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入夏以來，全國(guó)多地出現(xiàn)35℃以上高溫天氣，多個(gè)城市連續(xù)出現(xiàn)高溫。經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇疊加高溫天氣，我國(guó)用電負(fù)荷較快增長(zhǎng)，虛擬電廠頻頻進(jìn)入公眾視野。

今年以來，國(guó)家發(fā)展改革委等部門印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》以及天津、北京、上海等10余省份相繼發(fā)布的“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃及碳達(dá)峰實(shí)施方案，均對(duì)發(fā)展虛擬電廠提出明確要求。

何為“虛擬電廠”？

“虛擬電廠并不是個(gè)發(fā)電廠，而是一套能源管理系統(tǒng)。它安裝在工廠等用電大戶的控制終端，把可中斷的如空調(diào)、照明等負(fù)荷納入到控制序列，在不影響企業(yè)正常生產(chǎn)的情況下，通過精準(zhǔn)控制達(dá)到供需平衡。”中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)楊昆說。

在江蘇常州，一家商場(chǎng)的空調(diào)控制模塊已接入負(fù)荷集控系統(tǒng)。該系統(tǒng)分析后發(fā)現(xiàn)，目前正是當(dāng)?shù)赜秒姼叻?，需降低用電?fù)荷來平衡電網(wǎng)供需。30秒后，系統(tǒng)將商業(yè)綜合體內(nèi)功率為1200千瓦的空調(diào)負(fù)荷自動(dòng)降到600千瓦，商場(chǎng)內(nèi)的溫度只上升了1℃，并沒有影響到顧客的購物體驗(yàn)。

按照以往，當(dāng)出現(xiàn)較大用電負(fù)荷時(shí)，傳統(tǒng)解決辦法是在發(fā)電端擴(kuò)建電廠、緊急調(diào)動(dòng)備用發(fā)電資源，同時(shí)加強(qiáng)用電端的有序使用。

不過，如果僅僅通過擴(kuò)建電廠來滿足尖峰時(shí)段的用電需求，有可能在用電低谷期產(chǎn)生巨大浪費(fèi)，有序用電造成的停工停產(chǎn)也會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)造成沖擊。因此，虛擬電廠成為有效解決用電負(fù)荷的新方案。

國(guó)家能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人說，通過需求側(cè)的響應(yīng)將負(fù)荷降下來，對(duì)整個(gè)電力行業(yè)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生更好的作用。

據(jù)了解，早在“十三五”時(shí)期，我國(guó)就已開展虛擬電廠的試點(diǎn)工作，部署多個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目，取得很多經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。比如，上海于2017年建成黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程。2019年，國(guó)家電網(wǎng)冀北電力公司優(yōu)化創(chuàng)新虛擬電廠運(yùn)營(yíng)模式，并服務(wù)北京冬奧會(huì)。

《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》進(jìn)一步提出，開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能、新能源汽車與電網(wǎng)能量互動(dòng)等各類資源聚合的虛擬電廠示范。

2021年10月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，提出要大力提升電力系統(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)汽車充電網(wǎng)絡(luò)、虛擬電廠等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

可提升新能源消納能力

楊昆表示，作為能源智能化的新業(yè)態(tài)和新模式，虛擬電廠應(yīng)用前景廣泛，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)型的背景下，發(fā)展虛擬電廠對(duì)促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡、實(shí)現(xiàn)分布式能源低成本并網(wǎng)、充分消納清潔能源發(fā)電量、推動(dòng)綠色能源轉(zhuǎn)型具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

專家表示，自2001年起，歐洲各國(guó)就開始開展以集成中小型分布式發(fā)電單元為主要目標(biāo)的虛擬電廠研究項(xiàng)目。近年來，澳大利亞、日本等國(guó)家也逐步加入虛擬電廠研究及部署行列。

2021年8月，國(guó)家電網(wǎng)江蘇電力有限公司承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目——城區(qū)用戶與電網(wǎng)供需友好互動(dòng)系統(tǒng)通過驗(yàn)收，將這一負(fù)荷精準(zhǔn)控制模式延伸到居民用電側(cè)，可以起到“削峰填谷”、維持電力供需平衡的目的。

除了電力“智能管家”的角色，虛擬電廠還能在光伏、風(fēng)電等新能源出現(xiàn)間歇性時(shí)，通過儲(chǔ)能裝置把它們組織起來，進(jìn)行集成調(diào)控，起到“聚沙成塔”的作用。

國(guó)家電網(wǎng)江蘇電力有限公司電力科學(xué)研究院總工程師袁宇波說，虛擬電廠可平抑新能源電力的強(qiáng)隨機(jī)波動(dòng)性，提高新能源的利用率，對(duì)多種分布式能源進(jìn)行聚合、優(yōu)化控制和管理，為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)。

當(dāng)前，相關(guān)企業(yè)紛紛加速布局。華北電網(wǎng)率先在國(guó)內(nèi)開展了虛擬電廠參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，國(guó)家電網(wǎng)浙江綜合能源公司智慧虛擬電廠平臺(tái)上線，國(guó)電投深圳能源發(fā)展有限公司的虛擬電廠平臺(tái)參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易。

市場(chǎng)前景可期

多位業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)前虛擬電廠尚處于初期發(fā)展階段。

華北電力大學(xué)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略研究院執(zhí)行院長(zhǎng)王鵬說，明確的“雙碳”目標(biāo)為我國(guó)虛擬電廠發(fā)展打開市場(chǎng)新增量。虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈由上游基礎(chǔ)資源、中游數(shù)字平臺(tái)和下游虛擬電廠聚合商三者共同組成。

據(jù)介紹，上游基礎(chǔ)資源又可細(xì)分為可控負(fù)荷、分布式能源以及儲(chǔ)能系統(tǒng)，如工廠車間、商場(chǎng)樓宇、大型用電設(shè)備等。中游的數(shù)字平臺(tái)是虛擬電廠的核心組成部分，是智慧能源控制系統(tǒng)，可與電力調(diào)度中心、電力交易中心互動(dòng)。產(chǎn)業(yè)鏈的下游可以為廣大用戶提供配電、電網(wǎng)接入和營(yíng)銷服務(wù)。

楊昆認(rèn)為，隨著分布式電源、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)的快速發(fā)展，虛擬電廠的資源聚合方式，將使工廠、居民都可以參與到虛擬電廠的價(jià)值創(chuàng)造中，成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要形式。

“在‘雙碳’目標(biāo)及新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，虛擬電廠將迎來發(fā)展機(jī)遇。”王鵬說。

國(guó)家電網(wǎng)能源研究院工程師吳鵬表示，虛擬電廠可以廣泛聚合用戶側(cè)的資源并參與系統(tǒng)靈活互動(dòng)，將緩解系統(tǒng)供需矛盾，促進(jìn)新能源消納。