提起電廠，很多人都會聯想到這樣的場景——巨大的冷卻塔，高聳的煙囪和滾滾的白煙。但是如今，我們身邊出現了一種電廠，既不燒煤，也沒有廠房，但卻能通過調節負荷進行“發電”，這就是虛擬電廠。

　　今年夏天，持續的高溫天氣使得我國用電負荷陡增，虛擬電廠概念頻頻走進公眾視野。國網上海市電力公司經濟技術研究院副院長費斐表示，虛擬電廠能夠有效緩解電網供需矛盾、保障電網安全運行、降低電網投資、推動用戶節能減排，為企業、用戶帶來收益，實現多方共贏。

　　業界看好虛擬電廠市場潛力

　　發電和用電保持動態平衡，是電網平穩運行的重要保障。近年來，隨著用電結構的變化，我國電力負荷峰谷差越來越大。為了保證高峰期供電安全，電網不得不保留大量的冗余發電能力，造成資源浪費。而虛擬電廠的出現解決了這個問題。

　　“虛擬電廠不同于傳統火電廠，它是對分散資源進行聚合調控的一種特殊電廠。”費斐告訴《中國電子報》記者，虛擬電廠以物聯網為基礎，通過先進的信息通信技術和優化控制技術，將可控負荷、電動汽車、分布式儲能、分布式電源等分散資源進行聚合和調控，能夠響應調度機構下達的指令，獨立參與電力市場交易。

　　華北電力大學能源互聯網研究中心主任曾鳴將虛擬電廠的核心總結為聚合和通信。“一方面，虛擬電廠所聚合的各類用電負荷要‘可調節’，比如辦公樓里的空調、公共交通用電等；另一方面，它以數字化技術為支撐，將不同空間的用電負荷整合起來，實現優化調度，從而起到穩定電力供應的作用。”曾鳴解釋說。

　　那么虛擬電廠又是如何“發電”的呢？“虛擬電廠的電力來源可以分為兩大類。”國網能源研究院企業戰略研究所副所長張曉萱介紹，一類是其聚合的分布式電源、儲能、電動車等向電網提供的富余電力；另一類是虛擬電廠通過控制其聚合的可調節負荷，削減用電高峰時的電力需求，所節省的部分等效于向電網提供了電力。

　　有專家表示，由于虛擬電廠依托的是高度智能化的控制系統，并接入連接大量設備的物聯網，所以它的理論響應速度與調節能力都遠超傳統調峰手段，尤其適配以風光電為首、需要電網做出快速反應的可再生能源。

　　此外，虛擬電廠還具有優良的經濟性。根據國家電網的測算，通過火電廠實現電力系統削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億元；而通過虛擬電廠，在建設、運營、激勵等環節投資僅需500~600億元，僅為火電廠成本的12%~15%。

　　雖然近期才“走紅”，但虛擬電廠并非新概念。早在1997年，經濟學家西蒙·阿韋布赫就提出了虛擬電廠的相關概念。他在《虛擬公共設施：新興產業的描述、技術及競爭力》一書中將其定義為：受市場驅動的獨立實體間靈活合作，且能夠為消費者提供所需的高效電能服務而不必擁有相應的資產。

　　自2001年起，歐洲各國就開始開展以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬電廠研究項目；同期，北美也在推進相同內涵的“電力需求響應”，通過市場化激勵機制引導用戶錯峰用電，保障電網系統穩定性。

　　而我國在“十三五”時期，也已開展虛擬電廠的試點工作。上海于2017年建成首個商業建筑虛擬電廠——黃浦區商業建筑虛擬電廠示范工程。國家電網冀北電力公司在2019年優化創新虛擬電廠運營模式，并服務北京冬奧會。8月26日，國內首家虛擬電廠管理中心在深圳揭牌，接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14 家，接入容量達87萬千瓦，接近一座大型煤電廠的裝機容量。

　　今年以來，鼓勵虛擬電廠發展的政策頻頻出臺，進一步推進其發展。

　　《“十四五”現代能源體系規劃》提出，開展工業可調節負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用戶側儲能、新能源汽車與電網能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示范。《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》要求建立一批適用于分布式能源的“源-網-荷-儲-數”綜合虛擬電廠。《關于推動能源電子產業發展的指導意見（征求意見稿）》中也提出，探索開展源網荷儲一體化、多能互補的智慧能源系統、智能微電網、虛擬電廠建設。

　　在一系列政策的支持下，外界看好虛擬電廠的市場潛力。費斐表示，按2025年全國負荷16億千瓦、虛擬電廠容量占總負荷3%來測算，屆時全國虛擬電廠容量可能達到4800萬千瓦，帶來的經濟效益將達到千億元級。

　　數據共享提高發電效率

　　中午是上海城市用電的高峰時段，在黃浦區的一棟寫字樓里，部分電梯暫停，幾臺空調主機和水泵臨時關閉，就連地下車庫的照明也部分熄滅。這并不是停電，而是虛擬電廠對用電設備進行的柔性調節。

　　“以空調為例。在夏季用電高峰期，我們的虛擬電廠系統依托通信技術和智能控制技術，可以對空調的預設溫度、風機轉速、送風量等十幾個參數進行柔性控制，例如，在特定時段將空調溫度由23℃調升至26℃。在不停機、不影響用戶使用的前提下，為電網‘減負’。”費斐介紹，在這種調節下，一棟寫字樓內的空調、電梯、充電樁、照明在高峰時段可以少用612千瓦的電力。今年夏天，上海市最高削減負荷為91.6萬千瓦，相當于一座大型煤電廠的裝機容量。

　　據了解，國網上海市電力公司打造的虛擬電廠運營體系，包括資源采集層、虛擬電廠層、系統平臺層三個層次。在資源采集層，智能終端對可控負荷、電動汽車、分布式儲能、分布式電源等海量靈活資源進行數據采集、監測和控制；在虛擬電廠層，聚合商對可調節資源進行分層分組聚合和協調優化控制，形成技術指標滿足電網運行要求的“電廠”；而系統平臺層則通過電力調度平臺、交易平臺、管理平臺間的協調配合實現虛擬電廠的注冊、交易、運行、結算全流程管理。“系統會提前進行發電預測和負荷預測，計算出當天的供電‘缺口’，并在交易中心發布購買需求和交易價格，之后根據報價、交易量等信息與聚合商達成交易出清。等到響應時段，虛擬電廠會根據交易結果執行發電任務，對負荷進行調控。”費斐解釋說。

　　新能源汽車換電站也是虛擬電廠的重要“資源”之一。8月，在安徽省合肥市供電公司的統一調度下，15座蔚來換電站參與了全市虛擬電廠的電網調峰。在用電高峰期時，降低換電站單站平均功率，從而降低了合肥電網累積負荷。5天時間內，在不影響用戶正常換電使用的情況下，15座蔚來換電站累計調整負荷8兆瓦時，相當于為3000余戶普通居民家庭“省出”了實時用電量。對此，蔚來能源高級副總裁沈斐表示，通過“低充高放”等方式，蔚來換電站可以更深入地進行電網互動。此外，它還能夠為電網提供調頻輔助服務，向電網放電。當電網富裕時，用戶可以多充電；而當電網不足時，用戶可以在蔚來換電站對車輛儲存電能進行放電。

　　遠光能源互聯網資深綜合能源服務專家賀鵬表示，智能計量技術、大數據、人工智能和區塊鏈技術是支持虛擬電廠的重要技術底座。他解釋，智能計量技術可以實現自動抄表，即對分布式能源的電、氣、水、熱等能源進行自動測量讀取，提供實時動態的電源和需求側信息；運用大數據和人工智能技術，例如神經網絡算法技術，可以對虛擬電廠內部的發電量、負荷量、市場供需關系和實時電價進行預測、分析和評估；而區塊鏈去“中心化”則解決各用戶間的互信問題，從而可以建立一個信任體系。

　　“通過智能計量、大數據和人工智能技術，虛擬電廠可以聚合各個主體的詳細信息、所有發電數據和負荷數據，形成數據共享。這樣，一方面，在發電側可以進行智慧調控，幫助電廠合理制定發電計劃，提高發電效率；另一方面，從電力交易看，每個主體都能獲得充足的市場信息，幫助其做出最優決策。”賀鵬說。

　　計量和通信兩大技術難點待突破

　　盡管有諸多優點，但虛擬電廠并不能完全解決“用電荒”難題。在賀鵬看來，虛擬電廠的核心理念是通過信息化手段進行“源-網-荷-儲”互動，高效利用各類電力，從而實現供電側和發電側兩端平衡，讓電網更穩定。它本質上還是一種負荷調控手段，并不能直接發電，所以只能緩解某些時段和部分地區因供需失衡造成的電力短缺問題，不能解決大面積或者災害性的缺電情況。

　　此外，多位業內人士指出，虛擬電廠目前尚處于初步發展階段，大范圍推廣還面臨諸多挑戰。

　　費斐告訴《中國電子報》記者，虛擬電廠要想實現突破發展，首先要攻破計量和通信兩大技術難點。他解釋，虛擬電廠系統由大量設備互聯構成，而多點計量難度大、效率低、難以把控采集頻率，極大地影響了系統效率。此外，信息安全建設刻不容緩。系統中的每個設備都可能成為被攻擊的目標，防范難度大。如何防止信息被竊取、篡改，如何防止調度系統遭受網絡攻擊，都是亟待解決的問題。

　　政策方面的缺失，也是制約虛擬電廠發展的原因之一。費斐解釋，諸如誰建設、誰運營、誰參與、誰監管、系統如何設計、成本分攤機制、市場規則、交易機制等關鍵問題，尚無完善的政策支持體系。如何結合地域特色建立激勵資金池，逐步探索擴大資金來源、規模，亦是需要政府、電網、用戶多方協同解決的問題。

　　技術標準缺失問題也亟須解決。賀鵬表示，目前，虛擬電廠各類示范項目已建設不少，但還沒有形成國家級的技術標準。這既不利于統一管理，也不利于市場推廣。

　　虛擬電廠的具體商業模式同樣需要進一步探索。賀鵬認為，當前我國虛擬電廠尚處于邀約型階段，以電廠自建為主，旨在滿足電網自身的調節需求，還難以形成持續的商業模式。此外，因市場化的電力交易機制尚不健全，盈利性受到限制，所以電網以外的其他市場主體投資建設虛擬電廠的動力不足。“如何探索一套符合我國電力市場特征的商業模式，是虛擬電廠面臨的重要課題。”賀鵬說。

（責任編輯：殷俊紅）