當(dāng)前，“雙碳”目標(biāo)下，低碳經(jīng)濟(jì)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為全球未來發(fā)展的大趨勢和大潮流。虛擬電廠運用先進(jìn)的信息通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)與軟件系統(tǒng)，將分散且規(guī)模小、種類繁多的分布式能源聚合起來提高綜合能效水平并參與市場交易，幫助轉(zhuǎn)變用戶單一角色、減少能源浪費，同時引導(dǎo)市場機(jī)制進(jìn)一步創(chuàng)新，促進(jìn)新能源消納、實現(xiàn)平價上網(wǎng)和提高全社會能效，從而支撐能源系統(tǒng)向低碳高效轉(zhuǎn)型，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重塑，助力全社會向“碳中和”目標(biāo)良性發(fā)展。
聯(lián)通“源網(wǎng)荷儲”
虛擬電廠是電力市場的智能管家
虛擬電廠，是指利用先進(jìn)的計量、通信、協(xié)調(diào)控制等技術(shù)，聚合分布式電源、儲能系統(tǒng)柜、可控負(fù)荷、電動汽車等各類分布式資源形成有機(jī)整體，實現(xiàn)大量分布式能源的協(xié)同優(yōu)化運行。從某種意義上講，虛擬發(fā)電廠可以看作是一種先進(jìn)的區(qū)域性電能集中管理模式，為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)。
虛擬電廠沒有實體存在的電廠形式，而是相當(dāng)于一個電力“智能管家”；從需求側(cè)，可將虛擬電廠看做一個“拼多多”平臺，這個平臺上“拼”的“商品”是電力。虛擬電廠能在光伏、風(fēng)電等新能源有間歇性時，通過儲能裝置把它們組織起來，進(jìn)行集成調(diào)控，它是“互聯(lián)網(wǎng)+源網(wǎng)荷儲”一體化的數(shù)字化能源管理系統(tǒng)。虛擬電廠最大程度地平抑新能源電力的強(qiáng)隨機(jī)波動性，提高新能源的利用率，是對多種分布式能源進(jìn)行聚合、優(yōu)化控制和管理，為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)，并能夠參與電力市場交易的技術(shù)和商業(yè)模式。虛擬電廠打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間、發(fā)電側(cè)和用電側(cè)之間的物理界限。
聚合多種能源
虛擬電廠推動能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
虛擬電廠將原本海量的無序資源變得高效有序可調(diào)節(jié)，提升了能源利用效率，主要體現(xiàn)在以下三個方面：
01、去中心化，虛擬電廠降低用戶用能成本
虛擬電廠集控平臺采用區(qū)塊鏈技術(shù)，區(qū)塊鏈能夠為多能源系統(tǒng)提供一個去中心化的系統(tǒng)平臺，可以實現(xiàn)自適應(yīng)、去中心化的能源調(diào)度，大幅提升用電效率。通過在用電需求側(cè)安裝一些高用電能效的裝置、減少終端用電需求以達(dá)到與建設(shè)實際發(fā)電廠相同的效果,或利用用戶用電彈性緩解高峰時段電力供應(yīng)緊張狀況。企業(yè)接入虛擬電廠并參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場后，調(diào)整了部分車間生產(chǎn)工序，不僅享受到低谷電價，還可以得到一筆調(diào)峰費用（政府給的需求響應(yīng)補(bǔ)貼）。
02、削峰填谷，虛擬電廠提升新能源消納能力
近幾年逐漸增多的風(fēng)能、光伏等新能源，由于其不穩(wěn)定性給整個電網(wǎng)的安全性和可靠性也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。虛擬電廠因為聚合了多種能源資源（包括可調(diào)負(fù)荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式能源等等），構(gòu)造了一個大型“充電寶”，可以在電網(wǎng)中扮演“正電廠”或“負(fù)電廠”的角色：既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可以作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納，配合系統(tǒng)填谷。在電源側(cè)，通過蓄積傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組和各類分布式發(fā)電系統(tǒng)，響應(yīng)調(diào)峰指令，讓出新能源消納空間；在負(fù)荷側(cè)，通過聚合工業(yè)用電、電動車充電樁，減小負(fù)荷峰谷差，提升電能利用效率。
03、數(shù)據(jù)賦能，虛擬電廠優(yōu)化電網(wǎng)運行效率
虛擬電廠并未改變每個分布式電源并網(wǎng)的方式，而是通過先進(jìn)的控制、計量、通信等技術(shù)聚合分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車等不同類型的分布式能源并通過更高層面的軟件構(gòu)架實現(xiàn)多個分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。虛擬電廠一旦運行，將不斷產(chǎn)生能源和交易數(shù)據(jù)。運行初期，主要是算法指導(dǎo)運行，后期隨著虛擬電廠的數(shù)據(jù)不斷增加，將演變成一個較大的數(shù)據(jù)流，進(jìn)而達(dá)到大數(shù)據(jù)體量。獲得海量數(shù)據(jù)后，可以利用大數(shù)據(jù)的算法，結(jié)合電網(wǎng)自身的約束，進(jìn)一步優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。大數(shù)據(jù)技術(shù)可進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測、新能源出力預(yù)測，包括風(fēng)電、太陽能；同時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以尋找虛擬電廠內(nèi)部能源向電網(wǎng)輸出數(shù)據(jù)，與電網(wǎng)安全運行的最優(yōu)配置信息。
虛擬電廠探索加快
能源數(shù)字化助力“碳中和”
虛擬電廠在21世紀(jì)初期，于德國、英國、西班牙、法國、丹麥等歐洲國家興起，同期美國也推行與虛擬電廠意義類似的“電力需求響應(yīng)”。目前，虛擬電廠在歐美發(fā)達(dá)國家有著較為成熟的發(fā)展。在歐美各國已有一些可供借鑒的小規(guī)模示范項目。與國外相比，國內(nèi)虛擬電廠的概念出現(xiàn)得較晚，自 2005 年之后，江蘇和廣東已率先開始虛擬電廠的研究。2016年，江蘇開始試點大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)；2018年，上海市黃浦區(qū)九開始虛擬電廠試運行。到目前為止，河北、浙江、廣東等地已經(jīng)建立了一批試點項目，比較典型的項目和做法如下：
01、河北省 “虛擬電廠”：水電熱氣多種能源互聯(lián)互通
2019年12月11日，國內(nèi)首個虛擬電廠國網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程投入運行。該示范工程一期實時接入與控制蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市，秦皇島作為虛擬電廠綜合試點，張家口、廊坊分別作為蓄熱式電鍋爐、大工業(yè)負(fù)荷專項試點。把能源互聯(lián)網(wǎng)從“概念”推向“落地”，實現(xiàn)了以電為中心，熱、氣、水等能源互聯(lián)互通，打造了能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)樣板間。
02、浙江麗水綠色能源“虛擬電廠”：“零成本”調(diào)峰
2020年，麗水建成浙江省首個綠色能源虛擬電廠。麗水綠色能源虛擬電廠由全市境內(nèi)800多座水電站組成，利用光纖、北斗通信等新技術(shù)，將全域水電發(fā)電信息聚合，進(jìn)行智慧調(diào)度。2021年3月，浙江電網(wǎng)首次遠(yuǎn)程控制麗水綠色能源“虛擬電廠”輔助電網(wǎng)調(diào)峰43萬千瓦。經(jīng)測算，此次“零成本”調(diào)峰，增加新能源消納108萬千瓦時，節(jié)約需求側(cè)響應(yīng)資金130萬元，同時減少發(fā)電耗煤94噸，相當(dāng)于實際減排二氧化碳253噸。
03、浙江平湖：全國首個縣域虛擬電廠
2021年6月21日，浙江平湖縣域“虛擬電廠”首次投入實戰(zhàn)應(yīng)用。該項目由國網(wǎng)平湖市供電公司搭建，利用源網(wǎng)荷儲一體化虛擬電廠聚合了園區(qū)、光伏、熱電聯(lián)產(chǎn)自備電廠、儲能電站、5G基站等6大類18小類源儲荷資源，實現(xiàn)可調(diào)資源街道全覆蓋、類型全覆蓋。目前形成可提供日前、日內(nèi)、實時合計可調(diào)負(fù)荷200兆瓦以上的資源池。該項目預(yù)計每年可節(jié)約3億元電網(wǎng)新建投資成本，提高清潔能源消納空間9600萬度電量，可減少碳排放約7.6萬噸。
04、廣州市：出臺虛擬電廠實施細(xì)則
2021年7月，廣州市發(fā)布《虛擬電廠實施細(xì)則》，安排補(bǔ)貼資金3000萬元，為激勵用戶參與并培育虛擬電廠需求響應(yīng)市場。
來源：山西復(fù)興能源研究院
