來(lái)源：【中國(guó)科學(xué)報(bào)】

文 林伯強(qiáng)（廈門大學(xué)中國(guó)能源政策研究院院長(zhǎng)）

近期，全球多地遭受極端高溫天氣考驗(yàn)，干旱嚴(yán)重。高溫造成的能源供求緊張局勢(shì)突出，能源保供情況備受關(guān)注。

可想而知，未來(lái)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨著諸多挑戰(zhàn)：一是全球氣候變暖引起的極端天氣頻發(fā)，二是“雙碳”目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型和能源革命持續(xù)推進(jìn)，三是大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)。

在此背景下，電力系統(tǒng)的靈活性越來(lái)越重要，虛擬電廠因注重綜合能源服務(wù)的形式“應(yīng)運(yùn)重生”。

何謂虛擬電廠？虛擬電廠的概念最早在1997年提出，主要目標(biāo)是節(jié)能減排，在21世紀(jì)初期已受到了歐洲、北美等國(guó)的關(guān)注，之后在全球推廣。

應(yīng)該說(shuō)，虛擬電廠是一套先進(jìn)的電力管理系統(tǒng)，結(jié)合軟件系統(tǒng)和信息通信技術(shù)，將系統(tǒng)中的分布式電源、柔性負(fù)荷、儲(chǔ)能、電動(dòng)車等多種可調(diào)節(jié)資源聚合在一起，通過(guò)對(duì)資源的智能調(diào)控和協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的供需平衡和對(duì)大規(guī)模新能源電力的高效利用。

虛擬電廠兼具“源—荷”特性，既可以向電力系統(tǒng)供電，又可以消納系統(tǒng)的電力，可以更靈活地實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”的功能。

虛擬電廠通過(guò)將多種可調(diào)節(jié)能源集成的形式實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同調(diào)控，從而保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定輸出，為解決極端天氣、新能源電力和大規(guī)模分布式電源接入給電網(wǎng)帶來(lái)的波動(dòng)性難題提供了新的路徑和方案。

因此，虛擬電廠可以說(shuō)是新型電力系統(tǒng)的智能管家，是可再生能源發(fā)展的配套保障。

虛擬電廠參與電力市場(chǎng)兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的市場(chǎng)前景。虛擬電廠是個(gè)老概念，但未來(lái)虛擬電廠在先進(jìn)數(shù)字技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)的加持下可以實(shí)現(xiàn)電源的多能互補(bǔ)和負(fù)荷的靈活互動(dòng)，為電網(wǎng)提供調(diào)峰調(diào)頻、儲(chǔ)能等輔助服務(wù)。

虛擬電廠聚合了多種能源，可以在用電高峰期削減負(fù)荷、在用電低谷期增加負(fù)荷，因此其在輔助服務(wù)市場(chǎng)上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行調(diào)峰和調(diào)頻服務(wù)交易。虛擬電廠參與需求側(cè)響應(yīng)的方式是根據(jù)合同要求按時(shí)按容量削減負(fù)荷，從而保障電網(wǎng)的供需平衡。在提供需求響應(yīng)和輔助服務(wù)業(yè)務(wù)中，可通過(guò)價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制獲得收益。

在現(xiàn)貨交易市場(chǎng)中，虛擬電廠可以靈活配置電能，利用峰谷電價(jià)差盈利，不僅具有較大的盈利空間，還可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行供需優(yōu)化。從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)的測(cè)算，如果通過(guò)火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元，而通過(guò)虛擬電廠實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)僅需投資500億~600億元，即火電廠成本的1/8~1/7。

虛擬電廠市場(chǎng)至少有三方面潛能。首先，可再生能源占比提高使電網(wǎng)“雙高”“雙峰”的特點(diǎn)凸顯，加之備用容量可能不足，導(dǎo)致電網(wǎng)備用容量缺口巨大。

其次，我國(guó)分布式發(fā)電裝機(jī)量大，裝機(jī)容量逐年增長(zhǎng)。同時(shí)電動(dòng)車、儲(chǔ)能等用戶側(cè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源也在逐年增長(zhǎng)。

再次，隨著電能替代的進(jìn)一步推進(jìn)，全社會(huì)用電量持續(xù)攀升，虛擬電廠平抑負(fù)荷的功能將發(fā)揮更大作用。

除了市場(chǎng)推動(dòng)外，近年來(lái)利好政策頻發(fā)，為虛擬電廠的蓬勃發(fā)展創(chuàng)造了政策環(huán)境。隨著電力市場(chǎng)交易的持續(xù)放開(kāi)，推動(dòng)新能源逐步參與市場(chǎng)交易，電力系統(tǒng)對(duì)于調(diào)峰調(diào)頻此類輔助服務(wù)的需求將大大增加。虛擬電廠作為市場(chǎng)參與者，可通過(guò)電力交易和提供輔助服務(wù)獲得收益。

同時(shí)，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》等多個(gè)政策文件均提出將開(kāi)展各類資源聚合的虛擬電廠示范。

在市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和政策支持下，虛擬電廠有望實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。然而，虛擬電廠發(fā)展仍面臨著挑戰(zhàn)。

隨著信息通信、智能調(diào)度算法、智能計(jì)量等技術(shù)的發(fā)展，虛擬電廠的技術(shù)日漸成熟。虛擬電廠的發(fā)展通常分為邀約型階段、市場(chǎng)化階段和跨空間自主調(diào)度型階段。

國(guó)外虛擬電廠已進(jìn)入市場(chǎng)化階段，國(guó)內(nèi)尚處于由邀約型向市場(chǎng)化過(guò)渡的初期發(fā)展階段，以試點(diǎn)示范為主，市場(chǎng)參與度比較低，上海、江蘇、河北等地已開(kāi)始虛擬電廠的試點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)行。

當(dāng)前我國(guó)的虛擬電廠建設(shè)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

一是頂層設(shè)計(jì)亟待完善。我國(guó)虛擬電廠建設(shè)處在發(fā)展初期，尚沒(méi)有國(guó)家層面的專項(xiàng)政策，省級(jí)層面的專項(xiàng)政策也寥寥無(wú)幾。與虛擬電廠相關(guān)的輔助服務(wù)市場(chǎng)和電力現(xiàn)貨市場(chǎng)均不成熟，虛擬電廠參與交易的市場(chǎng)條件尚未完全形成。行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系未構(gòu)建，監(jiān)管體系未形成，參與交易運(yùn)行的規(guī)程、規(guī)范和規(guī)則有待完善。在聚合資源類型上，我國(guó)目前以負(fù)荷側(cè)資源為主，尚未充分釋放可再生能源的活力。

二是虛擬電廠相關(guān)技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。虛擬電廠相關(guān)業(yè)務(wù)需要滿足即時(shí)響應(yīng)和可靠性要求，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括實(shí)時(shí)快速響應(yīng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、先進(jìn)的人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)等，目前虛擬電廠的發(fā)展還受限于技術(shù)。并且我國(guó)虛擬電廠對(duì)系統(tǒng)內(nèi)可調(diào)節(jié)能源的協(xié)調(diào)控制功能和策略有待完善，對(duì)體量大、資源分布廣的分布式可再生能源的控制能力不足，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力也不夠。從數(shù)據(jù)采集、電力交易到用戶結(jié)算，以及為用戶提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)和解決方案，這一套程序尚不成熟。

三是虛擬電廠商業(yè)模式尚不清晰。目前我國(guó)虛擬電廠市場(chǎng)的關(guān)注度和參與度低，輔助服務(wù)業(yè)務(wù)量較小，電力現(xiàn)貨交易業(yè)務(wù)則處于探索階段。行業(yè)發(fā)展的時(shí)機(jī)和條件未成熟，實(shí)現(xiàn)盈利難度較大。此外，市場(chǎng)價(jià)格機(jī)制關(guān)乎虛擬電廠的生死存亡，電價(jià)對(duì)于虛擬電廠的盈利影響很大。如果沒(méi)有電價(jià)改革配合，虛擬電廠的預(yù)期盈利空間恐會(huì)大打折扣，大規(guī)模商業(yè)運(yùn)行也將受到影響。

虛擬電廠是消納新能源電力、保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)能源保供的一大利器，需積極推動(dòng)虛擬電廠建設(shè)，激發(fā)虛擬電廠活力，促進(jìn)虛擬電廠長(zhǎng)足發(fā)展。

首先，將頂層設(shè)計(jì)盡快提上日程。盡快著手繪制虛擬電廠發(fā)展藍(lán)圖，做好頂層設(shè)計(jì)工作。出臺(tái)國(guó)家層面的專項(xiàng)政策和指導(dǎo)性文件，積極鼓勵(lì)省級(jí)層面的專項(xiàng)政策出臺(tái)。牽頭構(gòu)建虛擬電廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，明確虛擬電廠的定義、范圍、發(fā)展規(guī)劃、實(shí)施策略，完善虛擬電廠參與電力市場(chǎng)交易的各項(xiàng)規(guī)則，為虛擬電廠建設(shè)提供政策支撐和依據(jù)。

其次，積極推動(dòng)核心技術(shù)研發(fā)。加快推進(jìn)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、分布式能源可控可測(cè)技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)等的研發(fā)，提高虛擬電廠對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能等資源的調(diào)控能力，改善對(duì)資源的智能管理能力，推動(dòng)分布式可再生能源納入聚合資源范圍，充分發(fā)揮我國(guó)大體量分布式電源裝機(jī)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

再次，加快完善市場(chǎng)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制。虛擬電廠的發(fā)展與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)的進(jìn)展息息相關(guān)。應(yīng)扎實(shí)推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，深化電力體制改革和電價(jià)改革。逐步推動(dòng)電價(jià)市場(chǎng)化，讓電力價(jià)格反映供應(yīng)成本，讓市場(chǎng)機(jī)制充分發(fā)揮作用。完善新能源電力參與市場(chǎng)交易機(jī)制，激發(fā)新能源電力市場(chǎng)活力。加快輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)步伐，激勵(lì)更多市場(chǎng)主體參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易。同時(shí)，完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場(chǎng)、容量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的互動(dòng)機(jī)制。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2022-09-09 第1版 要聞 原標(biāo)題為《虛擬電廠如何“應(yīng)運(yùn)重生”》)

編輯 | 趙路

排版 | 志海

本文來(lái)自【中國(guó)科學(xué)報(bào)】，僅代表作者觀點(diǎn)。全國(guó)黨媒信息公共平臺(tái)提供信息發(fā)布傳播服務(wù)。

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