中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：工廠、企業(yè)用戶，未來(lái)居民也可以參與到虛擬電廠的價(jià)值創(chuàng)造中。居民家里的空調(diào)、冰箱，大樓的電鍋爐、充電樁等都可以交給虛擬電廠“托管”，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，讓“電力管家”充分挖掘客戶的用電、能耗、能效數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)能源的靈活配置，既提升了企業(yè)、居民的用電體驗(yàn)，也實(shí)現(xiàn)了用戶、系統(tǒng)、技術(shù)和商業(yè)模式多贏。
通常人們一提到電廠，聯(lián)想到的都是鋼筋、水泥筑成的高大煙囪和大壩。有這么一座不同尋常的發(fā)電廠，它不建廠房、不燒煤、不燒氣，卻能“發(fā)電”。
日前，國(guó)家電投深圳能源（000027）發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“深圳能源”）的虛擬電廠平臺(tái)參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，獲得平均度電0.274元的收益，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)調(diào)度用戶負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)并盈利的虛擬電廠。
什么是虛擬電廠？虛擬電廠的電從哪里來(lái)？虛擬電廠參與電力市場(chǎng)對(duì)行業(yè)有哪些利好？
01
何為虛擬電廠
所謂虛擬電廠就是一個(gè)虛擬化的電廠，通過(guò)連接聚合商、微電網(wǎng)，將相對(duì)分散的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等元素進(jìn)行集成調(diào)控，構(gòu)造一個(gè)大型“充電寶”，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易的智慧能源系統(tǒng)。
例如，在電力供應(yīng)緊張時(shí)段，虛擬電廠平臺(tái)可直接調(diào)度海量分散的充電樁、空調(diào)、儲(chǔ)能等用電資源，降低用電功率。
冀北電力交易中心總經(jīng)理王宣元表示，所謂“虛擬”，體現(xiàn)在它并不具有實(shí)體存在的電廠形式，卻真有一個(gè)電廠的功能，而且是遠(yuǎn)超傳統(tǒng)實(shí)體電廠的功能，因?yàn)樗蚱屏藗鹘y(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。它是互聯(lián)網(wǎng)+源網(wǎng)荷儲(chǔ)售服一體化（即電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能、銷售、服務(wù)的聚合體）的清潔智慧能源管理系統(tǒng)，是對(duì)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(chǎng)交易的技術(shù)和商業(yè)模式。
虛擬電廠自21世紀(jì)初在德國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)、丹麥等歐洲國(guó)家開(kāi)始興起，同期北美推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”。中國(guó)同時(shí)采用這兩個(gè)概念，一般認(rèn)為虛擬電廠的概念包含需求響應(yīng)。目前虛擬電廠理論和實(shí)踐在發(fā)達(dá)國(guó)家已成熟，各國(guó)各有側(cè)重，其中美國(guó)以可控負(fù)荷為主，規(guī)模已超3000萬(wàn)千瓦，占尖峰負(fù)荷的4%以上；以德國(guó)為代表的歐洲國(guó)家則以分布式電源為主；日本以用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源為主，計(jì)劃到2030年超過(guò)2500萬(wàn)千瓦；澳大利亞以用戶側(cè)儲(chǔ)能為主，特斯拉公司在南澳建成了號(hào)稱世界上最大的以電池組為支撐的虛擬電廠。
“十三五 ”期間，江蘇、上海、河北、廣東等地也相繼開(kāi)展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點(diǎn)。如國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠“國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠示范工程”在2019年12月11日投入運(yùn)行。該示范工程一期實(shí)時(shí)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(chǔ)能、電動(dòng)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(wàn)千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三地。
02
應(yīng)運(yùn)而生
眾所周知，人們平常用的電是瞬時(shí)平衡的，也就是說(shuō)，你用多少，電廠就要發(fā)多少。就像一個(gè)天平，一端是用戶，一端是電廠，讓它平衡的支架就是電網(wǎng)。
電廠每天都持續(xù)在發(fā)電，而用電的需求總是一會(huì)兒高一會(huì)兒低，白天需要的電多，晚上需要的電少，夏天需要的電多，冬天需要的電少。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，城市電網(wǎng)峰谷差變得越來(lái)越大，但若一味通過(guò)擴(kuò)建電廠來(lái)滿足尖峰時(shí)段的用電需求，便會(huì)在用電低谷期產(chǎn)生巨大浪費(fèi)。
如何更經(jīng)濟(jì)、更高效地減小峰谷差成為城市電網(wǎng)難題。
分層分區(qū)彈性平衡的虛擬電廠由此應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)減小峰谷差這一難題，從用戶端入手，與愿意參與其中的用電客戶約定好時(shí)間，用電低谷期多用電、高峰期少用電，雖然沒(méi)有建起真的電廠，但虛擬電廠可以合力完成“削峰填谷”的電網(wǎng)調(diào)節(jié)任務(wù)。
相較于真實(shí)的電廠來(lái)說(shuō)，虛擬電廠可以理解為一個(gè)電力服務(wù)的“管家”角色，不僅具備電廠的功能，甚至遠(yuǎn)超實(shí)體電廠。虛擬電廠的系統(tǒng)對(duì)外既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負(fù)電廠”消納系統(tǒng)的電力，可以靈活地削峰填谷，打破傳統(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。
03
如何運(yùn)作
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，從某種意義上講，虛擬電廠是一個(gè)中心化的“大電廠”，將各種分布式的能源通過(guò)各種儲(chǔ)能裝置組織起來(lái)，通過(guò)雙向控制，將各種配電網(wǎng)單位聯(lián)合起來(lái)，以智能算法和科學(xué)調(diào)度，盤活了以前那些沉淀資源。
虛擬電廠與虛擬VR技術(shù)、虛擬數(shù)字人不同，雖然掛靠“虛擬”二字，但在電網(wǎng)系統(tǒng)中干的事卻一點(diǎn)都不“虛擬”，甚至超越了傳統(tǒng)電廠。
如2021年5月5日至6日，國(guó)家電網(wǎng)在上海開(kāi)展了國(guó)內(nèi)首次基于虛擬電廠技術(shù)的電力需求響應(yīng)行動(dòng)，僅僅一個(gè)小時(shí)的測(cè)試，就能產(chǎn)生15萬(wàn)千瓦時(shí)的電量。在這次測(cè)試中，累計(jì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷56.2萬(wàn)千瓦，消納清潔能源電量123.6萬(wàn)千瓦時(shí)，減少碳排放量約336噸。
用戶怎么參與虛擬電廠項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)收益？以上海項(xiàng)目為例，還是在系統(tǒng)平臺(tái)上，負(fù)荷集成商進(jìn)行競(jìng)價(jià)。三級(jí)的架構(gòu)，平臺(tái)、負(fù)荷集成商、用戶。
補(bǔ)貼價(jià)格根據(jù)響應(yīng)時(shí)間也有區(qū)分。用戶在30分鐘之內(nèi)進(jìn)行削峰，給你的補(bǔ)貼就是3倍的價(jià)格（有一個(gè)基準(zhǔn)值），30分鐘到2小時(shí)之間是2倍，時(shí)間越長(zhǎng)就越低。
補(bǔ)貼的來(lái)源，目前主要是跨省區(qū)可再生能源電力現(xiàn)貨交易購(gòu)電差價(jià)的盈余部分，所以還是有一些制約，很多省份還沒(méi)有開(kāi)始現(xiàn)貨交易。
此外，早在2019年，深圳供電局就主動(dòng)承擔(dān)了南網(wǎng)第一批“燈塔項(xiàng)目”中的“基于海量分布式資源聚合的虛擬電廠高級(jí)應(yīng)用分析平臺(tái)開(kāi)發(fā)”，將虛擬電廠作為用戶側(cè)資源高效利用的平臺(tái)。以建設(shè)200兆瓦虛擬電廠為例，每年可節(jié)約標(biāo)煤4.07萬(wàn)噸，減排二氧化碳10.8萬(wàn)噸、二氧化硫3261噸，節(jié)省深圳土地資源價(jià)值約9億至10億元。
作為上線前的實(shí)戰(zhàn)演練，此次虛擬電廠平臺(tái)試運(yùn)行充分檢驗(yàn)了平臺(tái)功能的完整性和穩(wěn)定性，為平臺(tái)正式運(yùn)行奠定了良好基礎(chǔ)。其間，深圳供電局通過(guò)該平臺(tái)向10余家用戶發(fā)起電網(wǎng)調(diào)峰需求，國(guó)家電投深圳能源售電公司代理的深圳地鐵集團(tuán)站點(diǎn)、深圳水務(wù)集團(tuán)筆架山水廠參與響應(yīng)。隨后，深圳地鐵、深圳水務(wù)在保證正常安全生產(chǎn)的前提下，按照計(jì)劃精準(zhǔn)調(diào)節(jié)用電負(fù)荷共計(jì)3000千瓦，相當(dāng)于2000戶家庭的空調(diào)用電。
值得一提的是，為使虛擬電廠平臺(tái)有更多的適用場(chǎng)景，此次深圳供電局還驗(yàn)證了該平臺(tái)準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)控功能。負(fù)荷側(cè)資源在接到該局調(diào)度下發(fā)的緊急調(diào)控需求后，10分鐘內(nèi)負(fù)荷功率即下調(diào)至目標(biāo)值。這是深圳虛擬電廠平臺(tái)的亮點(diǎn)，表示虛擬電廠可以像常規(guī)電廠一樣，為電網(wǎng)提供備用輔助服務(wù)。
隨著國(guó)家對(duì)清潔能源和新興技術(shù)的大力推動(dòng)，虛擬電廠將成為智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)中重要的能源聚合形式。
在虛擬電廠的控制下，對(duì)電網(wǎng)供需側(cè)平衡起到了重要作用，大大緩解了高峰用電的緊張，起到削峰填谷的作用。工廠、企業(yè)用戶，未來(lái)居民也可以參與到虛擬電廠的價(jià)值創(chuàng)造中。居民家里的空調(diào)、冰箱，大樓的電鍋爐、充電樁等都可以交給虛擬電廠“托管”，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，讓“電力管家”充分挖掘客戶的用電、能耗、能效數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)能源的靈活配置，既提升了企業(yè)、居民的用電體驗(yàn)，也實(shí)現(xiàn)了用戶、系統(tǒng)、技術(shù)和商業(yè)模式多贏。
因此，電力公司需要依賴于虛擬發(fā)電廠技術(shù)來(lái)掌控市場(chǎng)。
上述業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，發(fā)展虛擬電廠，不僅可以提高電網(wǎng)安全保障水平，還可以促進(jìn)新能源消納，同時(shí)大大提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，降低“三棄”電量。此外，還可以節(jié)約電廠和電網(wǎng)投資，以往的電力系統(tǒng)削峰填谷，基本是通過(guò)火電廠實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)測(cè)算，滿足5%的峰值負(fù)荷可能需要投資4000億的電廠和配套電網(wǎng)；而通過(guò)虛擬電廠實(shí)現(xiàn)，建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、激勵(lì)等環(huán)節(jié)的投資只需要500億-800億元。
