商业楼宇空调变身“电网急救员”，上海虚拟电厂调用突破百万千瓦

在当今能源转型的关键时期，虚拟电厂作为一种创新的能源管理模式，正逐渐成为能源领域的焦点。

商业楼宇中的空调系统，作为建筑能耗的“大户”，在虚拟电厂的框架下，正悄然发生着转变，从单纯的耗能设备，摇身一变成为“电网急救员”，在保障电网稳定运行、缓解电力供需矛盾等方面发挥着重要作用。今天，就让我们以虚拟电厂专家、物联网专家、大数据云平台和人工智能专家的视角，深入剖析商业楼宇空调在虚拟电厂中的角色转变及其背后的技术支撑与深远意义。

虚拟电厂：能源管理的新范式

虚拟电厂并非传统意义上的发电厂，它没有实体的发电设备，而是通过先进的信息通信技术、物联网技术和智能控制技术，将分布式电源、储能系统、可控负荷和电动汽车等分散的能源资源进行整合，实现统一的监测、调度和管理，在电力市场中作为一个“虚拟”的电厂参与电力交易和电网运行调节，宛如一个高度智能化的“城市电力调节池”。

随着全球能源需求的不断增长以及可再生能源的大规模接入，电网面临着越来越大的挑战。传统的电力供需模式难以应对可再生能源发电的间歇性和波动性，导致电网负荷波动加剧，供电可靠性受到威胁。虚拟电厂的出现，为解决这些问题提供了全新的思路。它能够将分散在各个角落的可调节负荷资源聚合起来，在电网需要时迅速响应，提供额外的电力支持或削减负荷，从而有效缓解电网压力，保障电力系统的安全稳定运行。

据相关数据显示，到2024年底，深圳虚拟电厂调控管理云平台已接入充电桩、楼宇空调、光伏等9类共计5.5万个可调负荷资源，总容量逾310万千瓦，其中空调负荷占4成左右，成为虚拟电厂中可调潜力巨大的关键资源。而在上海，2025年8月14日，面对高温考验，国网上海市电力公司成功聚合了全市47家虚拟电厂运营商，涵盖数据中心、商业楼宇空调系统等多种负荷类型，形成了强大的协同调节能力，有力保障了电网在迎峰度夏期间的稳定运行。

商业楼宇空调：潜力巨大的可调负荷资源

商业楼宇中的空调系统，通常是建筑能耗的主要组成部分。研究表明，空调系统的能耗大约占公共建筑总能耗的50% - 70%。以大型购物中心、写字楼等商业楼宇为例，其空调系统的运行时间长、功率大，在用电高峰时段，往往会给电网带来巨大的负荷压力。但从另一个角度看，这也意味着空调系统具有极大的负荷调节潜力。

一方面，空调系统本身具有一定的热惯性。简单来说，当外界环境温度发生变化时，室内温度并不会瞬间随之改变，而是会有一个逐渐变化的过程。这一特性使得在不影响室内人员舒适度的前提下，通过适当调整空调的运行参数，如提高设定温度、降低风机转速、减少送风量等，可以在短时间内削减大量的电力负荷。例如，在嘉兴平湖县域虚拟电厂的实践中，今夏用电高峰期，通过对吾悦广场的中央空调预设温度、风机转速、送风量等参数进行柔性调节，累计为电网削减负荷超过800千瓦。如果嘉兴全市商业综合体都参与进来，将能释放几十万千瓦电力负荷。

另一方面，多数商业建筑已具备能源管理系统（BEMS），这为对建筑内HVAC（供热通风与空气调节）系统进行监控提供了既有硬件平台。通过能源管理系统，可以实时获取空调系统的运行状态、能耗数据等信息，进而实现对空调负荷的精准监测与调控。例如，上海闸电东海电力工程有限公司在虚拟电厂建设中，构建了空调负荷资源库，开展各类空调的识别监测和可调节能力评估，对部分具备柔性调节、刚性控制能力的空调负荷，监控空调分路测量数据，制定调控方案，有效提升了对楼宇空调负荷的管理能力。

物联网：让空调与电网“对话”的桥梁

物联网技术在商业楼宇空调参与虚拟电厂中扮演着至关重要的角色，它就像一座桥梁，将分散在各个商业楼宇中的空调系统与虚拟电厂的管理平台紧密连接起来，实现了设备之间的互联互通和数据的实时传输与交互。

在底层架构方面，物联网技术以IP化、无线化为核心，推动了传统设备管理架构向“云 - 边 - 端”三级体系演进。在某智慧园区项目中，采用LoRaWAN无线传感器网络替代传统总线，在空调末端、照明回路部署300余个无线监测节点，施工周期缩短60%，后期扩展新设备时无需重新布线。这种架构变革带来了多方面的突破。

设备兼容性突破：通过MQTT、OPCUA等开放协议，解决了不同厂商设备的兼容性难题。在某医院改造项目中，物联网网关将旧有BA系统的Modbus协议与新安防系统的ONVIF协议统一转换，实现消防、安防、空调系统的跨厂商联动，故障响应时间从原来的2分钟缩短至15秒。

边缘计算赋能：边缘计算赋能边缘节点承担数据预处理功能，减少云端负荷的同时提升实时性。在数据中心机房场景，边缘控制器根据温湿度传感器数据实时调整空调送风角度，比传统中央控制模式响应速度提升4倍，PUE值从2.0降至1.58。

远程运维支持：物联网使设备具备唯一数字身份，支持远程运维与固件升级。某连锁商业体通过物联网平台对全国50家门店的空调机组进行统一管理，当检测到某台压缩机运行电流异常时，云端自动推送维修工单至就近服务商，故障处理效率提升70%。

通过物联网技术，每个空调设备都成为了虚拟电厂中的一个“智能节点”。传感器实时采集空调的运行参数、室内外温度、湿度等数据，并通过无线网络将这些数据上传至边缘计算设备或云端平台。在边缘端，对数据进行初步处理和分析，筛选出关键信息后再上传至云端。云端的虚拟电厂管理平台则根据这些实时数据，结合电网的负荷需求和运行状态，向空调设备下达调控指令。例如，当电网负荷过高时，平台向商业楼宇的空调系统发送指令，适当提高空调设定温度，减少制冷量输出，从而降低空调的用电负荷。而空调设备在接收到指令后，迅速调整运行参数，并将执行结果反馈给管理平台，实现了双向的信息交互和精准的负荷调控。

大数据云平台：挖掘空调负荷潜力的“智囊团”

传统楼宇自控系统的数据存储多限于本地服务器，难以支撑大规模数据分析。而大数据云平台凭借其强大的弹性算力与分布式存储能力，使建筑运行数据从“记录介质”转变为“优化引擎”，成为挖掘商业楼宇空调负荷潜力的“智囊团”。

大数据云平台能够对海量的空调运行数据进行收集、存储和整合。这些数据不仅包括空调设备的实时运行参数，如温度、湿度、功率、运行时间等，还涵盖了建筑的历史能耗数据、不同季节和时段的用电规律、室内人员活动情况等多维度信息。通过对这些数据的深入挖掘和分析，可以建立精准的空调负荷模型，预测空调在不同工况下的能耗变化趋势，为制定合理的负荷调控策略提供科学依据。

以某超高层写字楼为例，部署云平台后，对三年的能耗数据进行机器学习训练，建立了基于LSTM神经网络的能耗预测模型，提前24小时预测准确率达92%。据此优化冷机群控策略，使空调系统能耗降低28%。在机场航站楼场景，大数据云平台将门禁系统的人流数据、BA系统的空调数据、航显系统的航班信息接入云端，构建“航班 - 客流 - 环境”联动模型。当某航班旅客集中抵达时，系统自动提前15分钟提升对应区域空调制冷量，室内舒适度评分从3.5分提升至4.7分（5分制）。

此外，大数据云平台还可以实现多维度数据融合，打破子系统数据壁垒。通过对空间、时间、设备等维度的数据进行交叉分析，能够发现不同因素之间的关联关系，从而进一步优化空调的运行控制策略。例如，通过分析不同区域的人员活动规律和空调能耗数据，发现某些区域在特定时间段内人员流动频繁，但空调制冷量设置过高，造成了能源浪费。基于此分析结果，调整这些区域的空调运行参数，在满足人员舒适度需求的同时，有效降低了能耗。

同时，大数据云平台还为虚拟电厂的运营管理提供了决策支持。通过对电网负荷数据、市场电价信息、天气预测数据等多源数据的综合分析，平台可以帮助运营商制定更加合理的电力交易策略和负荷调控计划，实现经济效益和社会效益的最大化。例如，在电价低谷时段，适当增加空调的制冷量储备，而在电价高峰时段，通过合理调整空调运行参数削减负荷，既降低了用户的用电成本，又为电网缓解了压力，实现了双赢。

人工智能：赋予空调“智慧大脑”

人工智能技术的应用，为商业楼宇空调系统注入了“智慧”，使其能够更加智能化地响应虚拟电厂的调控指令，在保障室内舒适度的前提下，实现更加精准、高效的负荷调节。

将人工智能AI算法与常规空调需求响应技术（DR）相结合，利用物联网大数据技术，将空调系统运行基本原理、工程师的运维经验和历史运维数据注入人工智能AI算法中，空调系统便能智能化地预测并实时优化DR控制参数。例如，在保证空调舒适度的同时，前馈智能调节冷机启停时间与数量、室内温度设定值、冷冻水出水温度、风机频率、静压设定值、送风温度设定值和储释能速率等参数，实现空调系统的智慧化柔性用能。

在实际运行中，人工智能可以通过对大量历史数据的学习，建立空调系统的能效模型。这个模型能够根据当前的室内外环境参数、空调运行状态以及人员舒适度需求等因素，预测不同调控策略下空调系统的能耗和舒适度变化情况。当虚拟电厂管理平台下达负荷调控指令时，人工智能算法会迅速根据能效模型进行计算和分析，从众多可能的调控方案中选择出既能满足电网负荷调节要求，又能最大程度保障室内舒适度的最优方案，并自动调整空调系统的运行参数。

以某商业综合体为例，通过引入人工智能技术，对其空调系统进行优化控制。在夏季用电高峰期间，当电网发出负荷削减指令时，人工智能系统根据实时监测的室内外温度、湿度、人员分布等数据，结合预先建立的能效模型，对空调系统的多个运行参数进行协同优化。不仅将空调设定温度适度提高，还同时调整了风机转速、冷冻水流量等参数，在保证室内人员舒适度不受明显影响的情况下，成功实现了对空调负荷的有效削减，为电网缓解了压力。而且，通过长期的运行数据监测和分析，发现采用人工智能优化控制后，该商业综合体的空调系统能耗相比之前降低了15%左右，取得了显著的节能效果。

此外，人工智能还可以实现设备的预测性维护。通过实时监控空调设备的运行状态数据，利用机器学习算法对设备的健康状况进行评估和预测，提前发现潜在的故障隐患，并及时发出预警信息，提醒运维人员进行维护和检修。这不仅可以避免设备突发故障对商业运营造成的影响，还能延长设备的使用寿命，降低运维成本。例如，某连锁酒店通过应用人工智能预测性维护技术，将空调设备的平均故障间隔时间延长了30%，维修成本降低了20%。

商业价值与社会效益的双赢

商业楼宇空调参与虚拟电厂，带来的不仅仅是技术层面的创新，更在商业价值与社会效益方面实现了双赢。

从商业价值角度来看，对于商业楼宇的业主和运营商而言，参与虚拟电厂可以获得可观的经济收益。一方面，通过响应电网的负荷调控指令，在用电高峰时段削减空调负荷，业主可以避免因高峰电价带来的高额电费支出。另一方面，虚拟电厂运营商通常会为参与负荷调节的用户提供一定的经济补偿。例如，在浙江金华义乌小商品市场，一栋商业楼宇在用电高峰时通过调节空调温度和照明参与调峰，参与调节的每度电可以获得8元的收入。按照两个小时、900千瓦的调节负荷计算，可获得14400元的收益。此外，通过对空调系统进行智能化改造和优化控制，实现节能降耗，长期来看也能降低运营成本，提高资产回报率。

对于能源企业和虚拟电厂运营商来说，商业楼宇空调等可调负荷资源的接入，丰富了虚拟电厂的资源池，增强了其在电力市场中的竞争力和调节能力。通过参与电力市场交易，虚拟电厂可以根据电网的需求和市场电价波动，灵活调整负荷资源的调度策略，实现电力资源的优化配置，从而获取更大的经济效益。同时，随着虚拟电厂产业的发展，还带动了相关技术研发、设备制造、系统集成、运营服务等一系列产业链的发展，创造了新的商业机会和就业岗位。

在社会效益方面，商业楼宇空调作为“电网急救员”，在保障电网安全稳定运行方面发挥了重要作用。尤其是在夏季高温、冬季严寒等用电高峰时段，通过大规模聚合商业楼宇空调负荷进行调节，可以有效缓解电网的供电压力，减少拉闸限电的风险，保障社会生产生活的正常用电需求。例如，在2025年8月14日上海迎峰度夏期间，虚拟电厂通过对商业楼宇空调系统等负荷资源的统一调度，成功实现了对电网负荷的有效调节，保障了城市的电力供应。

此外，商业楼宇空调参与虚拟电厂还有助于推动节能减排和环境保护。通过优化空调运行控制，降低能耗，减少了电力生产过程中的碳排放。以深圳虚拟电厂调控管理云平台为例，截至2024年8月，已累计开展71次负荷调节，累计减排二氧化碳2273吨。预计到2024年底，3.0平台可累计减少二氧化碳排放3000吨。这对于实现国家“双碳”目标，推动绿色低碳发展具有重要意义。同时，虚拟电厂的发展也促进了能源领域的技术创新和产业升级，为构建新型电力系统提供了有力支撑，对提升国家能源安全保障能力和可持续发展能力产生了深远影响。

挑战与展望

尽管商业楼宇空调在虚拟电厂中的应用已取得了显著成效，但在实际推广和发展过程中，仍面临一些挑战。

首先是数据安全与隐私保护问题。随着物联网、大数据和人工智能等技术的广泛应用，商业楼宇空调系统产生和传输的数据量急剧增加。这些数据涉及到建筑的能耗信息、用户的隐私信息以及电网的运行数据等，一旦发生数据泄露或被恶意攻击，将带来严重的后果。因此，需要加强数据安全防护技术的研发和应用，建立完善的数据安全管理体系，确保数据在采集、传输、存储和使用过程中的安全性和保密性。例如，某政府办公楼通过部署量子加密传输模块，对空调、照明等设备的控制指令进行加密，确保远程操控的安全性。

其次是网络可靠性问题。商业楼宇空调与虚拟电厂管理平台之间的通信依赖于网络基础设施。在实际运行中，可能会受到网络拥塞、信号干扰、断电等因素的影响，导致通信中断或数据传输延迟，从而影响负荷调控的及时性和准确性。为了解决这一问题，需要采用多种通信技术相结合的方式，如5G + Wi - Fi6双网冗余方案，保证在人流量高峰等复杂场景下物联网设备的通信带宽和稳定性。例如，某机场采用5G + Wi - Fi6双网冗余方案，有效保障了在人流量高峰时物联网设备的通信需求。

再者，不同品牌、不同型号的空调设备以及能源管理系统之间的兼容性也是一个难题。由于市场上的设备和系统种类繁多，各自采用的通信协议和接口标准不一致，使得在虚拟电厂建设过程中，实现设备的互联互通和统一管理面临较大困难。这就需要建立统一的行业标准和规范，推动设备制造商和系统集成商遵循标准进行产品研发和生产，同时通过开发通用的物联网平台和边缘协议网关等技术手段，解决系统兼容性难题。例如，某综合体项目采用“统一物联网平台 + 边缘协议网关”架构，成功集成了17家厂商的设备，兼容性测试通过率达98%。

展望未来，随着技术的不断进步和应用的深入推广，商业楼宇空调在虚拟电厂中的作用将愈发重要。一方面，随着5G、物联网、大数据、人工智能等新兴技术的不断发展和融合创新，将进一步提升虚拟电厂对商业楼宇空调负荷的监测、调控和管理能力，实现更加精准、高效的负荷调节。例如，未来的人工智能算法可能能够更加准确地预测用户的舒适度需求和空调系统的能耗变化，从而实现更加智能化的自适应调控。

另一方面，随着电力市场改革的不断深化，虚拟电厂作为一种新型的市场主体，将在电力交易、辅助服务等领域发挥更大的作用。商业楼宇空调作为虚拟电厂的重要组成部分，也将有更多机会参与到电力市场交易中，为业主和运营商带来更多的经济收益。同时，政府部门也将加大对虚拟电厂产业的政策支持和引导力度，推动相关标准和规范的制定和完善，为商业楼宇空调参与虚拟电厂创造更加良好的政策环境和市场环境。

此外，商业楼宇空调参与虚拟电厂的模式还将不断拓展和创新。除了传统的负荷削减和响应电网调度指令外，未来可能还会发展出更多的应用场景，如参与电网的频率调节、电压控制等辅助服务，以及与分布式能源、储能系统等进行协同优化运行，进一步提升能源利用效率和电力系统的稳定性。

商业楼宇空调从单纯的耗能设备转变为“电网急救员”，是虚拟电厂技术与能源管理理念创新融合的成果。在物联网、大数据云平台和人工智能等先进技术的支撑下，商业楼宇空调在虚拟电厂中展现出了巨大的潜力，实现了商业价值与社会效益的双赢。尽管面临一些挑战，但随着技术的发展和产业生态的完善，我们有理由相信，商业楼宇空调将在未来的能源舞台上扮演更加重要的角色，为构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系贡献力量。