中國儲能網(wǎng)訊：近年來，隨著風(fēng)電、光伏等波動性可再生能源在電力系統(tǒng)中占比不斷攀升，電力系統(tǒng)固有的“剛性”調(diào)節(jié)能力面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
今年4月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）指出，“隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)和電力市場建設(shè)的加快推進，虛擬電廠的發(fā)展條件日益成熟、作用日益顯著、需求日益增長?！薄霸谙到y(tǒng)運行方面，可提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等多種調(diào)節(jié)服務(wù)?！?/span>
虛擬電廠作為一種創(chuàng)新性的資源聚合與協(xié)調(diào)管理模式，通過數(shù)字智能技術(shù)整合海量、分散、異構(gòu)的靈活性資源，能夠構(gòu)建起可集中響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令的“虛擬”實體，正日益成為優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、增強系統(tǒng)韌性的關(guān)鍵解決方案。
01
虛擬電廠的調(diào)節(jié)價值日益凸顯
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要依賴大型火電機組、抽水蓄能電站等提供調(diào)頻、調(diào)峰等調(diào)節(jié)能力，然而，在能源轉(zhuǎn)型加速期，這一模式遭遇諸多瓶頸。
其一，調(diào)節(jié)速度不足，大型機組爬坡速率相對有限，難以匹配風(fēng)光功率的分鐘級甚至秒級劇烈波動。其二，調(diào)節(jié)容量受限，系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源總量相對固定，難以滿足新能源高占比下日益增長的靈活性需求。其三，調(diào)節(jié)成本攀升、頻繁啟停加劇機組損耗，推高系統(tǒng)整體運行成本。其四，時空分布不均，調(diào)節(jié)資源分布與新能源出力、負荷中心在時空上往往不匹配。
那么相比于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，虛擬電廠的核心價值是什么？
上海交通大學(xué)教授劉東簡要指出，虛擬電廠充分利用分布式資源的聚合能力，使得其能夠在總體上表現(xiàn)出穩(wěn)定的出力，從而參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，滿足電力系統(tǒng)功率平衡的需求。
具體而言，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的進程中，虛擬電廠將海量、分散的分布式能源資源，如可調(diào)節(jié)負荷、分布式儲能、分布式電源等，通過先進的信息通信技術(shù)和智能控制算法整合為一。這種聚合模式釋放出遠超傳統(tǒng)單一調(diào)節(jié)設(shè)施的巨大調(diào)節(jié)容量，為電網(wǎng)提供了前所未有的削峰填谷潛力。
尤為關(guān)鍵的是，虛擬電廠賦予了電力系統(tǒng)卓越的快速響應(yīng)能力，大量可中斷負荷和儲能系統(tǒng)能夠在接收到調(diào)控指令后的秒級至分鐘級時間內(nèi)迅速作出反應(yīng)，或降低用電需求，或釋放存儲能量。這種“即插即用”的靈活性，使虛擬電廠成為提供快速調(diào)頻和爬坡能力等關(guān)鍵輔助服務(wù)的寶貴資源，極大地增強了電網(wǎng)應(yīng)對可再生能源出力波動和突發(fā)故障的韌性，保障了系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定。
在優(yōu)化系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性方面，虛擬電廠通過高效調(diào)用用戶側(cè)資源的響應(yīng)潛力，有效優(yōu)化了調(diào)節(jié)成本。這種基于需求響應(yīng)的調(diào)節(jié)方式，通常比投資新建昂貴的調(diào)峰電源（如燃氣輪機）或調(diào)用運行成本高昂的傳統(tǒng)機組（如燃油機組）進行調(diào)節(jié)更具經(jīng)濟效益。
可以說，虛擬電廠挖掘了用戶側(cè)資源的“沉睡價值”，以更低的邊際成本實現(xiàn)了系統(tǒng)平衡。
更進一步，虛擬電廠實現(xiàn)了源、網(wǎng)、荷、儲的深度協(xié)同。它并非簡單的資源疊加，而是基于實時電網(wǎng)狀態(tài)、電價信號、資源可用性和網(wǎng)絡(luò)約束信息，在局部區(qū)域乃至更廣范圍內(nèi)進行動態(tài)優(yōu)化調(diào)度，顯著提升整體電力系統(tǒng)的運行效率與可靠性。
在實踐方面，當前全國已有多地對虛擬電廠進行了有益嘗試。
面對近3年用電負荷年均增長超12%的壓力，武漢啟動虛擬電廠建設(shè)并已接入大量可靈活調(diào)節(jié)的資源，這些資源匯聚起來，最大調(diào)節(jié)能力已超過55.7萬千瓦。例如，蔚來能源已將其在武漢的約30個充換電站接入，可提供高達1.8萬千瓦的靈活調(diào)節(jié)能力。
“用電高峰時，我們就可以利用虛擬電廠削峰填谷保用電?！睋?jù)國網(wǎng)武漢供電公司營銷運營中心負管室主管彭伊伊介紹，虛擬電廠能有效減輕電網(wǎng)瞬時壓力，降低停電風(fēng)險。同時對企業(yè)而言，如果愿意配合調(diào)整用電錯峰生產(chǎn)，就能獲得實實在在的經(jīng)濟補貼。“有的企業(yè)一天獲得的錯峰補貼就能超過萬元?！?/span>
與此同時，虛擬電廠正在各地發(fā)揮關(guān)鍵作用。
上海市發(fā)展和改革委員會副主任朱明林此前曾指出，上海這樣一個用能總量大、對外依存度高的超大型城市，更加需要發(fā)展虛擬電廠來聚沙成塔，推動源網(wǎng)荷儲高效互動，有效破解資源瓶頸和保供調(diào)峰矛盾，有力支撐城市能源安全低碳轉(zhuǎn)型。
記者獲悉，截至2025年5月，國網(wǎng)上海市電力公司已實現(xiàn)37家虛擬電廠運營商接入，完成資源接入3692戶，申報可調(diào)節(jié)容量123.16萬千瓦，最大調(diào)用能力達70.43萬千瓦，容量相當于28萬戶居民用電負荷。
作為東部沿海地區(qū)首個新能源裝機過億的省份，山東省打造了國內(nèi)首個現(xiàn)貨市場模式下的省級虛擬電廠服務(wù)中心，正全面塑造虛擬電廠發(fā)展的“齊魯樣板”。2024年4月，隨著《山東電力市場規(guī)則（試行）》出臺，虛擬電廠在當?shù)乇幻鞔_賦予獨立市場主體地位，可參與電能量市場、輔助服務(wù)市場和需求響應(yīng)。緊接著，山東省的虛擬電廠市場主體迎來爆發(fā)式增長，從2024年首批8家到2025年4月的20家，聚合容量274.8萬千瓦、調(diào)節(jié)能力55萬千瓦。
國網(wǎng)湖北省電力有限公司數(shù)據(jù)顯示，2024年，湖北虛擬電廠參與調(diào)峰（填谷）輔助服務(wù)市場交易28次，累計調(diào)節(jié)電量3001.48萬千瓦時，這些電力可供上萬戶家庭用一年。目前，湖北電力調(diào)控中心累計接入虛擬電廠35家，共接入用戶2248戶，可調(diào)資源包括電動汽車充電樁、鐵塔基站、空調(diào)、工業(yè)負荷等20余類，總體報裝容量2057.68萬千瓦，累計驗證雙向調(diào)節(jié)能力253.69萬千瓦，接入及調(diào)節(jié)規(guī)模全國領(lǐng)先。
02
優(yōu)化調(diào)節(jié)能力關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新
虛擬電廠的核心競爭力，在于能否像傳統(tǒng)電廠一樣“聽話”。
早在2023年5月，深圳虛擬電廠首次基于5G專用切片技術(shù)實現(xiàn)了虛擬電廠參與南方區(qū)域調(diào)頻技術(shù)驗證，其將分散的充電樁、空調(diào)、儲能設(shè)備整合為“虛擬機組”，在電網(wǎng)頻率波動時，1秒內(nèi)完成本地頻率變化監(jiān)視和功率調(diào)節(jié)?！邦A(yù)計2025年底可常態(tài)化參與南方區(qū)域調(diào)頻市場?！蹦戏诫娋W(wǎng)科學(xué)研究院新型電力系統(tǒng)研究所一級項目經(jīng)理趙文猛表示。
《指導(dǎo)意見》提出，加強虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。開展虛擬電廠資源聚合、調(diào)節(jié)能力、智慧調(diào)控、交易輔助決策、安全穩(wěn)定及評估檢測等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推進智能量測與通信技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，支撐實現(xiàn)分散資源廣泛感知、精準響應(yīng)、高速互聯(lián)，持續(xù)提升虛擬電廠調(diào)節(jié)性能和運行控制水平。
虛擬電廠實現(xiàn)高效調(diào)節(jié)能力優(yōu)化，高度依賴一系列核心技術(shù)的融合與突破。
資源精準感知與動態(tài)建模技術(shù)解決了分布式資源“看不見、控不準”的難題，為精細化調(diào)度奠定數(shù)據(jù)基石。依托廣域部署的智能量測裝置、物聯(lián)網(wǎng)傳感器，該技術(shù)可實時采集海量分散資源的運行狀態(tài)、物理特性及環(huán)境參數(shù)。通過大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法對資源的可調(diào)潛力、響應(yīng)行為進行精準預(yù)測與建模，構(gòu)建動態(tài)更新的“資源畫像”。
多時空尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度則像決策中樞，采用“集中優(yōu)化+邊緣自治”的分層架構(gòu)，基于負荷、新能源預(yù)測及市場電價，利用高級優(yōu)化算法制定最優(yōu)調(diào)度計劃，最大化市場收益并滿足電網(wǎng)約束。
此外，安全可靠通信與信息交互技術(shù)則通過高速、低延時、高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)海量資源與控制中心、電網(wǎng)調(diào)度的雙向?qū)崟r連接，并應(yīng)用加密認證、區(qū)塊鏈等技術(shù)，確保指令傳輸?shù)陌踩院陀脩魯?shù)據(jù)的隱私保護。
值得一提的是，目前虛擬電廠技術(shù)還開發(fā)支持參與多類型電力市場的交易決策模型，為公平透明的市場定價和結(jié)算提供依據(jù)。
記者了解到，由深圳虛擬電廠管理中心和南方電網(wǎng)科研院系統(tǒng)所聯(lián)合研發(fā)的虛擬電廠調(diào)控管理云平臺及“瀚海”系列國產(chǎn)化自主可控產(chǎn)品，能夠覆蓋加密芯片、安全通信模組、智能終端和測試裝置，解決了虛擬電廠并網(wǎng)的多項技術(shù)難題，為虛擬電廠技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用提供了一體化解決方案。
在上海，虛擬電廠可控制樓宇空調(diào)的秒級響應(yīng)。據(jù)國家電網(wǎng)公司消息，近日，國網(wǎng)上海浦東供電公司和營服中心通過上海市虛擬電廠運管平臺向上海電力大學(xué)虛擬電廠運營平臺下發(fā)削峰指令，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，校園內(nèi)2棟樓的空調(diào)相應(yīng)調(diào)整了溫度和風(fēng)速，并在50秒內(nèi)降低了約300千瓦的空調(diào)負荷。本次虛擬電廠響應(yīng)測試持續(xù)1小時，參與測試的辦公室和教室內(nèi)平均溫度僅上升1.5攝氏度，樓內(nèi)師生無任何不適感受。
“目前校區(qū)樓宇空調(diào)已具備秒級精準響應(yīng)的能力?！眹W(wǎng)上海浦東供電公司工作人員介紹，“我們自主研發(fā)的虛擬電廠多時間尺度優(yōu)化調(diào)度模型可以將負荷指令分解為各空調(diào)機組的水溫、風(fēng)速調(diào)節(jié)指令，遠程調(diào)節(jié)校區(qū)988臺多聯(lián)機空調(diào)機組在10秒內(nèi)完成相應(yīng)操作，以80%以上的精準度來匹配電網(wǎng)的削峰填谷需求?！?/span>
技術(shù)突破，標準先行。
《指導(dǎo)意見》提出，推動虛擬電廠標準規(guī)范體系建設(shè)，建立健全虛擬電廠全環(huán)節(jié)標準體系。加快推動虛擬電廠聚合響應(yīng)、并網(wǎng)調(diào)控、智能計量、數(shù)據(jù)交互、安全防護等技術(shù)標準的立項、編制與發(fā)布。對行業(yè)亟需但標準尚未覆蓋的領(lǐng)域，應(yīng)通過技術(shù)指引等政策性文件先行規(guī)范。結(jié)合發(fā)展實際修訂已發(fā)布標準中的不適應(yīng)條款，增強標準的適用性。
針對現(xiàn)有虛擬電廠標準、規(guī)范缺失的現(xiàn)狀，南方電網(wǎng)公司成立了新型電力系統(tǒng)負荷側(cè)資源靈活調(diào)控技術(shù)標準化工作組，發(fā)布了南方電網(wǎng)虛擬電廠領(lǐng)域首個技術(shù)標準，聯(lián)合南網(wǎng)總調(diào)編制《南方電網(wǎng)虛擬電廠并網(wǎng)調(diào)度服務(wù)手冊》《南方電網(wǎng)虛擬電廠并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議》等系列規(guī)范性文件，這些標準方案明確統(tǒng)一了資源接入?yún)f(xié)議與調(diào)度規(guī)則，能夠有效推動分散資源聚合發(fā)力。
03
因地制宜破解瓶頸問題
盡管當前已步入發(fā)展快車道，但虛擬電廠在充分發(fā)揮調(diào)節(jié)能力優(yōu)化潛力方面仍存瓶頸，如何深入了解用戶端的負荷特性、生產(chǎn)計劃和用電設(shè)備，以及如何優(yōu)化負荷分類、組合和運營以實現(xiàn)最大化收益，這些都是行業(yè)需要解決的問題。
資源聚合廣度與深度不足也是當前虛擬電廠優(yōu)化調(diào)節(jié)能力需要發(fā)力的一大方向。當前大量具備調(diào)節(jié)潛力的分布式資源，尤其是中小型工商業(yè)負荷、戶用儲能、電動汽車等資源的接入，面臨技術(shù)、標準、成本、用戶意愿等多重壁壘；對于已接入資源，虛擬電廠的實際可調(diào)用率、響應(yīng)可靠性和持續(xù)性也有待提高，其中特性差異大、通信協(xié)議多樣、響應(yīng)行為復(fù)雜等問題更是對平臺技術(shù)提出了極高要求。
此外，虛擬電廠的完善之路還存在精準感知與預(yù)測、協(xié)同控制與優(yōu)化、信息安全與信任機制等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，而且當前各地相關(guān)標準規(guī)范體系尚未統(tǒng)一，在資源接入、通信協(xié)議、信息模型、交互接口、性能測試、安全防護等方面缺乏全國統(tǒng)一、行業(yè)公認的技術(shù)標準和規(guī)范，制約了不同虛擬電廠間、虛擬電廠與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)間的互聯(lián)互通和資源大規(guī)模跨域流動共享。
“當前，我國虛擬電廠在優(yōu)化調(diào)節(jié)能力方面已取得顯著進展，但仍處于發(fā)展的關(guān)鍵成長期，面臨著機制、技術(shù)、市場、規(guī)模等多重挑戰(zhàn)。未來發(fā)展的核心在于，以健全的市場機制為核心驅(qū)動力，以統(tǒng)一的標準規(guī)范為互聯(lián)基礎(chǔ)，以持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新為關(guān)鍵支撐，以創(chuàng)新的商業(yè)模式為活力源泉，最終實現(xiàn)分布式靈活性資源調(diào)節(jié)能力在廣度、深度和價值上的全面躍升?！睒I(yè)內(nèi)專家指出。
在《指導(dǎo)意見》及相關(guān)政策文件的規(guī)劃引導(dǎo)下，各責任主體還需協(xié)同發(fā)力，充分釋放虛擬電廠優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的巨大潛力。
我國幅員遼闊、資源分布復(fù)雜，因地制宜開展虛擬電廠的建設(shè)尤為重要。
對此，《指導(dǎo)意見》提出，積極推動虛擬電廠因地制宜發(fā)展，省級主管部門要結(jié)合本地區(qū)實際制定虛擬電廠發(fā)展方案，在發(fā)展規(guī)模、業(yè)務(wù)類型、運營模式、技術(shù)要求等方面作出安排，針對省級、地市級電力調(diào)節(jié)需要，培育不同特點的虛擬電廠主體，完善虛擬電廠發(fā)展體系，圍繞聚合分散電力資源、增強靈活調(diào)節(jié)能力、減小供電缺口、促進新能源消納等場景加快推進虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展。
同時，技術(shù)的發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)的支撐，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院副院長郭琦認為，應(yīng)持續(xù)開展虛擬電廠技術(shù)攻關(guān)，聯(lián)合各方力量，深度融合信息技術(shù)、新能源、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保5大新興產(chǎn)業(yè)，和人工智能、未來網(wǎng)絡(luò)、新型儲能3大未來產(chǎn)業(yè)，打造虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈、價值鏈，共建虛擬電廠百花齊放的生態(tài)，引領(lǐng)數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)鏈提質(zhì)升級，激活新質(zhì)生產(chǎn)力。
可以預(yù)見，隨著政策環(huán)境的持續(xù)完善、關(guān)鍵技術(shù)的加速突破、市場機制的日益成熟以及商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新，虛擬電廠必將從“示范盆景”成長為支撐新型電力系統(tǒng)安全、高效、低碳、靈活運行的“參天大樹”。其構(gòu)建的這張無形而強大的“柔性調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)”，將成為保障能源轉(zhuǎn)型平穩(wěn)推進、實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標不可或缺的核心基礎(chǔ)設(shè)施，為構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)貢獻至關(guān)重要的調(diào)節(jié)力量。虛擬電廠的發(fā)展，標志著電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷一場深刻的柔性化、智能化革命，其深遠影響或?qū)⒅厮芪磥砟茉锤窬帧?/span>
