中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：虛擬電廠（Virtual Power Plant, VPP）是一種通過先進(jìn)的信息通信技術(shù)和能源管理手段，將分散的分布式能源資源（如分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等）聚合起來，形成一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)、高效運(yùn)行的電力系統(tǒng)參與主體。
中國最早的虛擬電廠示范項(xiàng)目主要集中在江蘇、冀北等地，目前這些項(xiàng)目仍在運(yùn)行，并在技術(shù)升級和市場參與方面取得了進(jìn)展。早期虛擬電廠運(yùn)行狀況：
01
江蘇“源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)”（2017年）
2017年5月投運(yùn)，被稱為當(dāng)時(shí)“世界最大虛擬電廠”，主要用于應(yīng)對特高壓直流故障導(dǎo)致的電力缺口，通過聚合可中斷負(fù)荷實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)。現(xiàn)在仍作為江蘇電網(wǎng)的重要調(diào)峰手段，參與需求響應(yīng)和輔助服務(wù)。后續(xù)升級為更智能的虛擬電廠平臺(tái)，整合分布式光伏、儲(chǔ)能等資源。2024年江蘇虛擬電廠可調(diào)節(jié)容量已超600MW，常態(tài)化參與電力市場。
02
國網(wǎng)冀北虛擬電廠（2019年）
國內(nèi)首個(gè)成熟運(yùn)行的虛擬電廠示范項(xiàng)目，參與華北輔助服務(wù)市場，服務(wù)北京冬奧綠電供應(yīng)。
現(xiàn)在持續(xù)擴(kuò)展資源類型，包括風(fēng)電、儲(chǔ)能、工業(yè)負(fù)荷等。2024年冀北虛擬電廠仍作為華北電網(wǎng)調(diào)頻重要力量，并探索電動(dòng)重卡V2G等新場景。
03
深圳虛擬電廠（2022年）
早期以充電樁、商業(yè)樓宇空調(diào)負(fù)荷為主，2022年建成管理平臺(tái)?，F(xiàn)在可調(diào)節(jié)容量超750MW，充換電設(shè)施占比最高（如特來電聚合5400MW資源）。且可以參與廣東電力現(xiàn)貨市場，實(shí)現(xiàn)秒級調(diào)峰響應(yīng)。
04
山西虛擬電廠（2023年）
全國首個(gè)以現(xiàn)貨模式運(yùn)營的虛擬電廠，2023年9月啟動(dòng)交易?，F(xiàn)在聚合容量突破200萬千瓦，最大可調(diào)負(fù)荷25.63萬千瓦。
采用“分時(shí)價(jià)格+紅利分享”模式，用戶收益顯著（如風(fēng)行測控獲紅利135萬元）。早期項(xiàng)目從單純負(fù)荷控制轉(zhuǎn)向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同，技術(shù)升級AI預(yù)測精度提升至95%。其市場機(jī)制是從政府補(bǔ)貼轉(zhuǎn)向電力現(xiàn)貨交易，需求響應(yīng)補(bǔ)償波動(dòng)大，其盈利模式仍不穩(wěn)定。
早期項(xiàng)目面臨“聚而不合”，主要是接入標(biāo)準(zhǔn)問題，現(xiàn)在相關(guān)單位推動(dòng)IEEE 2030.5等協(xié)議解決標(biāo)準(zhǔn)接口。
對于現(xiàn)在虛擬電廠，首先是資源聚合與優(yōu)化調(diào)度技術(shù)，由于電源是分布式資源接入，例如整合光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、柔性負(fù)荷（如空調(diào)、工業(yè)可中斷負(fù)荷）等異構(gòu)資源，同時(shí)要這些資源的經(jīng)濟(jì)性，即收益最大化、以及電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰穩(wěn)定性、有些項(xiàng)目必須考慮碳排放等目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)態(tài)調(diào)度。高精度預(yù)測分布式發(fā)電出力（如風(fēng)光功率預(yù)測）和負(fù)荷需求，支撐調(diào)度決策的“多目標(biāo)優(yōu)化算法”預(yù)測技術(shù)比較關(guān)鍵。其次是信息通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（ICT），依賴5G、光纖、電力載波等低時(shí)延、高可靠通信技術(shù)，遵循IEC 61850、OpenADR等標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互雙向通信網(wǎng)絡(luò)，采用邊緣計(jì)算與云計(jì)算邊緣節(jié)點(diǎn)處理本地快速響應(yīng)（如毫秒級控制），云端進(jìn)行全局優(yōu)化。再就是采用智能控制與協(xié)調(diào)管理技術(shù)分層控制架構(gòu)，有本地控制，設(shè)備級自主響應(yīng)（如儲(chǔ)能充放電）。然后是集中控制，虛擬電廠中樞統(tǒng)一決策，策略是分布式控制，多代理系統(tǒng)（MAS）實(shí)現(xiàn)去中心化協(xié)同，通過價(jià)格激勵(lì)或直接控制調(diào)節(jié)用戶側(cè)負(fù)荷實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)（DR）。最終實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的價(jià)值是通過市場參與模式，支持能量市場、輔助服務(wù)市場（如調(diào)頻、備用）、容量市場等。可進(jìn)一步采取區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)（P2P）電力交易、綠證追溯，提升透明度和信任，動(dòng)態(tài)競價(jià)策略基于博弈論或機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化報(bào)價(jià)策略。從能源管理與虛擬化技術(shù)，可以利用數(shù)字孿生來構(gòu)建虛擬電廠的數(shù)字映射，實(shí)時(shí)仿真和優(yōu)化運(yùn)行。通過軟件靈活配置資源功能，軟件定義電網(wǎng)（SDG），適應(yīng)不同場景需求。
虛擬電廠的安全與可靠性技術(shù)依賴于網(wǎng)絡(luò)安全，防御網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)篡改、拒絕服務(wù)攻擊等技術(shù)也比較關(guān)鍵，確保數(shù)據(jù)隱私，國外普遍采用Resilience，用以增強(qiáng)通信中斷時(shí)具備本地自治能力，避免系統(tǒng)崩潰。目前積極采用人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測、故障診斷、動(dòng)態(tài)定價(jià)等，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，用以分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，優(yōu)化聚合策略。其應(yīng)用在削峰填谷，即通過儲(chǔ)能和負(fù)荷調(diào)節(jié)平衡電網(wǎng)供需。如此可以對可再生能源消納，緩解風(fēng)光波動(dòng)性，提升綠電滲透率。同時(shí)可以在災(zāi)害場景下作為微電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，起到應(yīng)急支持的作用。
目前虛擬電廠普遍存在的問題是技術(shù)融合，將AI、區(qū)塊鏈與能源系統(tǒng)的深度結(jié)合。今年國家大力支持，其政策與標(biāo)準(zhǔn)正在逐步完善，但是仍然需需完善市場準(zhǔn)入機(jī)制和利益分配規(guī)則。規(guī)?；瘧?yīng)用仍需要探索應(yīng)用，跨區(qū)域、跨能源品種的虛擬電廠生態(tài)構(gòu)建存在挑戰(zhàn)與發(fā)展的趨勢。
總體來看，這些早期虛擬電廠仍在運(yùn)行并逐步規(guī)模化，但需進(jìn)一步解決市場機(jī)制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題以提升經(jīng)濟(jì)性。虛擬電廠是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心載體，其技術(shù)發(fā)展將加速電力系統(tǒng)向低碳化、智能化轉(zhuǎn)型。
