近日，由南方電網(wǎng)深圳供電局、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)的國內(nèi)首個網(wǎng)地一體虛擬電廠運營管理平臺在深圳試運行。該平臺部署于南網(wǎng)調(diào)度云，網(wǎng)省兩級均可直接調(diào)度，為傳統(tǒng)“源隨荷動”調(diào)度模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸春苫印毙履Ｊ教峁┝私鉀Q方案。

今年10月，國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》明確：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(shè)，引導(dǎo)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(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，建設(shè)堅強智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平。

7月，為應(yīng)對季節(jié)性電力緊缺風險，廣州工信部發(fā)布了《廣州市虛擬電廠實施細則》，計劃安排補貼資金3000萬元，補貼年限為三年，以激勵用戶參與并培育虛擬電廠需求響應(yīng)市場。

虛擬電廠是什么？在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建中，又承擔了怎樣的角色？

01、什么是虛擬電廠

虛擬電廠（ Power Plant）被稱為用戶與大電網(wǎng)互動的“橋梁”，通過先進的物聯(lián)網(wǎng)、5G通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)，聚合點多、面廣、單體容量小的用戶可調(diào)節(jié)資源。虛擬電廠是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，通過分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)的運行和調(diào)度，主要由發(fā)電系統(tǒng)、 儲能設(shè)備、通信系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

虛擬電廠示意圖

虛擬電廠并不是真實存在的電廠，而是聚合優(yōu)化“源—網(wǎng)—荷”清潔低碳發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動商業(yè)模式。比如，在電力供應(yīng)緊張時段，虛擬電廠平臺可直接調(diào)度海量分散的充電樁、空調(diào)、儲能等用電資源，通過它們降低用電功率。此外，虛擬電廠平臺還有減少常規(guī)電源建設(shè)，促進節(jié)能減排，帶動節(jié)能設(shè)備、軟件服務(wù)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展等優(yōu)勢。

虛擬電廠模式無需對電網(wǎng)進行改造，就能充分利用分布式資源，實現(xiàn)電源側(cè)的多能互補和負荷側(cè)的靈活互動，給電網(wǎng)提供電能和輔助服務(wù)。

虛擬電廠在終端用戶、分布式電源、電網(wǎng)和能源服務(wù)商各個環(huán)節(jié)都能產(chǎn)生收益，在虛擬電廠的聚合下，企業(yè)、居民等用戶均可參與電力市場交易，包括中長期市場和實時平衡市場。

02、虛擬電廠試點項目

隨著雙碳目標、新型電力系統(tǒng)的提出，高比例新能源、高度電氣化終端負荷對電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定提出了新的考驗。虛擬電廠是解決供需矛盾、峰谷矛盾、波動性矛盾和時間性矛盾的有效途徑。

目前，我國虛擬電廠處于起步試點階段，各省市主要試點落地案例如下：

1. 深圳網(wǎng)地一體虛擬電廠平臺

2021年11月，南方電網(wǎng)深圳供電局、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)的國內(nèi)首個網(wǎng)地一體虛擬電廠運營管理平臺在深圳試運行。

該平臺部署于南網(wǎng)調(diào)度云，網(wǎng)省兩級均可直接調(diào)度，為傳統(tǒng)“源隨荷動”調(diào)度模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸春苫印毙履Ｊ教峁┝私鉀Q方案。

為使虛擬電廠平臺有更多的適用場景，深圳供電局還驗證了該平臺準實時調(diào)控功能。負荷側(cè)資源在接到該局調(diào)度下發(fā)的緊急調(diào)控需求后，10分鐘內(nèi)負荷功率即下調(diào)至目標值。這是深圳虛擬電廠平臺的亮點，表示虛擬電廠可以像常規(guī)電廠一樣，為電網(wǎng)提供備用輔助服務(wù)。

2. 浙江平湖縣域“虛擬電廠”

2021年6月21日，浙江平湖縣域“虛擬電廠”首次投入實戰(zhàn)應(yīng)用。

隨著“虛擬電廠”項目推進，將可實現(xiàn)該市全域調(diào)峰2萬至3萬千瓦。以建設(shè)100萬千瓦虛擬電廠資源池計算，預(yù)計每年可節(jié)約3億元電網(wǎng)新建投資成本，提高清潔能源消納空間9600萬度電量，可減少碳排放約7.6萬噸。

下階段，該公司將重點挖掘用戶側(cè)儲能電站、數(shù)據(jù)中心、冷鏈行業(yè)等新型資源，擴大“虛擬電廠”資源池效應(yīng)，促進新能源消納、輔助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、提高電網(wǎng)安全運行水平。

3. 浙江麗水綠色能源“虛擬電廠”

2020年，麗水建成浙江省首個綠色能源虛擬電廠。麗水綠色能源虛擬電廠由全市境內(nèi)800多座水電站組成，利用光纖、北斗通信等新技術(shù)，將全域水電發(fā)電信息聚合，進行智慧調(diào)度。

2021年3月，浙江電網(wǎng)首次遠程控制麗水綠色能源“虛擬電廠”輔助電網(wǎng)調(diào)峰43萬千瓦。經(jīng)測算，此次“零成本”調(diào)峰，增加新能源消納108萬千瓦時，節(jié)約需求側(cè)響應(yīng)資金130萬元，同時減少發(fā)電耗煤94噸，相當于實際減排二氧化碳253噸。

下一步，浙江將進一步開展城市級“虛擬電廠”體系建設(shè)，同時探索“虛擬電廠”的商業(yè)模式。

4. 湖北武漢“虛擬電廠”

2021年6月，武漢市正在開展的“虛擬電廠”試點項目，可在武漢市東西湖、黃陂、漢口后湖、百步亭、徐東、南湖、東湖高新等區(qū)域局部降低監(jiān)控負荷70萬千瓦，折合電網(wǎng)基建投資12.8億，減少碳排放300萬噸。

5. 上海“虛擬電廠”

2021年5月5日至6日，國家電網(wǎng)在上海開展了國內(nèi)首次基于虛擬電廠技術(shù)的電力需求響應(yīng)行動，僅僅一個小時的測試，就能產(chǎn)生15萬千瓦時的電量。在這次測試中，累計調(diào)節(jié)電網(wǎng)負荷56.2萬千瓦，消納清潔能源電量123.6萬千瓦時，減少碳排放量約336噸。

目前上海已建成100萬千瓦時的虛擬電廠，也就是全年裝機容量的6%，未來還將逐步提升虛擬電廠容量。

6. 安徽合肥“虛擬電廠”

2021年1月25日，合肥供電公司宣布，今年將加快建設(shè)全省首個虛擬電廠，實現(xiàn)光伏、儲能、充（換）電、微電網(wǎng)等多種電力能源形式互聯(lián)互動。

目前，合肥虛擬電廠接入光伏電站達120兆瓦，相當于新增一座可為18萬戶居民用戶供電的電廠。預(yù)計三年內(nèi)合肥區(qū)域虛擬電廠總?cè)萘空急葘⑦_到夏季降溫負荷400萬千瓦的近兩成，相當于少建設(shè)一座80萬千瓦傳統(tǒng)電廠。

7. 華北國網(wǎng)綜能“虛擬電廠”

2020年12月1日，國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團有限公司虛擬電廠正式投入運營，聚合15.4萬千瓦可調(diào)資源參與華北電力輔助服務(wù)市場。

國網(wǎng)綜能服務(wù)集團虛擬電廠以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，聚合分布式電源、可控負荷和儲能裝置。在建設(shè)過程中，該虛擬電廠累計對接篩查負荷20余萬千瓦，成功接入可調(diào)負荷10萬千瓦。按照當前接入水平計算，該虛擬電廠每天可創(chuàng)造23萬千瓦時的新能源電量消納空間。

8.廣東深圳自動化“虛擬電廠”

2020年10月26日，全國首套自動化虛擬電廠系統(tǒng)已在深圳110千伏投控變電站投入試運行。據(jù)悉，承載該系統(tǒng)的裝置占地不足1平方米，卻可憑借前沿的通信和自動化聚合技術(shù)，發(fā)揮出與大型電廠等效的調(diào)峰、電壓控制等功能。

9.河北省 “虛擬電廠”

2019年12月11日，國內(nèi)首個虛擬電廠國網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程投入運行。

該示范工程一期實時接入與控制蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市，秦皇島作為虛擬電廠綜合試點，張家口、廊坊分別作為蓄熱式電鍋爐、大工業(yè)負荷專項試點。

把能源互聯(lián)網(wǎng)從“概念”推向“落地”，實現(xiàn)了以電為中心，熱、氣、水等能源互聯(lián)互通，打造了能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)樣板間。

03、結(jié)語

未來大規(guī)模的分布式+負荷側(cè)管理+微電網(wǎng)+分布式儲能，將成為碳中和的最主要手段。而這些綠色電力，需要虛擬電廠來調(diào)度。在最靠近負荷的地方直接消納可再生能源，最利于投資收益，對電網(wǎng)沖擊最小。

比如特斯拉的虛擬電廠，就是用雙向的控制，以社區(qū)配電網(wǎng)為單位，把分散式的源網(wǎng)荷儲充都納入進來，在需求側(cè)小范圍實現(xiàn)自平衡，然后再上一個層次自平衡，實現(xiàn)綠色電力的最大消納。目前，特斯拉的基本上已經(jīng)處于商業(yè)驗證階段，已有若干落地場景，比如集中式風光+集中儲能、單用戶光儲充、多用戶光儲充等。

平臺的雙向控制

虛擬電廠，是新型電力系統(tǒng)改造路徑之一。虛擬電廠要求響應(yīng)速度快于需求側(cè)響應(yīng)，且需要設(shè)備級的細顆粒度調(diào)控，因此必須在物聯(lián)化、智能化、云化的電力系統(tǒng)下才可實現(xiàn)。另一方面，電力系統(tǒng)的數(shù)字化、云化也推動虛擬電廠走入實用化。

虛擬電廠平臺能夠調(diào)動社會上的分布式電源、儲能、可調(diào)節(jié)負荷，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲積極互動下的削峰填谷，等效于負荷尖峰時增加了電廠出力、負荷低谷時增加了用電需求，減少了邊際機組和額外輸變電設(shè)備的投資。

現(xiàn)階段國網(wǎng)、南網(wǎng)是虛擬電廠的主力軍，未來將不再局限電網(wǎng)企業(yè)，發(fā)電企業(yè)、園區(qū)綜合能源服務(wù)商，都可以為虛擬電廠添磚加瓦，商業(yè)模式也將更豐富。