互，涵盖资源监视、数据上传、量价申报、聚合调节，结算清分等功能，还能上报虚拟电厂及聚合用户的负荷曲线、调节能力曲线，从而为参与电力市场交易作好数字平台支撑。

第一，零碳园区建设要对照国家试点文件所设定的高比例可再生能源目标，进行统筹规划，在积极推进园区节能减碳项目和园区内可再生能源项目布设的同时，要特别着力于配置和挖掘园区内的各种电力灵活性资源。这些灵活性资源以电化学储能为代表，还包括储热储冷资源、用户侧各类可调负荷，以及电动汽车与V2G。

第二，零碳园区建设要积极扩展园区能碳管理平台功能，将园区内各项电力灵活性资源进行挖掘并通过互联网技术进行聚合。其标志是这些聚合的可调能力能够通过省负荷控制中心的实测，从而得到可调能力所聚合成的虚拟电厂的数字证书。

第三，虚拟电厂的规模和水平，是零碳园区消纳波动性风光能力的直观表征。零碳园区建设要让园区虚拟电厂高效地对接电力交易平台，从而通过电力市场灵活高效地购买波动性的风光电，从峰谷电价差中获得收益，并从辅助服务市场力争尽可能多的收益。

第四，虚拟电厂的建设和高效运行对于零碳园区建设意义重大。园区管理机构要做积极部署，能碳平台的开发机构要积极进行功能开发，虚拟电厂的运营商要面对复杂多变的电力市场设计相应的运营策略。零碳园区试点部门应把园区虚拟电厂建设作为一项重要抓手，推进零碳园区建设的市场化机制探索，为我国“双碳”目标的实现提供有力支撑。

作者介绍

何继江

清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任

全球每人一千瓦光伏倡议发起人

兼任中国农村能源行业协会常务理事

兼任中国能源研究会碳中和专委会副秘书长

中国治沙暨沙业学会光伏治沙专委会副主任委员

清华大学-联合国防治荒漠化公约秘书处“可再生能源促进生态修复和可持续生计”项目部负责人