一文讀懂新型虛擬電廠

新型虛擬電廠來了！

最近虛擬電廠火了，

在新型電力系統之中，

虛擬電廠就是未來重要的新型電廠形式之一！

虛擬電廠在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉型方面發揮重要作用，能夠提升能源服務，實現對分布式能源的負荷預測、響應分配、實時協調控制和儲能安全健康充放電管理，參與電力交易市場和需求響應。

讓我們一起來了解什么是虛擬電廠！

什么是虛擬電廠

所謂虛擬電廠 (Virtual Power Plant ,簡稱VPP)，是一種通過先進信息通信技術和軟件系統，實現DG（即distributed generator，分布式電源）、儲能系統、可控負荷、電動汽車等DER（即Distributed Energy Resource，分布式能源資源）的聚合和協調優化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。
 

通俗來說，虛擬電廠就是虛擬化的發電廠，它并不具備實體發電廠（如火力發電廠）本身 ，而是一種管理模式或者說是一套系統，通過配套的技術把分散在不同空間的小型太陽能、風能等新能源發電裝置、儲能電池和各類可控制（調節）的用電設備（負荷）整合集成，協調控制，對外等效形成一個可控電源，輔助電力系統運行，并可參與電力市場交易，同時優化資源利用，維護區域內、甚至跨區域的用電穩定與用電安全。
 

既可以有計劃地消納電力系統的電力，又可以向電力系統反向輸出電力，更靈活高效的進行“削峰填谷”等作業，并獲得可觀的經濟收益。

目前，我國電力系統主要是以火力發電為主，水電、風電、光伏發電、核電等發電形式作為補充的一個系統。
在“雙碳”目標驅動下，我國大力推動能源綠色轉型,構建以新能源為主體的新型電力系統，以堅強智能電網為樞紐平臺，集中式與分布式電力結構并舉，在確保能源電力安全前提下，滿足經濟社會發展電力需求。相比傳統電力系統，新型電力系統將更加清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動。
 

圍繞電力的產生和消耗，大體可分為發電側、電網側和用電側。電網對運行安全有著嚴格要求，而電網安全的首要目標就是保證發用電的實時平衡，需要發電側的不斷調節去擬合負荷曲線。但是，新能源發電嚴重依賴于自然資源（光照強度、風力強度），具有隨機性、間歇性和波動性的特點，對負荷的支撐能力不足。
 

若規模化直接并入電網發電，將會對電網造成巨大沖擊，威脅電力系統安全以及供電的穩定性。另外，由于小型分布式新能源發電設施、儲能設施、可控制用電設備、電動汽車等的持續發展普及，在用電側，很多電力用戶也從單一的消費者轉變為混合形態的產銷者，并且各類激增的大功率用電設備（如充電樁）“吃”起電來，也是讓電網直呼壓力山大，顯然不能任由其“胃口大開”一哄而上。因而，新的發用電勢態下，“虛擬電廠”應運而生。

國家政策

2021年底中央深改委通過了《關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見》，電力市場改革再提速，虛擬電廠作為市場主體，通過參與市場交易完成商業閉環，獲得收益。

2022年1月29日，國家發展改革委和國家能源局發布的《“十四五”現代能源體系規劃》中提出，大力推進電源側儲能發展，合理配置儲能規模，改善新能源場站出力特性，支持分布式新能源合理配置儲能系統，開展工業可調節負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用戶側儲能、 新能源汽車與電網（V2G）能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示范。

近期，國家能源局南方監管局發布《2022年南方區域電力市場監管工作要點》的通知，組織修訂南方區域“兩個細則”，推動儲能、虛擬電廠等更多市場主體納入“兩個細則”考核補償管理，研究增加轉動慣量、爬坡等新的輔助服務品種。組織調度機構制定新型儲能、虛擬電廠等第三方主體并網調度運行規程、規范和標準。無論是從政策規范、技術標準還是市場機制，這些政策的相繼出臺都將虛擬電廠在儲能項目發展上提到了重要位置。

 

虛擬電廠業務

那么，虛擬電廠具體可以做哪些事情呢？歸納來說，主要體現在以下三個方面：

注源：為電網注入新的電力來源。讓更多的小型分布式新能源電源有組織地接入系統平臺，統一協調管理，形成合力，相對可控，實現并入電網運行。

控流：控制調節用電側電力流向及流量。盡可能多地接入可調節用電負荷，使其有紀律地按計劃用電，并提升能效管理，實現最大程度的以不影響生產生活用電為前提，綜合考慮外部電網供電情況、內部自發電（如有）情況、各類用電成本、電網需求側管控等因素，科學合理最具經濟性地安排用電計劃。

電力儲備：儲存電力，即儲能。儲能是實現上述兩個方面的關鍵支撐。正如小溪匯入大河、大河注入大海，分散在各地的小型新能源電力也需匯流“會師”才更有力量、更具操作空間，“會師地點”即配套的儲能系統，“會師”后統一聽從上級調令；對于控流，也是同樣需要配套儲能系統才能更靈活地制定最佳用電方案。可以說，一個可靠的虛擬電廠，離不開一套高效穩定的儲能系統。
 

虛擬電廠商業落地的要素

在雙碳背景下，新型電力系統的發展成為未來趨勢，如何消納廣泛的清潔能源成為技術創新和商業模式的重點。拋開市場環境做業務步履維艱，虛擬電廠能夠從設計到成功落地，離不開可控資源、關鍵技術和電力市場機制的合力支撐。

虛擬電廠發展現狀

其實，虛擬電廠并不是剛出的新鮮事物。上世紀九十年代以來，虛擬電廠便受到北美、歐洲多個國家的廣泛關注。歐洲各國側重分布式電源+儲能，主要考慮實現分布式發電的可靠并網、智能互動和參與電力市場，打造持續穩定發展的商業模式；北美地區則基于需求響應發展演化，兼顧可再生能源的利用，希望通過自主需求響應和能效管理來提高綜合能源的利用效率，因此可控負荷占主體。

秉承“兼容并包、博采眾長”的優良傳統，我國同時吸收兩種技術和模式，兩手都抓。這一定程度上也是我們的后發優勢。

聚焦國內市場，自2019年開始，陸續有虛擬電廠的示范項目落地，在經濟和社會兩方面都卓有成效。
 

2019年底，國網冀北虛擬電廠示范項目投運。數據顯示，到2020年，冀北電網夏季空調負荷將達600萬千瓦，10%空調負荷通過虛擬電廠進行實時響應，相當于少建一座60萬千瓦的傳統電廠；“煤改電”最大負荷將達200萬千瓦，蓄熱式電采暖負荷通過虛擬電廠進行實時響應，預計可增發清潔能源7.2億千瓦時，減排63.65萬噸CO2。

2021年5月5日至6日，國家電網在上海開展了國內首次基于虛擬電廠技術的電力需求響應行動，僅僅一個小時的測試，就能產生15萬千瓦時的電量。在這次測試中，累計調節電網負荷56.2萬千瓦，消納清潔能源電量123.6萬千瓦時，減少碳排放量約336噸。

2021年11月，南方電網深圳供電局、南方電網科學研究院聯合研發的國內首個網地一體虛擬電廠運營管理平臺在深圳試運行。該平臺部署于南網調度云，網省兩級均可直接調度，為傳統“源隨荷動”調度模式轉變為“源荷互動”新模式提供了解決方案。

此后，浙江、湖北、安徽、廣東等地的虛擬電廠相繼落地。
深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統是實現雙碳目標的重要任務。新型電力系統強調以新能源為主體，提升光伏、風電等清潔能源的消納，能源轉型催生儲能需求和更加數字化、智能化的電力系統。
虛擬電廠作為協調分布式資源參與電力交易市場和需求響應的能源數字化平臺，在產業政策和市場需求不斷加碼的現期，將迎來快速發展。