11 月 25 日，中國電信浙江公司與華能（浙江）能源開發(fā)有限公司上線了全國首個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)度的 5G 虛擬電廠項(xiàng)目。

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該虛擬電廠1號機(jī)組順利完成72小時(shí)試運(yùn)行工作，標(biāo)志著全國首臺（套）接入調(diào)度系統(tǒng)參與實(shí)時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié)的虛擬電廠正式投產(chǎn)。華能集團(tuán)表示，該虛擬電廠項(xiàng)目配備兩臺機(jī)組，1號機(jī)組目前總可調(diào)容量8.38萬千瓦，2號機(jī)組正在建設(shè)調(diào)試中。

既然是“虛擬”電廠，那么就意味著這個(gè)“電廠”并非實(shí)體——虛擬電廠本身并不發(fā)電，而是將電網(wǎng)中大量散落的、可調(diào)節(jié)的電力負(fù)荷整合起來，加入電網(wǎng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)有效削峰填谷。與此同時(shí)，還可以提供調(diào)頻、調(diào)壓、備用等電力輔助服務(wù)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全性。

中國電信浙江公司與華能上線的5G 虛擬電廠項(xiàng)目，就是把5G基站里閑置的備用儲能聚合起來，參與電網(wǎng)調(diào)度。不僅如此，換電站里的電池、樓宇里的空調(diào)、分布式光伏、自來水廠工業(yè)負(fù)荷（水泵）、集中供冷站（冰蓄冷）、充電樁等等，都可以成為虛擬電廠系統(tǒng)中的重要資源。

華西證券數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2025年國內(nèi)虛擬電廠的運(yùn)營市場規(guī)模將達(dá)到968億元，2030年將超過4500億元。

一個(gè)千億市場已經(jīng)呼之欲出。

“虛擬電廠”政策利好頻頻

簡單來說，虛擬電廠是一套電力智能調(diào)度系統(tǒng)，是一座基于能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“看不見的電廠”。與傳統(tǒng)電廠相比，它沒有廠房、機(jī)組，不占用土地資源，不燒煤不燒氣，能促進(jìn)可再生能源消納和有效利用。

智能計(jì)量技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)是支持虛擬電廠的重要技術(shù)基礎(chǔ)。通過配套技術(shù)把分散在不同空間的小型太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電裝置、儲能電池和各類可控制的用電設(shè)備整合集成，協(xié)調(diào)控制，對外等效形成一個(gè)可控電源，輔助電力系統(tǒng)運(yùn)行，并可參與電力市場交易，同時(shí)優(yōu)化資源利用，維護(hù)區(qū)域內(nèi)、甚至跨區(qū)域的用電穩(wěn)定與用電安全。

11月25日，國家能源局發(fā)布了《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》，要求積極推動儲能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場主體參與交易，探索建立市場化容量補(bǔ)償機(jī)制。而在今年1月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》也提出，鼓勵(lì)抽水蓄能、儲能、虛擬電廠等調(diào)節(jié)電源的投資建設(shè)。

政策層多次提及虛擬電廠，是因?yàn)樵凇半p碳”目標(biāo)下，虛擬電廠對于提升新能源消納及電力保供、推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)具有重要意義。

新能源如風(fēng)電、水電、太陽能發(fā)電量逐年增長，但風(fēng)能、太陽能等隨機(jī)性、間歇性和波動性特征，大規(guī)模、高比例接入將給電力系統(tǒng)平衡和電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來一系列挑戰(zhàn)。隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)，僅僅依靠電網(wǎng)自身和電源的調(diào)節(jié)能力，已經(jīng)很難保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這就需要虛擬電廠等負(fù)荷側(cè)服務(wù)與源網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)互動。

此外，虛擬電廠還具有更加低廉的成本。根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元；而通過虛擬電廠，在建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需500億元至600億元，僅為火電廠成本的12%~15%。

近年來，虛擬電廠頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃加速落地，推動虛擬電廠商業(yè)化加速。

2019年底，國網(wǎng)冀北虛擬電廠示范項(xiàng)目投運(yùn)。通過虛擬電廠進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，相當(dāng)于少建一座60萬千瓦的傳統(tǒng)電廠，減排63.65萬噸CO2。

2020年，上海黃浦區(qū)虛擬電廠項(xiàng)目進(jìn)行過一次大規(guī)模運(yùn)行。在這次測試中，累計(jì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷56.2萬千瓦，參與樓宇超過50棟，消納清潔能源電量123.6萬千瓦時(shí)，減少碳排放量約336噸。

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(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營管理平臺在深圳試運(yùn)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。

此后，浙江、湖北、安徽、廣東等地的虛擬電廠相繼落地。虛擬電廠正在一步步走向成熟。

三大優(yōu)勢

虛擬電廠總體來說，有三個(gè)明顯優(yōu)勢。

在電網(wǎng)側(cè)，虛擬電廠能夠?qū)⑿枨髠?cè)分散資源聚沙成塔，與電網(wǎng)進(jìn)行靈活、精準(zhǔn)、智能化互動響應(yīng)，有助于平抑電網(wǎng)峰谷差，提升電網(wǎng)安全保障水平。

在用戶側(cè)，能夠降低用戶側(cè)用能成本。

在發(fā)電側(cè)，能夠促進(jìn)新能源消納。大大提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，降低“三棄”電量。

以電動汽車充電樁為例，比如15：00~16：00是用電高峰，電網(wǎng)供不上電，用戶本來計(jì)劃利用這個(gè)時(shí)間段來充電，虛擬電廠就會通過靈活定價(jià)，把15：00前、16：00后的定價(jià)調(diào)低，引導(dǎo)用戶盡量在便宜的時(shí)間段去充電，既能保證電力消納，又降低了用戶的用電成本。

目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)都是通過充電樁、換電站來參與虛擬電廠的調(diào)控，但在虛擬電廠中，電動車也擁有著重要角色。

2022年中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會上，中國電動汽車百人會副理事長、中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，2040年中國有3億輛電動車，如果每輛車65度電，車上可裝電就是200億度，這樣的儲能規(guī)模讓“虛擬電廠”成為可能，而新能源汽車在最關(guān)鍵的儲能環(huán)節(jié)上將發(fā)揮重要作用。

隨著新能源發(fā)電的逐漸并網(wǎng)，波動性、削峰填谷就是必須要面對的問題，否則會給電網(wǎng)帶來巨大沖擊引發(fā)運(yùn)行安全問題。比如，華北電網(wǎng)最典型的特征是冬天時(shí)張家口的風(fēng)電出力很大，供熱機(jī)組開機(jī)較多且出力難以下調(diào)，到后半夜（凌晨4點(diǎn)-7點(diǎn)）恰逢用電低谷，就可能存在棄風(fēng)問題。這個(gè)時(shí)候，虛擬電廠就可以通過場站調(diào)度，以降低用電價(jià)格激勵(lì)用戶、車主在用電低谷期充電，消納多余的風(fēng)電。

歐美的虛擬電廠更為發(fā)達(dá)，我們熟悉的特斯拉更是開啟了用戶“發(fā)電”的先例。特斯拉與太陽能面板安裝商SolarCity合作，開發(fā)了家用儲能裝置Powerwall。用戶白天利用太陽能為Powerwall充電并儲能在專門的電池中，此后就可以隨時(shí)用電，用戶還可以實(shí)時(shí)通過手機(jī)查看設(shè)備發(fā)電、家庭用電、儲能余量和電網(wǎng)狀況等信息。

在此基礎(chǔ)上，特斯拉與加州公用事業(yè)公司PG&E合作推出了虛擬電廠項(xiàng)目。自愿參與該項(xiàng)目的用戶，在電網(wǎng)承壓時(shí)每提供一度電即可獲得2美元收益；特斯拉與佛蒙特州公用事業(yè)公司Green Mountain Power的合作項(xiàng)目，則是用戶讓渡部分電池控制權(quán)，允許電力公司使用儲能設(shè)備中的部分電能“削峰填谷”，作為回報(bào)，用戶可以用優(yōu)惠價(jià)獲得Powerwall。可以說，完全實(shí)現(xiàn)了電力的市場化交易，用戶從中獲得了收益。

歐洲的虛擬電廠則是聚合發(fā)電資源模式，接入了電動汽車充電站平臺、氧化還原電池、鋰電池、光伏電站、風(fēng)電場、小型水電站。目前，歐洲多國虛擬電廠已進(jìn)入商業(yè)化階段。

發(fā)展難題

盡管有諸多優(yōu)點(diǎn)，但虛擬電廠并不能完全解決“用電荒”難題。

它本質(zhì)上還是一種負(fù)荷調(diào)控手段，并不能直接發(fā)電，所以只能緩解某些時(shí)段和部分地區(qū)因供需失衡造成的電力短缺問題，不能解決大面積或者災(zāi)害性的缺電情況。

而且作為一種新興模式，虛擬電廠在我國目前尚處于初步發(fā)展階段，大范圍推廣還面臨諸多挑戰(zhàn)。

首先是技術(shù)問題，如何攻破計(jì)量和通信兩大技術(shù)難點(diǎn)。虛擬電廠系統(tǒng)由大量設(shè)備互聯(lián)構(gòu)成，而多點(diǎn)計(jì)量難度大、效率低、難以把控采集頻率，極大地影響了系統(tǒng)效率。此外，系統(tǒng)中的每個(gè)設(shè)備都可能成為被攻擊的目標(biāo)，防范難度大。如何防止信息被竊取、篡改，如何防止調(diào)度系統(tǒng)遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，都是亟待解決的問題。

除了技術(shù)條件尚未完全成熟以外，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一也亟須解決。目前，虛擬電廠各類示范項(xiàng)目已建設(shè)不少，但還沒有形成國家級的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這既不利于統(tǒng)一管理，也不利于市場推廣。

三是商業(yè)模式不健全，這與政策標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、用戶側(cè)負(fù)荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不強(qiáng)、技術(shù)和平臺還有待進(jìn)一步完善等有關(guān)。

四是成本問題。目前虛擬電廠平臺、終端成本還是很高的，自控、信息設(shè)備都很花錢，如何優(yōu)化成本，對于案例的市場化復(fù)制也至關(guān)重要。

虛擬電廠在中國的難點(diǎn)，主要在社會各方利益如何統(tǒng)籌兼顧。虛擬電廠拋開一切表象和概念，本質(zhì)上就是電力市場化交易。如何統(tǒng)籌兼顧各方利益，還需要長期的努力。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng) 削峰填谷