中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：虛擬電廠是一種通過信息技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等多種分布式資源聚合和協(xié)同優(yōu)化的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。通過虛擬電廠，可提升電力保供和新能源就地消納能力，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。
“聚沙成塔”
虛擬電廠的核心在于聚合與通信。分布式電源、分布式儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、充電樁等不同類型的分布式資源就像是“沙”，通過虛擬電廠，可實(shí)現(xiàn)“聚沙成塔”。
虛擬電廠是一個(gè)虛擬化的電廠，沒有鍋爐、煙囪和廠房，不燒煤，但具有與電廠相同的作用，是參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場的能源供給、協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠本身不直接發(fā)電，而是把零散電力負(fù)荷聚合起來，對外等效形成一個(gè)發(fā)電廠。它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間、發(fā)電側(cè)和用電側(cè)之間的物理界限。
虛擬電廠可實(shí)現(xiàn)削峰填谷，有助于提升電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。它既可作為“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；既可快速響應(yīng)指令，配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，也可等同于電廠，參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場，獲得經(jīng)濟(jì)收益。
近年來，我國虛擬電廠建設(shè)開始步入戰(zhàn)略發(fā)展階段。2021年以來，國家層面的能源規(guī)劃、低碳轉(zhuǎn)型、碳達(dá)峰行動(dòng)方案和新型儲(chǔ)能指導(dǎo)意見等政策中，都明確支持虛擬電廠參與調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)、電力輔助服務(wù)和現(xiàn)貨市場交易等。
近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局聯(lián)合發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動(dòng)方案》）?！缎袆?dòng)方案》提出，結(jié)合電力保供、新能源發(fā)展等需求，利用當(dāng)?shù)卦春蓛?chǔ)資源，建設(shè)一批虛擬電廠。建立健全虛擬電廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，完善虛擬電廠的市場準(zhǔn)入、安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和交易規(guī)則，常態(tài)化參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，提升電力保供和新能源就地消納能力。
推進(jìn)虛擬電廠建設(shè)，不僅有利于將需求側(cè)的分散資源聚攏利用、整合協(xié)同，與電網(wǎng)進(jìn)行靈活、精準(zhǔn)互動(dòng)響應(yīng)，緩解電力供需矛盾，還能節(jié)省傳統(tǒng)電廠和電網(wǎng)的投資，并讓參與響應(yīng)的用戶獲取一定激勵(lì)。
虛擬電廠不僅能挖掘需求側(cè)的負(fù)荷潛力，還能從電源側(cè)提高新能源的利用效率。當(dāng)前，新能源建設(shè)加快推進(jìn)，隨著新能源裝機(jī)占比不斷提高，其間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性特點(diǎn)使得電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)更加困難。虛擬電廠可平抑新能源發(fā)電的波動(dòng)，補(bǔ)足新能源發(fā)電“靠天吃飯”的短板，提升安全保供能力。
虛擬電廠具備傳統(tǒng)電廠的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的自動(dòng)響應(yīng)，機(jī)組特性曲線也可模擬常規(guī)發(fā)電機(jī)組，但與傳統(tǒng)電廠仍存在較大區(qū)別。
●形式不同 傳統(tǒng)電廠指具有傳統(tǒng)物理生產(chǎn)流程的集中式大型電廠。虛擬電廠不具有實(shí)體存在的電廠形式，相當(dāng)于一個(gè)電力“智能管家”，由多種分布式能源聚合而成，等同于獨(dú)立的電廠在運(yùn)營。
●電能量流動(dòng)方向不同 傳統(tǒng)電廠能量流動(dòng)是單向的，即電廠→輸電網(wǎng)→配電網(wǎng)→用戶。而虛擬電廠能量流動(dòng)是雙向的，也就是說虛擬電廠市場主體可以與電力市場實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)。
●負(fù)荷特征不同 傳統(tǒng)電廠的負(fù)荷通常是靜態(tài)可預(yù)測的，而虛擬電廠的負(fù)荷端是動(dòng)態(tài)可調(diào)整的，在高峰時(shí)段可緩解尖峰負(fù)荷。
●生產(chǎn)與消費(fèi)的關(guān)系不同 傳統(tǒng)電廠的電力生產(chǎn)須遵循負(fù)荷端的波動(dòng)變化，并通過調(diào)度集中統(tǒng)一調(diào)控。虛擬電廠參與主體的負(fù)荷端可根據(jù)電力生產(chǎn)相應(yīng)調(diào)整。
●調(diào)度目標(biāo)不同 傳統(tǒng)電廠的分配比較單一，調(diào)度目標(biāo)也是追求單一利益最大化。虛擬電廠內(nèi)部涉及不同主體間的利益分配問題，需要在保障各主體利益的前提下追求整體利益最大化，調(diào)度目標(biāo)也向利益均衡分配轉(zhuǎn)變。
上海實(shí)踐
8月7日，國網(wǎng)上海市電力公司成功完成了迎峰度夏期間全市最大規(guī)模的虛擬電廠快速削峰能力驗(yàn)證，創(chuàng)下調(diào)控能力新高峰，最大響應(yīng)負(fù)荷突破歷史記錄，達(dá)到70.43萬千瓦。這一安全低碳、柔性智慧的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式有效緩解了持續(xù)高溫下上海電網(wǎng)供電壓力。
近年來上海虛擬電廠發(fā)展迅速，自2019年上海電網(wǎng)啟動(dòng)虛擬電廠運(yùn)營體系以來，目前已接入超過1600戶用戶資源，可調(diào)資源申報(bào)量超過97萬千瓦，并持續(xù)增長。為穩(wěn)步提高虛擬電廠的調(diào)控能力，自2023年以來，國網(wǎng)上海電力積極引導(dǎo)潛在客戶參與虛擬電廠調(diào)控，建立點(diǎn)對點(diǎn)專項(xiàng)溝通渠道，定期組織開展虛擬電廠溝通交流會(huì)，了解市場訴求，推動(dòng)編制與虛擬電廠相關(guān)的方案、規(guī)范。未來，上海虛擬電廠調(diào)控能力預(yù)計(jì)將達(dá)到地區(qū)最高負(fù)荷5%。
通過將分散的可調(diào)控用電設(shè)備、儲(chǔ)能裝置以及分布式新能源等資源整合起來，虛擬電廠成為了一個(gè)靈活的能源調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，能有效平抑電網(wǎng)波動(dòng)，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益日益凸顯。據(jù)測算，在上海實(shí)施同等效果的削峰填谷，虛擬電廠的投資僅為源側(cè)機(jī)組投資的20%~30%。
為提升虛擬電廠實(shí)際削峰和填谷能力，國網(wǎng)上海電力推進(jìn)上海市虛擬電廠運(yùn)管平臺數(shù)字化改造。該平臺已實(shí)現(xiàn)與電力交易、調(diào)度、運(yùn)營商平臺數(shù)據(jù)的貫通，做到虛擬電廠全生命周期管理、全交易流程貫通、全調(diào)用過程可視、全執(zhí)行效果評估，具備一體化管理調(diào)控功能。通過該平臺，國網(wǎng)上海電力可協(xié)助虛擬電廠運(yùn)營商管理維護(hù)虛擬電廠資源，全流程跟蹤指導(dǎo)虛擬電廠調(diào)控負(fù)荷過程。
浙江實(shí)踐
8月5日晚，浙江組織了今夏首次虛擬電廠參與電網(wǎng)的移峰錯(cuò)峰，最大響應(yīng)負(fù)荷132.3萬千瓦。當(dāng)晚，浙江哲豐儲(chǔ)能電站以虛擬電廠的形式，將1.4萬千瓦的負(fù)荷平移至夜間23點(diǎn)至第二天早上8點(diǎn)的用電低谷時(shí)段，相當(dāng)于3.5萬個(gè)家庭每小時(shí)的平均用電量。根據(jù)尖峰谷電價(jià)的價(jià)差以及地方政府的相關(guān)補(bǔ)貼，此次調(diào)節(jié)能為該電站帶來約11900元的收益。
同日，衢州市公交集團(tuán)利用充電管理平臺，結(jié)合充電樁分布、車輛停放、不同車型所需電量、充滿電時(shí)間及次日班次等因素，將原來的尖峰、高峰時(shí)段充電，調(diào)整到平峰時(shí)段、低谷時(shí)段充電，當(dāng)晚調(diào)整負(fù)荷1900千瓦，幫助電網(wǎng)移峰錯(cuò)峰。
浙江衢州供電公司整合了電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、分布式光伏等電力資源進(jìn)行移峰錯(cuò)峰。通過這些虛擬電廠的共享互濟(jì)和優(yōu)化配置，促進(jìn)電力供需平衡。
在近年來的陸續(xù)探索中，截至目前，國網(wǎng)浙江省電力有限公司已服務(wù)89個(gè)第三方獨(dú)立主體包括虛擬電廠、負(fù)荷聚合商在交易平臺完成注冊。第三方獨(dú)立主體參與電力輔助服務(wù)81天，累計(jì)參與交易主體個(gè)數(shù)74個(gè)，交易電量2751.9萬千瓦，涉及二級用戶29360戶，最大單日響應(yīng)負(fù)荷43.12萬千瓦。
2024年，浙江將深化技術(shù)和市場機(jī)制創(chuàng)新，推動(dòng)虛擬電廠資源聚合規(guī)模持續(xù)壯大，力爭實(shí)現(xiàn)其規(guī)模達(dá)400萬千瓦。
據(jù)規(guī)劃，到“十四五”末，通過需求響應(yīng)、輔助服務(wù)、電力市場等多元化途徑，虛擬電廠將成為支撐浙江電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、清潔低碳、經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行的有效載體，進(jìn)而提升電力供應(yīng)保障能力和新能源消納水平。
