近期，全球多地遭受極端高溫天氣考驗，干旱嚴重。高溫造成的能源供求緊張局勢突出，能源保供情況備受關(guān)注。
可想而知，未來電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行面臨著諸多挑戰(zhàn)：一是全球氣候變暖引起的極端天氣頻發(fā)，二是“雙碳”目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型和能源革命持續(xù)推進，三是大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)。
在此背景下，電力系統(tǒng)的靈活性越來越重要，虛擬電廠因注重綜合能源服務(wù)的形式“應(yīng)運重生”。
何謂虛擬電廠?虛擬電廠的概念最早在1997年提出，主要目標(biāo)是節(jié)能減排，在21世紀初期已受到了歐洲、北美等國的關(guān)注，之后在全球推廣。
應(yīng)該說，虛擬電廠是一套先進的電力管理系統(tǒng)，結(jié)合軟件系統(tǒng)和信息通信技術(shù)，將系統(tǒng)中的分布式電源、柔性負荷、儲能、電動車等多種可調(diào)節(jié)資源聚合在一起，通過對資源的智能調(diào)控和協(xié)調(diào)優(yōu)化，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的供需平衡和對大規(guī)模新能源電力的高效利用。
虛擬電廠兼具“源—荷”特性，既可以向電力系統(tǒng)供電，又可以消納系統(tǒng)的電力，可以更靈活地實現(xiàn)“削峰填谷”的功能。
虛擬電廠通過將多種可調(diào)節(jié)能源集成的形式實現(xiàn)智能協(xié)同調(diào)控，從而保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定輸出，為解決極端天氣、新能源電力和大規(guī)模分布式電源接入給電網(wǎng)帶來的波動性難題提供了新的路徑和方案。
因此，虛擬電廠可以說是新型電力系統(tǒng)的智能管家，是可再生能源發(fā)展的配套保障。
虛擬電廠參與電力市場兼具經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的市場前景。虛擬電廠是個老概念，但未來虛擬電廠在先進數(shù)字技術(shù)和能源互聯(lián)網(wǎng)的加持下可以實現(xiàn)電源的多能互補和負荷的靈活互動，為電網(wǎng)提供調(diào)峰調(diào)頻、儲能等輔助服務(wù)。
虛擬電廠聚合了多種能源，可以在用電高峰期削減負荷、在用電低谷期增加負荷，因此其在輔助服務(wù)市場上具有獨特優(yōu)勢，可進行調(diào)峰和調(diào)頻服務(wù)交易。虛擬電廠參與需求側(cè)響應(yīng)的方式是根據(jù)合同要求按時按容量削減負荷，從而保障電網(wǎng)的供需平衡。在提供需求響應(yīng)和輔助服務(wù)業(yè)務(wù)中，可通過價格補償機制獲得收益。
在現(xiàn)貨交易市場中，虛擬電廠可以靈活配置電能，利用峰谷電價差盈利，不僅具有較大的盈利空間，還可實現(xiàn)電網(wǎng)運行供需優(yōu)化。從經(jīng)濟性來看，根據(jù)國家電網(wǎng)的測算，如果通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)的削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億元，而通過虛擬電廠實現(xiàn)這一目標(biāo)僅需投資500億~600億元，即火電廠成本的1/8~1/7。
虛擬電廠市場至少有三方面潛能。首先，可再生能源占比提高使電網(wǎng)“雙高”“雙峰”的特點凸顯，加之備用容量可能不足，導(dǎo)致電網(wǎng)備用容量缺口巨大。
其次，我國分布式發(fā)電裝機量大，裝機容量逐年增長。同時電動車、儲能等用戶側(cè)可調(diào)節(jié)負荷資源也在逐年增長。
再次，隨著電能替代的進一步推進，全社會用電量持續(xù)攀升，虛擬電廠平抑負荷的功能將發(fā)揮更大作用。
除了市場推動外，近年來利好政策頻發(fā)，為虛擬電廠的蓬勃發(fā)展創(chuàng)造了政策環(huán)境。隨著電力市場交易的持續(xù)放開，推動新能源逐步參與市場交易，電力系統(tǒng)對于調(diào)峰調(diào)頻此類輔助服務(wù)的需求將大大增加。虛擬電廠作為市場參與者，可通過電力交易和提供輔助服務(wù)獲得收益。
同時，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》等多個政策文件均提出將開展各類資源聚合的虛擬電廠示范。
在市場驅(qū)動和政策支持下，虛擬電廠有望實現(xiàn)跨越式增長。然而，虛擬電廠發(fā)展仍面臨著挑戰(zhàn)。
隨著信息通信、智能調(diào)度算法、智能計量等技術(shù)的發(fā)展，虛擬電廠的技術(shù)日漸成熟。虛擬電廠的發(fā)展通常分為邀約型階段、市場化階段和跨空間自主調(diào)度型階段。
國外虛擬電廠已進入市場化階段，國內(nèi)尚處于由邀約型向市場化過渡的初期發(fā)展階段，以試點示范為主，市場參與度比較低，上海、江蘇、河北等地已開始虛擬電廠的試點建設(shè)和運行。
當(dāng)前我國的虛擬電廠建設(shè)具有以下幾個特點：
一是頂層設(shè)計亟待完善。我國虛擬電廠建設(shè)處在發(fā)展初期，尚沒有國家層面的專項政策，省級層面的專項政策也寥寥無幾。與虛擬電廠相關(guān)的輔助服務(wù)市場和電力現(xiàn)貨市場均不成熟，虛擬電廠參與交易的市場條件尚未完全形成。行業(yè)技術(shù)標(biāo)準體系未構(gòu)建，監(jiān)管體系未形成，參與交易運行的規(guī)程、規(guī)范和規(guī)則有待完善。在聚合資源類型上，我國目前以負荷側(cè)資源為主，尚未充分釋放可再生能源的活力。
二是虛擬電廠相關(guān)技術(shù)有待進一步發(fā)展。虛擬電廠相關(guān)業(yè)務(wù)需要滿足即時響應(yīng)和可靠性要求，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括實時快速響應(yīng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、先進的人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)等，目前虛擬電廠的發(fā)展還受限于技術(shù)。并且我國虛擬電廠對系統(tǒng)內(nèi)可調(diào)節(jié)能源的協(xié)調(diào)控制功能和策略有待完善，對體量大、資源分布廣的分布式可再生能源的控制能力不足，精準預(yù)測能力也不夠。從數(shù)據(jù)采集、電力交易到用戶結(jié)算，以及為用戶提供運營服務(wù)和解決方案，這一套程序尚不成熟。
三是虛擬電廠商業(yè)模式尚不清晰。目前我國虛擬電廠市場的關(guān)注度和參與度低，輔助服務(wù)業(yè)務(wù)量較小，電力現(xiàn)貨交易業(yè)務(wù)則處于探索階段。行業(yè)發(fā)展的時機和條件未成熟，實現(xiàn)盈利難度較大。此外，市場價格機制關(guān)乎虛擬電廠的生死存亡，電價對于虛擬電廠的盈利影響很大。如果沒有電價改革配合，虛擬電廠的預(yù)期盈利空間恐會大打折扣，大規(guī)模商業(yè)運行也將受到影響。
虛擬電廠是消納新能源電力、保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和實現(xiàn)能源保供的一大利器，需積極推動虛擬電廠建設(shè)，激發(fā)虛擬電廠活力，促進虛擬電廠長足發(fā)展。
首先，將頂層設(shè)計盡快提上日程。盡快著手繪制虛擬電廠發(fā)展藍圖，做好頂層設(shè)計工作。出臺國家層面的專項政策和指導(dǎo)性文件，積極鼓勵省級層面的專項政策出臺。牽頭構(gòu)建虛擬電廠建設(shè)標(biāo)準體系，明確虛擬電廠的定義、范圍、發(fā)展規(guī)劃、實施策略，完善虛擬電廠參與電力市場交易的各項規(guī)則，為虛擬電廠建設(shè)提供政策支撐和依據(jù)。
其次，積極推動核心技術(shù)研發(fā)。加快推進協(xié)調(diào)控制技術(shù)、分布式能源可控可測技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、儲能技術(shù)等的研發(fā)，提高虛擬電廠對分布式電源、儲能等資源的調(diào)控能力，改善對資源的智能管理能力，推動分布式可再生能源納入聚合資源范圍，充分發(fā)揮我國大體量分布式電源裝機優(yōu)勢，實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。
再次，加快完善市場機制和激勵機制。虛擬電廠的發(fā)展與電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場的進展息息相關(guān)。應(yīng)扎實推進電力現(xiàn)貨市場建設(shè)，深化電力體制改革和電價改革。逐步推動電價市場化，讓電力價格反映供應(yīng)成本，讓市場機制充分發(fā)揮作用。完善新能源電力參與市場交易機制，激發(fā)新能源電力市場活力。加快輔助服務(wù)市場建設(shè)步伐，激勵更多市場主體參與輔助服務(wù)市場交易。同時，完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場、容量市場和輔助服務(wù)市場的互動機制。
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