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(guó)內(nèi)首個(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)在深圳試運(yùn)行。該平臺(tái)部署于南網(wǎng)調(diào)度云，網(wǎng)省兩級(jí)均可直接調(diào)度，為傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”調(diào)度模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸春苫?dòng)”新模式提供了解決方案。
今年10月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)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(fù)荷、工商業(yè)可中斷負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，提升電網(wǎng)安全保障水平。
7月，為應(yīng)對(duì)季節(jié)性電力緊缺風(fēng)險(xiǎn)，廣州工信部發(fā)布了《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》，計(jì)劃安排補(bǔ)貼資金3000萬(wàn)元，補(bǔ)貼年限為三年，以激勵(lì)用戶參與并培育虛擬電廠需求響應(yīng)市場(chǎng)。
虛擬電廠是什么？在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建中，又承擔(dān)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(dòng)的“橋梁”，通過(guò)先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、5G通信和大數(shù)據(jù)技術(shù)，聚合點(diǎn)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(guò)分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度，主要由發(fā)電系統(tǒng)、 儲(chǔ)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(shí)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(dòng)商業(yè)模式。比如，在電力供應(yīng)緊張時(shí)段，虛擬電廠平臺(tái)可直接調(diào)度海量分散的充電樁、空調(diào)、儲(chǔ)能等用電資源，通過(guò)它們降低用電功率。此外，虛擬電廠平臺(tái)還有減少常規(guī)電源建設(shè)，促進(jìn)節(jié)能減排，帶動(dòng)節(jié)能設(shè)備、軟件服務(wù)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展等優(yōu)勢(shì)。
虛擬電廠模式無(wú)需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行改造，就能充分利用分布式資源，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)的多能互補(bǔ)和負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，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(gè)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(chǎng)交易，包括中長(zhǎng)期市場(chǎng)和實(shí)時(shí)平衡市場(chǎng)。
02、虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目
隨著雙碳目標(biāo)、新型電力系統(tǒng)的提出，高比例新能源、高度電氣化終端負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定提出了新的考驗(yàn)。虛擬電廠是解決供需矛盾、峰谷矛盾、波動(dòng)性矛盾和時(shí)間性矛盾的有效途徑。
目前，我國(guó)虛擬電廠處于起步試點(diǎn)階段，各省市主要試點(diǎn)落地案例如下：
1. 深圳網(wǎng)地一體虛擬電廠平臺(tái)
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(guó)內(nèi)首個(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)在深圳試運(yùn)行。
該平臺(tái)部署于南網(wǎng)調(diào)度云，網(wǎng)省兩級(jí)均可直接調(diào)度，為傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”調(diào)度模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸春苫?dòng)”新模式提供了解決方案。
為使虛擬電廠平臺(tái)有更多的適用場(chǎng)景，深圳供電局還驗(yàn)證了該平臺(tái)準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)控功能。負(fù)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(fù)荷功率即下調(diào)至目標(biāo)值。這是深圳虛擬電廠平臺(tái)的亮點(diǎn)，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(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。
隨著“虛擬電廠”項(xiàng)目推進(jìn)，將可實(shí)現(xiàn)該市全域調(diào)峰2萬(wàn)至3萬(wàn)千瓦。以建設(shè)100萬(wàn)千瓦虛擬電廠資源池計(jì)算，預(yù)計(jì)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(wàn)度電量，可減少碳排放約7.6萬(wàn)噸。
下階段，該公司將重點(diǎn)挖掘用戶側(cè)儲(chǔ)能電站、數(shù)據(jù)中心、冷鏈行業(yè)等新型資源，擴(kuò)大“虛擬電廠”資源池效應(yīng)，促進(jìn)新能源消納、輔助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、提高電網(wǎng)安全運(yùn)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(gè)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(jìn)行智慧調(diào)度。
2021年3月，浙江電網(wǎng)首次遠(yuǎn)程控制麗水綠色能源“虛擬電廠”輔助電網(wǎng)調(diào)峰43萬(wàn)千瓦。經(jīng)測(cè)算，此次“零成本”調(diào)峰，增加新能源消納108萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)約需求側(cè)響應(yīng)資金130萬(wàn)元，同時(shí)減少發(fā)電耗煤94噸，相當(dāng)于實(shí)際減排二氧化碳253噸。
下一步，浙江將進(jìn)一步開(kāi)展城市級(jí)“虛擬電廠”體系建設(shè)，同時(shí)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(kāi)展的“虛擬電廠”試點(diǎn)項(xiàng)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(fù)荷70萬(wàn)千瓦，折合電網(wǎng)基建投資12.8億，減少碳排放300萬(wàn)噸。
5. 上海“虛擬電廠”
2021年5月5日至6日，國(guó)家電網(wǎng)在上海開(kāi)展了國(guó)內(nèi)首次基于虛擬電廠技術(shù)的電力需求響應(yīng)行動(dòng)，僅僅一個(gè)小時(shí)的測(cè)試，就能產(chǎn)生15萬(wàn)千瓦時(shí)的電量。在這次測(cè)試中，累計(jì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷56.2萬(wàn)千瓦，消納清潔能源電量123.6萬(wàn)千瓦時(shí)，減少碳排放量約336噸。
目前上海已建成100萬(wàn)千瓦時(shí)的虛擬電廠，也就是全年裝機(jī)容量的6%，未來(lái)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(gè)虛擬電廠，實(shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能、充（換）電、微電網(wǎng)等多種電力能源形式互聯(lián)互動(dòng)。
目前，合肥虛擬電廠接入光伏電站達(dá)120兆瓦，相當(dāng)于新增一座可為18萬(wàn)戶居民用戶供電的電廠。預(yù)計(jì)三年內(nèi)合肥區(qū)域虛擬電廠總?cè)萘空急葘⑦_(dá)到夏季降溫負(fù)荷400萬(wàn)千瓦的近兩成，相當(dāng)于少建設(shè)一座80萬(wàn)千瓦傳統(tǒng)電廠。
7. 華北國(guó)網(wǎng)綜能“虛擬電廠”
2020年12月1日，國(guó)網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司虛擬電廠正式投入運(yùn)營(yíng)，聚合15.4萬(wàn)千瓦可調(diào)資源參與華北電力輔助服務(wù)市場(chǎng)。
國(guó)網(wǎng)綜能服務(wù)集團(tuán)虛擬電廠以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，聚合分布式電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置。在建設(shè)過(guò)程中，該虛擬電廠累計(jì)對(duì)接篩查負(fù)荷20余萬(wàn)千瓦，成功接入可調(diào)負(fù)荷10萬(wàn)千瓦。按照當(dāng)前接入水平計(jì)算，該虛擬電廠每天可創(chuàng)造23萬(wàn)千瓦時(shí)的新能源電量消納空間。
8.廣東深圳自動(dòng)化“虛擬電廠”
2020年10月26日，全國(guó)首套自動(dòng)化虛擬電廠系統(tǒng)已在深圳110千伏投控變電站投入試運(yùn)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(dòng)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(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠國(guó)網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程投入運(yùn)行。
該示范工程一期實(shí)時(shí)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(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)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(wàn)千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市，秦皇島作為虛擬電廠綜合試點(diǎn)，張家口、廊坊分別作為蓄熱式電鍋爐、大工業(yè)負(fù)荷專項(xiàng)試點(diǎn)。
把能源互聯(lián)網(wǎng)從“概念”推向“落地”，實(shí)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(yǔ)
未來(lái)大規(guī)模的分布式+負(fù)荷側(cè)管理+微電網(wǎng)+分布式儲(chǔ)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(lái)調(diào)度。在最靠近負(fù)荷的地方直接消納可再生能源，最利于投資收益，對(duì)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(chǔ)充都納入進(jìn)來(lái)，在需求側(cè)小范圍實(shí)現(xiàn)自平衡，然后再上一個(gè)層次自平衡，實(shí)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(yàn)證階段，已有若干落地場(chǎng)景，比如集中式風(fēng)光+集中儲(chǔ)能、單用戶光儲(chǔ)充、多用戶光儲(chǔ)充等。
平臺(tái)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(jí)的細(xì)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(shí)現(xiàn)。另一方面，電力系統(tǒng)的數(shù)字化、云化也推動(dòng)虛擬電廠走入實(shí)用化。
虛擬電廠平臺(tái)能夠調(diào)動(dòng)社會(huì)上的分布式電源、儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)積極互動(dòng)下的削峰填谷，等效于負(fù)荷尖峰時(shí)增加了電廠出力、負(fù)荷低谷時(shí)增加了用電需求，減少了邊際機(jī)組和額外輸變電設(shè)備的投資。
現(xiàn)階段國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)是虛擬電廠的主力軍，未來(lái)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。
