中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著能源轉(zhuǎn)型深入伴隨著新能源高比例接入電網(wǎng)，帶來(lái)巨大調(diào)峰調(diào)頻壓力，虛擬電廠應(yīng)運(yùn)而生。
虛擬電廠是一種新型電力系統(tǒng)，可對(duì)大規(guī)模新能源電力進(jìn)行高效利用，是電力行業(yè)未來(lái)極具潛力的發(fā)展方向。
延展閱讀：新型電力系統(tǒng)：產(chǎn)業(yè)鏈格局梳理
虛擬電廠既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷，是新時(shí)期需求側(cè)管理的重要載體。
咨詢(xún)機(jī)構(gòu)P&S預(yù)計(jì)，全球虛擬電廠市場(chǎng)將從2016年的1.92億美元增長(zhǎng)至2023年的11.88億美元，年均復(fù)合增率超30%。
我國(guó)虛擬電廠尚處于初期發(fā)展階段，供需兩側(cè)發(fā)展空間廣闊。
虛擬電廠示意圖：
圖片資料來(lái)源：國(guó)網(wǎng)上海經(jīng)研院
虛擬電廠行業(yè)概覽
山西省能源局印發(fā)《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，明確虛擬電廠的類(lèi)型、入市流程、技術(shù)規(guī)范、運(yùn)營(yíng)模式等。
《方案》對(duì)虛擬電廠（VPP）的定義為：將不同空間的可調(diào)節(jié)負(fù)荷、儲(chǔ)能側(cè)和電源側(cè)等一種或多種資源聚合起來(lái)，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)，是一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商。
“虛擬”是指其沒(méi)有實(shí)體電廠的存在形式；“電廠”是指其具有電廠的某些屬性，如提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)、參與電力市場(chǎng)并獲得收益等。
虛擬電廠的核心為“通信”和“聚合”。
通過(guò)5G通信技術(shù)、人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等先進(jìn)技術(shù)，將分布式電源（DG）、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)等分散在電網(wǎng)的分布式供能（DER）聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。
實(shí)現(xiàn)電源側(cè)的多能互補(bǔ)、負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，達(dá)成與常規(guī)發(fā)電廠類(lèi)似的效果。
而在物理空間上，并不需要真正建造一個(gè)發(fā)電廠。
虛擬電廠強(qiáng)調(diào)“聚合”的概念，在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用能源管理系統(tǒng)將分散的發(fā)/用電主體整合為一個(gè)虛擬的可控集合體。
虛擬電廠最具吸引力的功能就在于能夠聚合多種類(lèi)型的分布式資源參與電力市場(chǎng)運(yùn)行。
以風(fēng)能和太陽(yáng)能為代表的新能源具有顯著的間歇性和強(qiáng)隨機(jī)波動(dòng)性，以此為一次能源的發(fā)電方式不僅會(huì)將這些特性繼承下來(lái)，還會(huì)隨時(shí)空范圍的變化產(chǎn)生規(guī)律性改變。
因此，若將單一形式的多臺(tái)新能源發(fā)電機(jī)組規(guī)模化地接入大電網(wǎng)，將產(chǎn)生較嚴(yán)重的系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題，這將是制約新能源電力大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的瓶頸。
虛擬發(fā)電廠提供的新能源電力與傳統(tǒng)能源和儲(chǔ)能裝置集成的模式，能夠在智能協(xié)同調(diào)控和決策支持下對(duì)大電網(wǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的電力輸出特性，為新能源電力的安全高效利用開(kāi)辟了新路徑。
圖片資料來(lái)源：住友電工
作為儲(chǔ)能的商業(yè)模式之一，虛擬電廠通過(guò)分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，主要由發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能設(shè)備、通信系統(tǒng)三部分構(gòu)成，是聚合優(yōu)化“源—網(wǎng)—荷”清潔低碳發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動(dòng)商業(yè)模式。
虛擬電廠在終端用戶(hù)、分布式電源、電網(wǎng)和能源服務(wù)商各個(gè)環(huán)節(jié)都能產(chǎn)生收益，在虛擬電廠的聚合下，企業(yè)、居民等用戶(hù)均可參與電力市場(chǎng)交易，包括中長(zhǎng)期市場(chǎng)和實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。
虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈
虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)由上游基礎(chǔ)資源、中游系統(tǒng)平臺(tái)、下游電力需求方構(gòu)成。
圖片資料來(lái)源：閃訊邊緣云、國(guó)元證券
上游基礎(chǔ)資源
上游基礎(chǔ)資源主要包括可調(diào)負(fù)荷、分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備。
可調(diào)負(fù)荷的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域主要包括工業(yè)、建筑和居民等。
中游系統(tǒng)平臺(tái)
中游資源聚合商主要依靠互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等，整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來(lái)自各層面的數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)虛擬電廠的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制能力，是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有望成為電力行業(yè)生態(tài)的主角。
隨著分布式能源種類(lèi)和數(shù)量越來(lái)越多，分布空間越來(lái)越廣，部分聚合商最終將成為一種跨種類(lèi)、廣域的源網(wǎng)荷儲(chǔ)集成商，在電力行業(yè)發(fā)揮舉足輕重的作用。
下游電力需求方
產(chǎn)業(yè)鏈下游為電力需求方，由電網(wǎng)公司、售電公司和大用戶(hù)構(gòu)成。
電網(wǎng)公司作為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，是電力市場(chǎng)的重要買(mǎi)方。售電公司包括獨(dú)立售電公司、擁有配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)權(quán)的售電公司和電網(wǎng)領(lǐng)域的售電公司。大用戶(hù)主要指B端可直接參與電力批發(fā)市場(chǎng)交易的工商業(yè)電力大用戶(hù)。
發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)公司、電力用戶(hù)多方受益。發(fā)電企業(yè)可提升存量機(jī)組利用效率；電網(wǎng)公司可提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平；為電力用戶(hù)提供便捷參與的技術(shù)手段、市場(chǎng)化參與的渠道和可持續(xù)的商業(yè)模式。
虛擬電廠市場(chǎng)格局
虛擬電廠作為資本、資源和技術(shù)高度密集型行業(yè)，具有一定進(jìn)入壁壘。
由于行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，吸引了眾多領(lǐng)域企業(yè)入局，企業(yè)類(lèi)型多樣，但市場(chǎng)集中度不高，競(jìng)爭(zhēng)較為激烈。
虛擬電廠在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展較為成熟，已有一些可供借鑒的小規(guī)模示范項(xiàng)目。
自2001年起，歐洲各國(guó)就開(kāi)始開(kāi)展以集成中小型分布式發(fā)電單元為主要目標(biāo)的虛擬發(fā)電廠研究項(xiàng)目。
參與的國(guó)家包括德國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)、丹麥等?，F(xiàn)已實(shí)施的虛擬電廠項(xiàng)目有德國(guó)卡塞爾大學(xué)太陽(yáng)能供應(yīng)技術(shù)研究所的試點(diǎn)項(xiàng)目、歐盟虛擬燃料電池電廠項(xiàng)目、歐盟FENIX項(xiàng)目等。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，具有開(kāi)展虛擬電廠業(yè)務(wù)的企業(yè)有先天優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前示范項(xiàng)目主力，如國(guó)網(wǎng)信通、國(guó)電南瑞、遠(yuǎn)光軟件等。
國(guó)網(wǎng)通信已落地虛擬電廠示范項(xiàng)目，在天津市濱海新區(qū)惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)構(gòu)建虛擬電廠系統(tǒng)，裝容量75MW，可調(diào)負(fù)荷36MW。未來(lái)計(jì)劃在北京、上海、江蘇、湖南、湖北等區(qū)域構(gòu)建體量更大的虛擬電廠系統(tǒng)。
國(guó)電南瑞在虛擬電廠上形成了完備的技術(shù)和產(chǎn)品系列，可靈活支持市場(chǎng)上多種新商業(yè)模式，優(yōu)勢(shì)在于豐富的電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)。
當(dāng)前各大公司正加速進(jìn)入數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)。一方面，以華為、中興通訊、工業(yè)富聯(lián)等為代表的科技型企業(yè)紛紛通過(guò)設(shè)立獨(dú)立部門(mén)或子公司形式入局?jǐn)?shù)字能源領(lǐng)域；另一方面，傳統(tǒng)能源企業(yè)相繼組建數(shù)字化公司，加快能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
智慧能源和IT領(lǐng)域方案提供商主要包括恒實(shí)科技、華為、易事特、金智科技、科陸電子等。
恒實(shí)科技全程參與冀北電力公司虛擬電廠建設(shè)，在虛擬電廠規(guī)則制定、用戶(hù)協(xié)議簽訂、智能終端安裝與調(diào)試和和市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)方面具備豐富運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
新能源、新型儲(chǔ)能等領(lǐng)域企業(yè)也開(kāi)展虛擬電廠技術(shù)研發(fā)和布局，如天楹股份、電享科技、國(guó)能日新等。
國(guó)能日新虛擬電廠智慧運(yùn)營(yíng)管理系系統(tǒng)：
圖片資料來(lái)源：國(guó)能日新
目前國(guó)內(nèi)已有成功獲利的虛擬電廠項(xiàng)目出現(xiàn)。
2022年5月20日，部署于國(guó)電投深圳能源發(fā)展有限公司的虛擬電廠平臺(tái)發(fā)出指令，調(diào)度尚呈新能源蛤地智能充電站將50千瓦時(shí)電量從0時(shí)轉(zhuǎn)移至4時(shí)。
根據(jù)5月26日廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)數(shù)據(jù)，深圳能源通過(guò)此次試驗(yàn)獲利，平均度電收益0.274元，成為我國(guó)首個(gè)虛擬電廠調(diào)度用戶(hù)負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)盈利的案例。
此外，上海、江蘇、河北等地也已開(kāi)始虛擬電廠的試點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)行。
國(guó)內(nèi)部分虛擬電廠項(xiàng)目：
近年來(lái)，為適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局出臺(tái)系列政策推動(dòng)完善全國(guó)統(tǒng)一的電力市場(chǎng)體系，支持培育多元競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)主體，鼓勵(lì)虛擬電廠參與電力市場(chǎng)交易及系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。
《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》（發(fā)改能源〔2022〕210號(hào)）等多個(gè)政策文件均提出，我國(guó)將完善新型電力系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行機(jī)制，完善適應(yīng)可再生能源局域深度利用和廣域輸送的電網(wǎng)體系，健全適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的市場(chǎng)機(jī)制，完善靈活性電源建設(shè)和運(yùn)行機(jī)制，并開(kāi)展各類(lèi)資源聚合的虛擬電廠示范。
