1、什么是虛擬電廠

虛擬電廠，顧名思義就是一個(gè)虛擬化的電廠，里面的內(nèi)容不是電廠，但是起到一個(gè)電廠的作用。實(shí)際上也是如此，就是將相對(duì)分散的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等元素進(jìn)行集成調(diào)控，形成一個(gè)黑匣子，對(duì)外等效成一個(gè)可控的電源。

這個(gè)黑匣子，對(duì)外既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負(fù)電廠”消納系統(tǒng)的電力，起到靈活的削峰填谷等作用。

以往的電力系統(tǒng)削峰填谷，基本是通過火電廠實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)測算，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億的電廠和配套電網(wǎng)；而通過虛擬電廠實(shí)現(xiàn)，建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)的投資只需要500-800億元。

既然這么節(jié)省，以前為什么沒有這么做？因?yàn)樘摂M電廠這個(gè)黑匣子，要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要有內(nèi)部可控的資源，比如儲(chǔ)能、充電樁等；需要有機(jī)制，比如電力市場交易；需要有技術(shù)，黑匣子內(nèi)部資源的控制和調(diào)度。

這些，以前都不太具備條件，現(xiàn)在基本具備了，所以沿海進(jìn)展比較快。

實(shí)際上西方國家，在這塊已經(jīng)有不少案例。各國各有特點(diǎn)，日本和德國以儲(chǔ)能和分布式電源，作為虛擬電廠的主體，美國則是以可控負(fù)荷為主，規(guī)模已占尖峰負(fù)荷的5%以上。

虛擬電廠結(jié)構(gòu)示意圖

2、需求側(cè)響應(yīng)與虛擬電廠

虛擬電廠和需求側(cè)響應(yīng)好像比較相似，本質(zhì)內(nèi)涵也比較一致。

從廣義來講，虛擬電廠是需求側(cè)響應(yīng)的延伸版，需求側(cè)響應(yīng)主要是削峰，主要針對(duì)用戶負(fù)荷；虛擬電廠則是削峰和填谷兼顧，源網(wǎng)荷儲(chǔ)都包含在內(nèi)。

虛擬電廠的響應(yīng)機(jī)制，比起常規(guī)的需求側(cè)響應(yīng)，要靈活迅速，一旦系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷缺口或者消納困難，虛擬電廠可以迅速實(shí)現(xiàn)削峰填谷，自動(dòng)響應(yīng)，要求和常規(guī)電廠的效果，基本一樣。

需求側(cè)響應(yīng)的響應(yīng)要求，相對(duì)低一些，做到自動(dòng)響應(yīng)的基本沒有。

虛擬電廠能夠發(fā)展，必須具備以下三種資源：分布式電源、儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷。

分布式電源包括小型光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)、燃機(jī)等，當(dāng)然，調(diào)度關(guān)系不屬于現(xiàn)有公用電網(wǎng)系統(tǒng)。

可調(diào)節(jié)負(fù)荷主要是一些工業(yè)、交通和空調(diào)負(fù)荷，需要考慮用戶中斷負(fù)荷的意愿、中斷量和補(bǔ)貼價(jià)格。據(jù)國網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，夏季空調(diào)負(fù)荷占最大負(fù)荷約30%，其中華北、華東、華中部分省市占比達(dá)40%-50%?？照{(diào)負(fù)荷已經(jīng)成為拉大用電峰谷差、加劇電網(wǎng)高峰運(yùn)行壓力的重要因素。

3、案例介紹

2020年，上海黃浦區(qū)虛擬電廠項(xiàng)目。迄今最大規(guī)模的一次試運(yùn)行，參與樓宇超過50棟，釋放負(fù)荷約1萬千瓦。

怎么實(shí)現(xiàn)的？在用電高峰時(shí)段，系統(tǒng)對(duì)虛擬電廠區(qū)域內(nèi)，相關(guān)建筑中央空調(diào)的溫度、風(fēng)量、轉(zhuǎn)速等多個(gè)特征參數(shù)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，且對(duì)用戶體驗(yàn)影響不大。

技術(shù)層面的工作包括控制、計(jì)量、調(diào)度、交易等等，以往的能源調(diào)控顆粒度比較大，虛擬電廠針對(duì)的是設(shè)備級(jí)，而且要求自動(dòng)響應(yīng)的話，復(fù)雜程度就很高了。

這是基于一套“云管邊端”軟件去實(shí)現(xiàn)。

業(yè)務(wù)流程圖

這里面，不同的空調(diào)，比如中央空調(diào)，VRV空調(diào)、分散式空調(diào)，他們的控制策略和實(shí)現(xiàn)，都不一樣，現(xiàn)在的成果也都需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)踐，進(jìn)一步完善。

那么，用戶怎么參與虛擬電廠項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)收益？以上海項(xiàng)目為例，還是在系統(tǒng)平臺(tái)上，負(fù)荷集成商進(jìn)行競價(jià)。三級(jí)的架構(gòu)，平臺(tái)、負(fù)荷集成商、用戶。

補(bǔ)貼價(jià)格根據(jù)響應(yīng)時(shí)間，也是有區(qū)分。用戶在30分鐘之內(nèi)進(jìn)行削峰，給你的補(bǔ)貼就是3倍的價(jià)格（有一個(gè)基準(zhǔn)值），30分鐘到2小時(shí)之間是2倍，時(shí)間更長就更低。

補(bǔ)貼的來源，目前主要是來源于各省的跨省區(qū)可再生能源電力現(xiàn)貨交易購電差價(jià)的盈余部分，所以還是有一些制約，很多省份還沒有開始現(xiàn)貨交易。

國外的典型虛擬電廠，德國Next Kraftwerke公司的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了對(duì)4000多個(gè)分布式發(fā)電設(shè)備的管理，也包括一部分可調(diào)節(jié)負(fù)荷，2019年底已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)跨5個(gè)國家7000多個(gè)分布式能源和可調(diào)負(fù)荷的管理，總規(guī)模接近300萬千瓦。

2009年成立的Next Kraftwerke公司員工總數(shù)不超過200人，銷售收入4億歐元左右，交易電量140GWh，業(yè)績非常突出。

Next Kraftwerke某區(qū)域虛擬電廠聚合資源

主要通過幾方面獲得效益，一是光伏、風(fēng)電等邊際成本較低的電源，參與市場化交易獲利，二是生物質(zhì)、燃機(jī)等調(diào)節(jié)性能較好的電源，參與調(diào)頻獲利，三是調(diào)節(jié)分布式電源和可控負(fù)荷，利用峰谷差在電力市場獲利。

這樣的案例，對(duì)于資源協(xié)調(diào)和聚集能力，要求是非常高的。源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源的特征，如何與電力市場的商務(wù)模式銜接，怎么及時(shí)響應(yīng)，高效控制，都是很大的課題。

4、國內(nèi)發(fā)展的趨勢與判斷

虛擬電廠一定是個(gè)大趨勢，是未來高滲透新能源下的電力系統(tǒng)必然產(chǎn)物，但是推廣的速度還是要看如下幾個(gè)方面：

一是盈利模式。跨省區(qū)可再生能源現(xiàn)貨交易購電差價(jià)盈余作為資金池，只是當(dāng)前權(quán)宜之計(jì)，還是要形成商業(yè)模式，且不是那種被動(dòng)的補(bǔ)貼模式：虛擬電廠使得電網(wǎng)、電廠投資減少了，就去找他們出錢。

這種模式很難推廣，不好核定，沒人愿意出錢，需要形成市場化行為，電力市場里面，有人愿意買單，自然不愁沒人主動(dòng)去做。

二是場景延伸。例如充電樁站用這樣的元素，能否充分融合進(jìn)來，充電樁可調(diào)節(jié)性能很強(qiáng)，對(duì)時(shí)間和舒適度要求不高，發(fā)展體量很大，需要統(tǒng)籌規(guī)劃。

現(xiàn)在很多案例，都是以空調(diào)負(fù)荷為主，受到到很多制約，單個(gè)樓宇空調(diào)需求響應(yīng)項(xiàng)目改造投資較大，但可調(diào)負(fù)荷有限，性價(jià)比不高，難以回收投資。

三是成本問題。目前虛擬電廠平臺(tái)、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(duì)于案例的市場化復(fù)制，也是至關(guān)重要的。