提起電廠，很多人會想到這樣的場景——火電廠里冒著水蒸氣的冷卻塔、風電廠中高聳的風機、光伏電站一排排光伏板······但您聽說過“虛擬電廠”嗎？
??今年夏季，國內(nèi)多地出現(xiàn)極端高溫天氣，疊加經(jīng)濟復蘇等因素，全國用電負荷快速增長。再看供電端，可再生能源發(fā)電在全國電力供應中的比重不斷上升，但風、光等可再生能源發(fā)電波動性、間歇性較強的問題仍待突破。如何保障穩(wěn)定的電力供應？虛擬電廠進入人們的視野。
啥是“虛擬電廠”？
——看不見也摸不著，是一套依托于數(shù)字信息技術(shù)的能源管理系統(tǒng)。
??談及虛擬電廠，可追溯至中國的電力體制改革。
??據(jù)了解，上世紀90年代，國內(nèi)電力供應實行電力需求側(cè)管理，主要通過行政手段實行計劃用電。進入本世紀以來，電力需求側(cè)管理逐步演變?yōu)殡娏π枨髠?cè)響應，即根據(jù)電力市場供需情況調(diào)節(jié)電力。而電廠的主要功能之一，就是通過調(diào)節(jié)電力負荷來確保電力穩(wěn)定。
??據(jù)專家介紹，過去，用戶用電需求波動時主要靠供應側(cè)調(diào)節(jié)來平息，而能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力提出了新要求。當前，中國正加快建設新型電力系統(tǒng)，其核心就在于推進可再生能源大規(guī)模、高比例發(fā)電。但可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)帶來的不穩(wěn)定性等問題也較為突出，傳統(tǒng)供應側(cè)的調(diào)節(jié)能力較難平滑風、光發(fā)電的波動性。這時候，依托數(shù)字化技術(shù)平臺、不受物理空間限制的虛擬電廠就展現(xiàn)出穩(wěn)定電力供應的潛力。
??顧名思義，虛擬電廠看不見也摸不著。與傳統(tǒng)電廠不同，它不燒煤，也沒有廠房，是一套依托于數(shù)字信息技術(shù)的能源管理系統(tǒng)。
??專家表示，虛擬電廠不用實體設備發(fā)電，而是聚合各類用電負荷，實現(xiàn)電力負荷的組合、分析、優(yōu)化和調(diào)度。一方面，虛擬電廠所聚合的各類用電負荷要“可調(diào)節(jié)”，比如辦公樓里的空調(diào)、公共交通用電等；另一方面，它以數(shù)字化技術(shù)為支撐，將不同空間的用電負荷整合起來，實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，從而起到穩(wěn)定電力供應的作用。
??“除了可調(diào)節(jié)負荷，虛擬電廠還能對分布式電源、儲能、電動汽車等各類分布式資源進行聚合管理和優(yōu)化控制。簡單來說，就是將不同類型的分布式資源‘聚沙成塔’，相當于建了一個云端電廠?！?/span>某業(yè)內(nèi)人士表示。
虛擬電廠咋運作？
——根據(jù)市場電力供需情況，上游電力經(jīng)由中游的數(shù)字化平臺統(tǒng)一調(diào)配，再分配給下游需求方。
??如果將整個產(chǎn)業(yè)鏈展開，虛擬電廠可分為上游的電力供應、中游的電力管理和下游的電力應用三大板塊。據(jù)介紹，虛擬電廠的運作，就是根據(jù)市場的電力供需情況，將上游的電力經(jīng)由中游的數(shù)字化平臺統(tǒng)一調(diào)配，再分配給下游的需求方。
??從上游供電看，虛擬電廠不具有實際存在的電廠形式，但具有電廠的功能。那么，建立在“云上”的虛擬電廠，電從哪兒來？
??“虛擬電廠的電力來源可以分為兩大類。”專家表示，一類是其聚合的分布式電源、儲能、電動車等向電網(wǎng)提供的富余電力；另一類是虛擬電廠通過控制其聚合的可調(diào)節(jié)負荷，削減用電高峰時的電力需求，所節(jié)省的部分等效于向電網(wǎng)提供了電力。
??同樣具備調(diào)峰、調(diào)頻功能，虛擬電廠的調(diào)節(jié)效率遠高于傳統(tǒng)的供應側(cè)調(diào)節(jié)。張曉萱告訴記者，傳統(tǒng)煤電機組增減出力的響應時間較長，參與調(diào)峰受爬坡速率的限制。一般來說，一臺煤電機組從最小出力到額定出力需要1到2個小時。而虛擬電廠聚合的儲能、可調(diào)節(jié)負荷等資源響應速度可達到分鐘級甚至秒級，顯然快于前者。
??不僅如此，虛擬電廠在穩(wěn)定電力供應方面還呈現(xiàn)出更高的經(jīng)濟性。以往在出現(xiàn)較大用電負荷時，供應側(cè)的調(diào)節(jié)方式往往是擴建電廠、調(diào)動備用電源、加強有序用電管理等。而虛擬電廠通過降低用電側(cè)負荷來保障用電穩(wěn)定，不會對居民、工商業(yè)用電產(chǎn)生過大影響，成本更低，對環(huán)境也更友好。
??國家電網(wǎng)的一項測算顯示，同樣為了維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定，傳統(tǒng)火電廠如果要建設煤電機組來實現(xiàn)經(jīng)營區(qū)域內(nèi)電力削峰填谷，以滿足5%的峰值負荷需求即最大用電需求計算，需投入電廠及配套電網(wǎng)建設成本約4000億元；如果借助虛擬電廠來實現(xiàn)同樣的功能，其建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)僅需投資500億元至600億元，成本遠低于前者。
發(fā)展機制仍待完善
——推動虛擬電廠大規(guī)模發(fā)展還需進一步明確其盈利機制，并協(xié)調(diào)好供電側(cè)等多方關(guān)系。
??業(yè)內(nèi)人士分析，虛擬電廠近來關(guān)注度高漲，一方面源于極端天氣等因素催生的用電需求，另一方面，儲能、新能源汽車等相關(guān)技術(shù)的成熟讓虛擬電廠得以獲取更多電力資源。此外，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等手段，虛擬電廠能較為精準地預測可再生能源的發(fā)電情況，避免“棄風棄光”現(xiàn)象，節(jié)省電力資源的同時也能實現(xiàn)其在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。
??不過，和傳統(tǒng)電廠一樣，虛擬電廠的運作還要考慮一個關(guān)鍵問題——如何盈利？
??專家表示，國內(nèi)的虛擬電廠主要通過參與輔助服務市場和需求側(cè)響應來賺取一定費用。前者指為電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)等提供服務，后者則是根據(jù)電網(wǎng)需求，調(diào)整用電側(cè)的使用情況?？傮w看，目前國內(nèi)的虛擬電廠盈利模式較為單一，激勵機制還不夠。
??據(jù)悉，在虛擬電廠布局較早的部分歐洲國家，當?shù)靥摂M電廠可通過向發(fā)電企業(yè)提供電力規(guī)劃和技術(shù)支持等獲取服務費，或幫助發(fā)電企業(yè)接入電網(wǎng)完成電力交易后收取部分費用。業(yè)內(nèi)人士認為，參照部分歐洲國家的經(jīng)驗，中國的虛擬電廠在盈利模式等方面可實現(xiàn)一定創(chuàng)新。比如進一步豐富輔助服務市場交易品種，加快電力現(xiàn)貨市場、容量市場建設，拓寬虛擬電廠參與市場的渠道。此外，可探索能源托管、節(jié)能服務等其他增值服務，如提供節(jié)約電費、降碳分析方案等。
??中國正加緊布局虛擬電廠。2021年10月，國務院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》，提出要大力提升電力系統(tǒng)綜合調(diào)節(jié)能力，加快靈活調(diào)節(jié)電源建設，引導自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負荷、工商業(yè)可中斷負荷、電動汽車充電網(wǎng)絡、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。力爭到2025年，電力需求側(cè)響應能力達到最大負荷的3%-5%。
??專家認為，要進一步推動虛擬電廠大規(guī)模發(fā)展，還需處理好多方關(guān)系?！耙固摂M電廠的價值在市場中充分體現(xiàn)，讓它和供應側(cè)的資源實現(xiàn)公平競爭，按照誰更劃算、更具清潔性等標準進行選擇?！?/span>專家表示，另一方面，仍需進一步完善相關(guān)政策支持，繼續(xù)創(chuàng)新數(shù)字信息技術(shù)，讓虛擬電廠更“聰明”，進而在更大范圍內(nèi)推廣應用。
虛擬電廠的意義和作用
——虛擬電廠是聚合豐富分布式能源，促進清潔能源消納的重要渠道。
虛擬電廠可以將源，網(wǎng)，荷，儲多種類型的分布式可調(diào)節(jié)資源進行有限聚合，運用市場手段和優(yōu)化策略，提供可靈活調(diào)節(jié)的靈活電源。聚合的多種能源的能源特性互補，以及豐富資源形成的規(guī)模效應，極大緩解了清潔能源并網(wǎng)造成的沖擊，降低了清潔能源的不確定性造成的影響。
虛擬電廠的應用可降低電力市場準入門檻，發(fā)揮市場作用。虛擬電廠將資源規(guī)模小且分散的分布式資源聚合形成規(guī)模效應，代理其參與電力市場交易，提供一個公平參與電力市場的平臺。
虛擬電廠利用先進通訊控制技術(shù)，可促進資源的合理配置。基于虛擬電廠先進的通信和控制技術(shù)，可以建立平臺和各資源間的有效聯(lián)系，提升電力化水平，促進物料網(wǎng)發(fā)展。同時，虛擬電廠平臺預優(yōu)化減輕了調(diào)度的調(diào)節(jié)壓力，提升了資源的優(yōu)化配置，降低了調(diào)控成本和運行成本，提升了資源的利用效率。
虛擬電廠為新技術(shù)提供良好的孵化環(huán)境，實現(xiàn)電廠-電網(wǎng)-用戶-虛擬電廠多方共贏。利用虛擬電廠平臺，可以為儲能，分布式光伏，分布式風電，燃氣燃煤發(fā)電等資源提供良好的發(fā)展環(huán)境。同時，虛擬電廠的參與，提升電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力，實現(xiàn)多方共贏。
虛擬電廠的技術(shù)困難
——虛擬電廠實現(xiàn)未來的市場前景還需突破多項關(guān)鍵應用技術(shù)。
虛擬電廠實現(xiàn)未來的市場前景還需突破多項關(guān)鍵應用技術(shù)，主要包括：電力市場高精度的價格預測和需求預測；規(guī)?；Y源聚合優(yōu)化建模；低時延物聯(lián)通信技術(shù)；區(qū)塊鏈可信交易技術(shù)等。
對于電力市場的價格與需求預測技術(shù)，可以有效提升虛擬電廠參與市場報價的準確性以及對于資源用能計劃進行提前優(yōu)化，實現(xiàn)實用化的運營。
規(guī)模化資源聚合優(yōu)化建模，可為調(diào)度機構(gòu)提供調(diào)控基礎，利于虛擬電廠快速加入調(diào)度機組序列。
低時延物聯(lián)通訊技術(shù)包括資源運行同步性以及快速響應業(yè)務通訊，虛擬電廠需要實現(xiàn)秒級的可靠通訊才能廣泛參與輔助調(diào)頻業(yè)務。
發(fā)展區(qū)塊鏈可信交易技術(shù)，隨著家庭分布式電源，電動汽車，儲能的快速發(fā)展，普通居民也可以參與到虛擬電廠的價值創(chuàng)造中，成為虛擬電廠的重要成員，保護用戶數(shù)據(jù)和隱私變得更加重要。
虛擬電廠的未來空間
——國內(nèi)虛擬電廠有望從邀約制邁向市場化發(fā)展階段邁進。
目前，我國虛擬電廠行業(yè)仍處于邀約制試點階段，從海外經(jīng)驗看仍處于初期階，隨著電力現(xiàn)貨市場及輔助服務市場發(fā)展，國內(nèi)虛擬電廠有望從邀約制邁向市場化發(fā)展階段邁進。有助提升需求側(cè)響應能力的虛擬電廠在新型電力系統(tǒng)中扮演角色將日益加重。虛擬電廠未來有望伴隨新型電力系統(tǒng)建設推進而迎來快速發(fā)展，且其盈利模式也有望隨著電力市場化改革的推進而不斷清晰和市場化。
不僅如此，我們甚至可以期待當前大火的“AI人工智能”技術(shù)賦能到虛擬電廠的建設和運作中，未來隨著統(tǒng)一電力市場體系的建成，電力中長期、現(xiàn)貨、輔助服務市場一體化設計、聯(lián)合運營實現(xiàn)，AI賦能虛擬電廠快速整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策各層面數(shù)據(jù)信息，增強統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制能力，我們有理由相信“虛擬的電廠”會在未來給我們“真實的保障”。
總部電話：029-89685664
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