中國儲能網訊：虛擬電廠是一種通過信息技術和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式電源、儲能、可控負荷、電動汽車等多種分布式資源聚合和協(xié)同優(yōu)化的協(xié)調管理系統(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、分布式儲能、可控負荷、充電樁等不同類型的分布式資源就像是“沙”，通過虛擬電廠，可實現(xiàn)“聚沙成塔”。
虛擬電廠是一個虛擬化的電廠，沒有鍋爐、煙囪和廠房，不燒煤，但具有與電廠相同的作用，是參與電網運行和電力市場的能源供給、協(xié)調管理系統(tǒng)。虛擬電廠本身不直接發(fā)電，而是把零散電力負荷聚合起來，對外等效形成一個發(fā)電廠。它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間、發(fā)電側和用電側之間的物理界限。
虛擬電廠可實現(xiàn)削峰填谷，有助于提升電網的安全穩(wěn)定運行。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納，配合系統(tǒng)填谷；既可快速響應指令，配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經濟補償，也可等同于電廠，參與容量、電量、輔助服務等各類電力市場，獲得經濟收益。
近年來，我國虛擬電廠建設開始步入戰(zhàn)略發(fā)展階段。2021年以來，國家層面的能源規(guī)劃、低碳轉型、碳達峰行動方案和新型儲能指導意見等政策中，都明確支持虛擬電廠參與調節(jié)電力系統(tǒng)、電力輔助服務和現(xiàn)貨市場交易等。
近日，國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數據局聯(lián)合發(fā)布《加快構建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動方案》）。《行動方案》提出，結合電力保供、新能源發(fā)展等需求，利用當地源荷儲資源，建設一批虛擬電廠。建立健全虛擬電廠技術標準體系，完善虛擬電廠的市場準入、安全運行標準和交易規(guī)則，常態(tài)化參與系統(tǒng)調節(jié)，提升電力保供和新能源就地消納能力。
推進虛擬電廠建設，不僅有利于將需求側的分散資源聚攏利用、整合協(xié)同，與電網進行靈活、精準互動響應，緩解電力供需矛盾，還能節(jié)省傳統(tǒng)電廠和電網的投資，并讓參與響應的用戶獲取一定激勵。
虛擬電廠不僅能挖掘需求側的負荷潛力，還能從電源側提高新能源的利用效率。當前，新能源建設加快推進，隨著新能源裝機占比不斷提高，其間歇性、隨機性、波動性特點使得電力系統(tǒng)調節(jié)更加困難。虛擬電廠可平抑新能源發(fā)電的波動，補足新能源發(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，能夠實現(xiàn)精準的自動響應，機組特性曲線也可模擬常規(guī)發(fā)電機組，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)物理生產流程的集中式大型電廠。虛擬電廠不具有實體存在的電廠形式，相當于一個電力“智能管家”，由多種分布式能源聚合而成，等同于獨立的電廠在運營。
●電能量流動方向不同 傳統(tǒng)電廠能量流動是單向的，即電廠→輸電網→配電網→用戶。而虛擬電廠能量流動是雙向的，也就是說虛擬電廠市場主體可以與電力市場實現(xiàn)實時互動。
●負荷特征不同 傳統(tǒng)電廠的負荷通常是靜態(tài)可預測的，而虛擬電廠的負荷端是動態(tài)可調整的，在高峰時段可緩解尖峰負荷。
●生產與消費的關系不同 傳統(tǒng)電廠的電力生產須遵循負荷端的波動變化，并通過調度集中統(tǒng)一調控。虛擬電廠參與主體的負荷端可根據電力生產相應調整。
●調度目標不同 傳統(tǒng)電廠的分配比較單一，調度目標也是追求單一利益最大化。虛擬電廠內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，調度目標也向利益均衡分配轉變。
上海實踐
8月7日，國網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證，創(chuàng)下調控能力新高峰，最大響應負荷突破歷史記錄，達到70.43萬千瓦。這一安全低碳、柔性智慧的電力系統(tǒng)調節(jié)方式有效緩解了持續(xù)高溫下上海電網供電壓力。
近年來上海虛擬電廠發(fā)展迅速，自2019年上海電網啟動虛擬電廠運營體系以來，目前已接入超過1600戶用戶資源，可調資源申報量超過97萬千瓦，并持續(xù)增長。為穩(wěn)步提高虛擬電廠的調控能力，自2023年以來，國網上海電力積極引導潛在客戶參與虛擬電廠調控，建立點對點專項溝通渠道，定期組織開展虛擬電廠溝通交流會，了解市場訴求，推動編制與虛擬電廠相關的方案、規(guī)范。未來，上海虛擬電廠調控能力預計將達到地區(qū)最高負荷5%。
通過將分散的可調控用電設備、儲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靈活的能源調控網絡，能有效平抑電網波動，保障電網安全穩(wěn)定的重要價值和經濟效益日益凸顯。據測算，在上海實施同等效果的削峰填谷，虛擬電廠的投資僅為源側機組投資的20%~30%。
為提升虛擬電廠實際削峰和填谷能力，國網上海電力推進上海市虛擬電廠運管平臺數字化改造。該平臺已實現(xiàn)與電力交易、調度、運營商平臺數據的貫通，做到虛擬電廠全生命周期管理、全交易流程貫通、全調用過程可視、全執(zhí)行效果評估，具備一體化管理調控功能。通過該平臺，國網上海電力可協(xié)助虛擬電廠運營商管理維護虛擬電廠資源，全流程跟蹤指導虛擬電廠調控負荷過程。
浙江實踐
8月5日晚，浙江組織了今夏首次虛擬電廠參與電網的移峰錯峰，最大響應負荷132.3萬千瓦。當晚，浙江哲豐儲能電站以虛擬電廠的形式，將1.4萬千瓦的負荷平移至夜間23點至第二天早上8點的用電低谷時段，相當于3.5萬個家庭每小時的平均用電量。根據尖峰谷電價的價差以及地方政府的相關補貼，此次調節(jié)能為該電站帶來約11900元的收益。
同日，衢州市公交集團利用充電管理平臺，結合充電樁分布、車輛停放、不同車型所需電量、充滿電時間及次日班次等因素，將原來的尖峰、高峰時段充電，調整到平峰時段、低谷時段充電，當晚調整負荷1900千瓦，幫助電網移峰錯峰。
浙江衢州供電公司整合了電動汽車、儲能、分布式光伏等電力資源進行移峰錯峰。通過這些虛擬電廠的共享互濟和優(yōu)化配置，促進電力供需平衡。
在近年來的陸續(xù)探索中，截至目前，國網浙江省電力有限公司已服務89個第三方獨立主體包括虛擬電廠、負荷聚合商在交易平臺完成注冊。第三方獨立主體參與電力輔助服務81天，累計參與交易主體個數74個，交易電量2751.9萬千瓦，涉及二級用戶29360戶，最大單日響應負荷43.12萬千瓦。
2024年，浙江將深化技術和市場機制創(chuàng)新，推動虛擬電廠資源聚合規(guī)模持續(xù)壯大，力爭實現(xiàn)其規(guī)模達400萬千瓦。
據規(guī)劃，到“十四五”末，通過需求響應、輔助服務、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、經濟高效運行的有效載體，進而提升電力供應保障能力和新能源消納水平。
