一文带你了解虚拟电厂-环球观速讯

虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源DG（distributed generator）、储能系统、可控负荷、电动汽车等分布式能源资源DER（Distributed Energy Resource）的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂概念的核心可以总结为“通信”和“聚合”。虚拟电厂的关键技术主要包括协调控制技术、智能计量技术以及信息通信技术。虚拟电厂最具吸引力的功能在于能够聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。

(资料图)

“虚拟电厂”这一术语最早出现于1997年。“虚拟”即意味着并非实体，因此虚拟电厂本身并不发电，而是将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合起来，加入电网调度，实现有效削峰填谷。与此同时，还可以提供调频、调压、备用等电力辅助服务，增强电网安全性。所以，虚拟电厂本质上是一套软件平台系统，它聚合了现有的分布式资源，并通过协同控制，参与电力市场。

运行模式

在需求响应方面：建立一个平台，把各类可调负荷资源汇聚，根据电网削峰填谷的需求，进行线上填报，计划下发，执行反馈，类似于线上工单派单系统。电网给调度指令计划，需求响应调控计划，提前几天/几周把计划发下来。负荷集成商，虚拟电厂运营商，会把计划告诉客户，哪些时段把负荷停掉，把用电负荷降下来。

商业模式

虚拟电厂目前的商业模式仍处于探索阶段。现阶段主要的盈利模式为通过需求侧响应赚取辅助服务费用后的分成。虚拟电厂运营商和负荷聚合商通过聚合电力用户可调负荷，利用可控负荷进行需求侧响应或参与辅助服务，响应补贴和容量补贴即为总体收入。虚拟电厂运营商获得收入后需与电力用户进行分成，政策并不限定分成比例。

现货交易市场开放，虚拟电厂可调能力比火电厂调节能力更强，更快，更精准，虚拟电厂的优势凸显。在该背景下，虚拟电厂运营商的商业模式不只是参与辅助市场，还可以通过现货，市场化交易机制去盈利。参与现货市场盈利主要来自于现货交易的差价。现货市场报价机制来自于电力供需关系，可以控制和协同集成上来的可调负荷，同时增配储能，分布式能源，形成集合体。如果对区域内整体负荷的预测能力强，制定的报价策略更具有优势，差价就越大。具体的盈利情况，取决于电力现货交易的频次活跃度，区域范围内电力供需关系等等。

虚拟电厂有何作用？

首先，可缓解分布式发电的负面效应，提高电网运行稳定性。虚拟电厂对大电网来说是一个可视化的自组织，既可通过组合多种分布式资源进行发电，实现电力生产；又可通过调节可控负荷，采用分时电价、可中断电价及用户时段储能等措施，实现节能储备。虚拟电厂的协调控制优化大大减小了以往分布式资源并网对大电网造成的冲击，降低了分布式资源增长带来的调度难度，使配电管理更趋于合理有序，提高了系统运行的稳定性。

其次，可高效利用和促进分布式能源发电。近年来，我国分布式光伏、分散式风电等分布式能源增长很快，其大规模、高比例接入给电力系统的平衡和电网安全运行带来一系列挑战。如果这些分布式发电以虚拟电厂的形式参与大电网的运行，通过内部的组合优化，可消除其波动对电网的影响，实现高效利用。同时，虚拟电厂可以使分布式能源从电力市场中获取最大的经济效益，缩短成本回收周期，吸引和扩大此类投资，促进分布式能源的发展。

最后，可以以市场手段促进发电资源的优化配置。虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。虚拟电厂充当分布式资源与电力调度机构、与电力市场之间的中介，代表分布式资源所有者执行市场出清结果，实现能源交易。从其他市场参与者的角度来看，虚拟电厂表现为传统的可调度发电厂。由于拥有多样化的发电资源，虚拟电厂既可以参与主能量市场，也可以参与辅助服务市场，参与多种电力市场的运营模式及其调度框架，对发电资源的广泛优化配置起到积极的促进作用。

3、我国虚拟电厂发展现状如何？

1997以来，虚拟电厂受到北美、欧洲多个国家的广泛关注。各国的项目不同、应用场景不同，因此对虚拟电厂的研究侧重点也不一样：欧洲以分布式电源的聚合为主，参与电力市场交易，打造持续稳定发展的商业模式；北美地区的虚拟电厂主要基于需求响应发展而来，兼顾可再生能源的利用，希望通过自动需求响应和能效管理来提高综合能源的利用效率，因此可控负荷占据主要成分；日本侧重于用户侧储能和分布式电源，以参与需求响应为主。

我国的虚拟电厂以负荷侧资源调节为主，发展历程始于2016年，江苏率先从需求侧管理的层面进行尝试，开展了全球单次规模最大的需求响应，实现毫秒级的快速精准稳控切负荷。2019年，国网冀北电力的虚拟电厂（以下简称“冀北虚拟电厂”）示范工程投运，参与华北（京津唐）调峰辅助服务市场。同年，上海建设了黄浦智能楼宇，参与需求侧管理。2019年年底，经国家能源局批复，华北能源监管局印发了《第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务市场规则（试行）》，冀北虚拟电厂作为我国首个以市场化方式运营的虚拟电厂示范工程投运。

目前我国江苏、上海开展的虚拟电厂实践处于应用模式的第一阶段——邀约型，主要服务于需求响应，开展需求侧管理。国网冀北电力正在探索第二阶段——市场型虚拟电厂，旨在提升系统的灵活调节能力，实现连续闭环调控和市场运营，面向源荷储各类可调节资源。第三阶段的虚拟电厂有很强的自主性，因此被称为自主型虚拟电厂，可以在成熟电力市场环境下长期商业运营。

今年，深圳也建成了虚拟电厂管理平台，这是国内首家虚拟电厂管理中心，标志着深圳虚拟电厂即将迈入快速发展新阶段，也意味着国内虚拟电厂从初步探索阶段向实践阶段迈出重要一步。

政策方面，目前我国国家层面没有出台专项的虚拟电厂政策，省、市级层面仅有山西、上海、广州等出台了相关文件。广东省基于较好的电力市场环境，广州市发布了具体的实施方案，按照需求响应优先、有序用电保底的原则，进一步探索市场化需求响应竞价模式，以日前邀约型需求响应起步，逐步开展需求响应资源常态参与现货电能量市场交易和深度调峰。2022年6月，山西省能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，成为首份省级虚拟电厂实施方案。

01、虚拟电厂相关政策

02、国内企业在虚拟电厂布局情况

03、国内外虚拟电厂对比分析

4、为何要发展虚拟电厂？

虚拟电厂“弹性电力”的出现，于现阶段的电网调控而言，是一种在不增加额外的基础设施下环保且经济的方案。就像是共享经济中对闲置资源剩余价值的再利用，提高资源的复用率，虚拟电厂则是通过信息化协调，将资源高效优化利用。下面主要从经济性角度介绍虚拟电网：

根据国网推算，通过建设煤电机组满足经营区内5%的峰值负荷，需要投资4000亿元，并且尖峰负荷一年内可能仅会遇到有限的几次，为满足几次尖峰而建设的煤电机组实际上利用率会比较低，而通过虚拟电厂的建设、运营与激励，大约仅需煤电投资的1/10。

2021年浙江省国网平湖市供电公司构建了一个定位精准、需求精准、分配精准、方案精准的虚拟电网响应模式。在2021年夏季用电高峰期间，随着虚拟电厂项目推进，将可实现该市全域调峰2万至3万千瓦。以建设100万千瓦虚拟电厂资源池计算，预计每年可节约3亿元电网新建投资成本，提高清洁能源消纳空间9600万千瓦时电量，按生态环境部发布的《2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》中华东区域碳排放因子计算，可减少碳排放约7.6万吨。

2021年11月，由南方电网深圳供电局、南方电网科学研究院联合研发，国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台（以下简称“虚拟电厂平台”）近日在深圳试运行。深圳供电局通过该平台向10余家用户发起电网调峰需求，深圳能源售电公司代理的深圳地铁集团站点、深圳水务集团笔架山水厂参与响应。随后，深圳地铁、深圳水务在保证正常安全生产的前提下，按照计划精准调节用电负荷共计3000千瓦，相当于2000户家庭的空调用电。

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