中國儲能網(wǎng)訊：虛擬電廠可以把分散的系統(tǒng)資源聚沙成塔，是以高比例可再生能源為特征的新型電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理中所需的一種重要技術(shù)手段和市場主體。正因如此，被學(xué)術(shù)界多年探索和研討的虛擬電廠概念，也逐步受到政府及社會各界的高度關(guān)注。
在政策層，近年來國家主管部門及多個地方政府出臺政策，鼓勵發(fā)展虛擬電廠、探索相關(guān)商業(yè)模式。今年1月，國家發(fā)展改革委《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》表示，支持負(fù)荷聚合商、虛擬電廠運(yùn)營商、綜合能源服務(wù)商等參與電力市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。6月，山西能源局出臺專項(xiàng)政策《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理實(shí)施方案》，從可操作性上對虛擬電廠概念進(jìn)行了明確和細(xì)化，提出按照不同聚合優(yōu)化的資源類別，將虛擬電廠分為“負(fù)荷類”虛擬電廠和“源網(wǎng)荷儲一體化”虛擬電廠，并對運(yùn)行速率和響應(yīng)時(shí)間等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提出要求。
隨著上述政策的推出，虛擬電廠開始成為市場投資主體的關(guān)注對象，近期已然成為能源領(lǐng)域和資本市場上備受追捧的熱點(diǎn)，國內(nèi)外一些實(shí)踐項(xiàng)目也都有不同程度的進(jìn)展。但總體來看，當(dāng)前社會各界對虛擬電廠的關(guān)注和討論主要側(cè)重于商業(yè)模式、盈利潛力等，而對于虛擬電廠在電力系統(tǒng)運(yùn)行管理中的重要性、角色作用等問題仍缺乏深入討論，對于虛擬電廠運(yùn)營主體需具備什么條件、如何參與市場，以及在其運(yùn)行管理中應(yīng)該明確哪些技術(shù)要求，如何突顯其對于新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用與價(jià)值等方面尚需研究。虛擬電廠未來發(fā)展仍有諸多不確定性和亟待落實(shí)的內(nèi)容。
01
新型電力系統(tǒng)不可或缺的新成員
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是能源電力低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵舉措。關(guān)于新型電力系統(tǒng)相對于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的形態(tài)變化和特征變化，以及未來的基本格局和發(fā)展趨勢等，業(yè)內(nèi)外有基于不同視角及維度的分析解讀。其中，多元化、分布化、點(diǎn)多面廣是得到廣泛認(rèn)同的幾個關(guān)鍵詞。業(yè)內(nèi)權(quán)威專家預(yù)見，在未來較長一段時(shí)期內(nèi)，新型電力系統(tǒng)仍主要以交流同步機(jī)制運(yùn)行。
基于此，我們認(rèn)為，虛擬電廠是新型電力系統(tǒng)不可或缺的新成員。虛擬電廠是智能化、數(shù)字化等新技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用的重要體現(xiàn)。虛擬電廠建設(shè)運(yùn)行的核心是打造一套智慧能源管控系統(tǒng)，重點(diǎn)在于“通信”“聚合”“優(yōu)化”三個方面，包括量測通信技術(shù)、協(xié)同控制技術(shù)以及優(yōu)化決策技術(shù)。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行通過調(diào)度大型的電廠來滿足系統(tǒng)、用戶的需求，未來分布式資源越來越多的時(shí)候，系統(tǒng)將難以調(diào)度點(diǎn)多面廣的分布式資源。更何況，分布式電源已經(jīng)不僅僅是風(fēng)電、太陽能發(fā)電等，還包括各種類型的儲能電站。所以，時(shí)間尺度和空間尺度更廣闊的、全供需鏈參與的、非完全實(shí)時(shí)平衡的“源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動”模式，大電網(wǎng)和微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制與其他能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，用戶側(cè)與電網(wǎng)互動的靈活性資源，都應(yīng)該包括在這個多元雙向互動型的新型電力系統(tǒng)之中。未來，更多新技術(shù)、新應(yīng)用都會在虛擬電廠的實(shí)踐中得到體現(xiàn)。
隨著風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電比例的逐步提升，以及煤電等化石能源發(fā)電的逐漸退出，系統(tǒng)運(yùn)行可調(diào)節(jié)資源緊缺的矛盾將越來越突出。在此背景下，虛擬電廠不僅要作為分布式資源主體參與市場的一種形式，更要成為聚合需求側(cè)分布式資源支撐系統(tǒng)保證安全穩(wěn)定供電、實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)手段。
從系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的角度看，要實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)多面廣的分布式資源的直接調(diào)度管理，不僅十分困難且成本極高，而且，一旦分布式資源占比達(dá)到一定程度，電力系統(tǒng)運(yùn)行的不確定性將極大增加。通過虛擬電廠這個中間層來進(jìn)行資源的整合、優(yōu)化和調(diào)配，能使分布式資源更好地在系統(tǒng)運(yùn)行和市場中發(fā)揮作用。
虛擬電廠在支撐產(chǎn)業(yè)和電力市場發(fā)展方面同樣具有價(jià)值。虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈包括上游基礎(chǔ)資源、中游系統(tǒng)平臺和下游電力需求方，是帶動性強(qiáng)、參與主體多元的產(chǎn)業(yè)，通過虛擬電廠整合資源，能夠聯(lián)通產(chǎn)業(yè)鏈，培育多元市場主體，活躍電力市場交易。
02
應(yīng)與常規(guī)電廠同責(zé)同權(quán)
虛擬電廠依托數(shù)字平臺和智能通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對空間及主體上相對分散的分布式資源的聚合，并通過優(yōu)化控制策略實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一特性的虛擬實(shí)體，以其所具備的運(yùn)行靈活性和可調(diào)度性參與電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，成為新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要支撐，并作為市場主體參與市場交易。
所以，虛擬電廠首先應(yīng)是“電廠”，它是聚合分布式資源以滿足電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行需要的一種高級方式，代表其內(nèi)部成員主體參與系統(tǒng)運(yùn)行，通過優(yōu)化配置內(nèi)部資源以滿足電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行要求。因此，“可調(diào)度”是體現(xiàn)及衡量其系統(tǒng)價(jià)值的基本性能特征，也是其有別于通常意義的負(fù)荷聚合商的核心所在。
由于目前對虛擬電廠的技術(shù)意義、系統(tǒng)角色尚未達(dá)成普遍共識，個人認(rèn)為現(xiàn)在談虛擬電廠提速發(fā)展為時(shí)尚早。除了技術(shù)性問題需要進(jìn)一步研究探討，還需明確虛擬電廠應(yīng)如何參與調(diào)度運(yùn)行。統(tǒng)一調(diào)度是電力系統(tǒng)運(yùn)行的第一大事，必須從調(diào)度運(yùn)行管理角度來思考怎么用好資源、如何規(guī)劃虛擬電廠未來的發(fā)展。其中的關(guān)鍵點(diǎn)是：虛擬電廠在調(diào)度運(yùn)行上必須落到“實(shí)”處，應(yīng)具備常規(guī)電源的“可調(diào)度”特性。實(shí)現(xiàn)與常規(guī)電廠和電站同質(zhì)化管理，是虛擬電廠在調(diào)度運(yùn)行工作中最基本的訴求。目前大多數(shù)虛擬電廠還只是負(fù)荷聚合商等概念的變體，并未明確“責(zé)、權(quán)、利”的邊界。從新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的強(qiáng)烈需求看，虛擬電廠需要“實(shí)化”，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)與常規(guī)電廠同責(zé)同權(quán)，承擔(dān)系統(tǒng)平衡等責(zé)任，接受電網(wǎng)調(diào)度。相應(yīng)的，虛擬電廠資源聚合的地理范圍也有必要予以界定，否則，所期待的系統(tǒng)運(yùn)行成效難以實(shí)現(xiàn)。
從聚合的資源構(gòu)成看，當(dāng)前我國虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目主要以負(fù)荷側(cè)可調(diào)資源為主（工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)樓宇的空調(diào)負(fù)荷、蓄熱式電采暖、充換電設(shè)施等），具備“電廠”性質(zhì)的項(xiàng)目很少。山西的《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理實(shí)施方案》提出了一些明確的指標(biāo)性要求。例如，在調(diào)節(jié)容量及響應(yīng)時(shí)長方面，要求虛擬電廠初期調(diào)節(jié)容量不低于20兆瓦，且不低于其最大用電負(fù)荷的10%，具備持續(xù)參與響應(yīng)不小于2小時(shí)的能力等，具有一定的實(shí)操性，但仍局限于普通意義上的資源聚合商定位。
虛擬電廠是對系統(tǒng)內(nèi)點(diǎn)多面廣的分布式資源進(jìn)行聚合和優(yōu)化配置利用的高級方式。本質(zhì)上看，虛擬電廠不是一個“規(guī)劃”的概念，而是一個“運(yùn)行”的概念。虛擬電廠代表其（分布式的）內(nèi)部成員主體參與系統(tǒng)運(yùn)行，通過對內(nèi)部資源的優(yōu)化配置來滿足電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行要求。在此價(jià)值實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，衍生出適合其角色定位和價(jià)值作用的商業(yè)模式。
03
需要達(dá)成共識的幾個問題
虛擬電廠作為前沿技術(shù)以及新型電力系統(tǒng)中的新業(yè)態(tài)，已得到國家政策上的認(rèn)同，受到業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。但從商業(yè)化推廣應(yīng)用角度看，還存在著一些需要達(dá)成共識的問題，主要包括以下幾個方面：
一是關(guān)于虛擬電廠的系統(tǒng)角色定位問題。當(dāng)前政府文件中，原則性鼓勵虛擬電廠作為獨(dú)立市場主體參與市場交易。但由于有關(guān)規(guī)定缺乏對虛擬電廠系統(tǒng)運(yùn)行中角色定位的明確描述，“責(zé)、權(quán)、利”界定不清晰，其發(fā)展及運(yùn)營還存在不確定性。我們認(rèn)為，虛擬電廠首先必須是一個“電廠”，為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供支持是其價(jià)值所在，“可調(diào)度”應(yīng)作為體現(xiàn)其系統(tǒng)價(jià)值的基本性能要求。所以從政策概念上，建議不要把虛擬電廠與微電網(wǎng)、負(fù)荷聚合商、綜合能源服務(wù)商等概念等同起來。
二是關(guān)于運(yùn)行管理方面的技術(shù)要求問題。基于其“電廠”定位，有必要對虛擬電廠的整體性技術(shù)指標(biāo)提出具體要求，例如響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速率、精度等“外特性”指標(biāo)。同時(shí)，對虛擬電廠資源聚合的地理范圍，也有必要基于有利于系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理的原則予以界定。
三是要對虛擬電廠參與電力市場的主體身份予以明確。當(dāng)前“報(bào)量不報(bào)價(jià)”的“被動式”市場參與模式僅適用于負(fù)荷聚合商等用電負(fù)荷類主體。虛擬電廠應(yīng)具備一定的發(fā)電出力功能，在市場中等同于發(fā)電主體，可自主參與現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場以及容量市場等，以獲得更多的市場參與及價(jià)值兌現(xiàn)機(jī)會。
（作者系國網(wǎng)能源研究院原副院長；編輯整理：本刊實(shí)習(xí)記者王若溪）
