近年(nián)來，以油氣為(wèi)代表的(de)傳統化石能源系統正在向以可(kě)再生能源為(wèi)代表的(de)現代能源系統轉型，這個過程中産生了一(yī)些新問題。在此背景下，“虛拟電廠”的(de)概念應運而生。什麽是虛拟電廠、能發揮哪些作用？它目前處于什麽發展階段，前景如(rú)何？

       當前，在能源緊缺、環境惡化的(de)嚴峻形勢下，全球能源正處在以油氣為(wèi)代表的(de)傳統化石能源系統向以可(kě)再生能源為(wèi)代表的(de)現代能源系統轉型的(de)關鍵期。同時，由于分布式可(kě)再生能源、可(kě)控負荷、儲能設施以及電動汽車等的(de)快速發展，電力用戶也将由單一(yī)的(de)消費者轉變為(wèi)混合型的(de)産銷者。

       但是，具有産銷一(yī)體特性的(de)電力用戶具有地(dì)理(lǐ)位置分散、随機性波動性強的(de)特點，且兼有弱可(kě)觀性和(hé)可(kě)控性，如(rú)何實現與電網的(de)友好互動？在這個大背景下，“虛拟電廠”的(de)概念應運而生。

       虛拟電廠，是聚合優化“源—網—荷”清潔低(dī)碳發展的(de)新一(yī)代智能控制技術和(hé)互動商業模式。這種技術模式無需對電網進行改造，就能充分利用分布式資源，實現電源側的(de)多能互補和(hé)負荷側的(de)靈活互動，給電網提供電能和(hé)輔助服務，可(kě)為(wèi)破解清潔能源消納的(de)世界性難題和(hé)低(dī)碳能源轉型提供前瞻性的(de)技術解決方案。

       虛拟電廠相當于一(yī)個區域性的(de)源網荷集中管理(lǐ)模式

       虛拟電廠可(kě)看作是在傳統電網物理(lǐ)架構上，利用先進的(de)調控技術、計量技術、通信技術把分布式發電、分布式儲能設施、可(kě)控負荷等不同類型分布式資源進行整合協同開展優化運行控制和(hé)市場交易的(de)載體，實現電源側的(de)多能互補和(hé)負荷側的(de)靈活互動，對電網提供電能或調峰、調頻、備用等輔助服務。其核心在于“聚合”和(hé)“通信”。

       “虛拟電廠”這一(yī)術語最早出現于1997年(nián)。它不是傳統意義上的(de)實體發電廠，而是相當于一(yī)個區域性的(de)源網荷集中管理(lǐ)模式。

       1997以來，虛拟電廠受到北美、歐洲多個國家的(de)廣泛關注。各國的(de)項目不同、應用場景不同，因此對虛拟電廠的(de)研究側重點也不一(yī)樣：歐洲各國主要考慮實現分布式發電的(de)可(kě)靠并網、智能互動和(hé)參與電力市場，打造持續穩定發展的(de)商業模式；北美地(dì)區的(de)虛拟電廠主要基于需求響應發展而來，兼顧可(kě)再生能源的(de)利用，希望通過自(zì)動需求響應和(hé)能效管理(lǐ)來提高(gāo)綜合能源的(de)利用效率，因此可(kě)控負荷占據主要成分。

       虛拟電廠可(kě)在破解清潔能源消納、綠色能源轉型方面發揮重要作用

       虛拟電廠的(de)特點符合新一(yī)代電力系統“智能互動和(hé)開放共享”的(de)發展需求和(hé)方向，因此在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉型方面可(kě)以發揮重要作用。

       首先，可(kě)緩解分布式發電的(de)負面效應，提高(gāo)電網運行穩定性。虛拟電廠對大電網來說是一(yī)個可(kě)視(shì)化的(de)自(zì)組織，既可(kě)通過組合多種分布式資源進行發電，實現電力生産；又可(kě)通過調節可(kě)控負荷，采用分時電價、可(kě)中斷電價及用戶時段儲能等措施，實現節能儲備。虛拟電廠的(de)協調控制優化大大減小了以往分布式資源并網對大電網造成的(de)沖擊，降低(dī)了分布式資源增長(cháng)帶來的(de)調度難度，使配電管理(lǐ)更趨于合理(lǐ)有序，提高(gāo)了系統運行的(de)穩定性。

       其次，可(kě)高(gāo)效利用和(hé)促進分布式能源發電。近年(nián)來，我國分布式光伏、分散式風電等分布式能源增長(cháng)很快，其大規模、高(gāo)比例接入給電力系統的(de)平衡和(hé)電網安全運行帶來一(yī)系列挑戰。如(rú)果這些分布式發電以虛拟電廠的(de)形式參與大電網的(de)運行，通過內(nèi)部的(de)組合優化，可(kě)消除其波動對電網的(de)影響，實現高(gāo)效利用。同時，虛拟電廠可(kě)以使分布式能源從電力市場中獲取最大的(de)經濟效益，縮短(duǎn)成本回收周期，吸引和(hé)擴大此類投資，促進分布式能源的(de)發展。

       再次，可(kě)以以市場手段促進發電資源的(de)優化配置。虛拟電廠最具吸引力的(de)功能就在于能夠聚合多種類型的(de)分布式資源參與電力市場運行。虛拟電廠充當分布式資源與電力調度機構、與電力市場之間的(de)中介，代表分布式資源所有者執行市場出清結果，實現能源交易。從其他市場參與者的(de)角度來看，虛拟電廠表現為(wèi)傳統的(de)可(kě)調度發電廠。由于擁有多樣化的(de)發電資源，虛拟電廠既可(kě)以參與主能量市場，也可(kě)以參與輔助服務市場，參與多種電力市場的(de)運營模式及其調度框架，對發電資源的(de)廣泛優化配置起到積極的(de)促進作用。

       虛拟電廠具有協調控制、交易運營、智能計量、信息通信等關鍵技術，應用前景十分廣闊

       早期所謂“虛拟電廠”實際上應稱為(wèi)“能效電廠”。它主要通過在用電需求方安裝一(yī)些提高(gāo)用電效能的(de)設備，來産生與建設實際電廠一(yī)樣的(de)效果，因為(wèi)需求的(de)減少等于電網對于其他部分供應的(de)增加。

       總的(de)來說，虛拟電廠的(de)關鍵技術包括協調控制技術、交易運營技術、智能計量技術、信息通信技術。

       近幾年(nián)來，我國對虛拟電廠的(de)關注度不斷上升。針對清潔能源消納的(de)大規模虛拟電廠“源網荷智能電網”系統在江蘇投運；上海黃埔區商業建築虛拟電廠也正在建設中。尤其值得一(yī)提的(de)是，随着2018年(nián)3月國家電網有限公司主導發起的(de)虛拟電廠《架構與功能要求》和(hé)《用例》這兩項首批國際電工委員會标準的(de)獲批立項，虛拟電廠正在得到越來越多的(de)關注。

       目前，虛拟電廠尚處于起步階段，但因其符合中國電力發展的(de)需求與方向，在政府、企業、用戶等各方的(de)共同努力下，将擁有越來越廣闊的(de)應用前景。

（來源:國家電網報   作者:鄢蜜昉 李亞平 楊勝春作者單位：中國電科院）