近日，由南方电网深圳供电局、南方电网科学研究院联合研发的国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台在深圳试运行。该平台部署于南网调度云，网省两级均可直接调度，为传统“源随荷动”调度模式转变为“源荷互动”新模式提供了解决方案。
今年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》明确：大力提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设，引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节，建设坚强智能电网，提升电网安全保障水平。
7月，为应对季节性电力紧缺风险，广州工信部发布了《广州市虚拟电厂实施细则》，计划安排补贴资金3000万元，补贴年限为三年，以激励用户参与并培育虚拟电厂需求响应市场。
虚拟电厂是什么？在新型电力系统的构建中，又承担了怎样的角色？
01、什么是虚拟电厂
虚拟电厂（ Power Plant）被称为用户与大电网互动的“桥梁”，通过先进的物联网、5G通信和大数据技术，聚合点多、面广、单体容量小的用户可调节资源。虚拟电厂是一种智能电网技术，通过分布式电力管理系统参与电网的运行和调度，主要由发电系统、 储能设备、通信系统三部分构成。
虚拟电厂示意图
虚拟电厂并不是真实存在的电厂，而是聚合优化“源—网—荷”清洁低碳发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。比如，在电力供应紧张时段，虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、储能等用电资源，通过它们降低用电功率。此外，虚拟电厂平台还有减少常规电源建设，促进节能减排，带动节能设备、软件服务等产业发展等优势。
虚拟电厂模式无需对电网进行改造，就能充分利用分布式资源，实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动，给电网提供电能和辅助服务。
虚拟电厂在终端用户、分布式电源、电网和能源服务商各个环节都能产生收益，在虚拟电厂的聚合下，企业、居民等用户均可参与电力市场交易，包括中长期市场和实时平衡市场。
02、虚拟电厂试点项目
随着双碳目标、新型电力系统的提出，高比例新能源、高度电气化终端负荷对电网运行的安全稳定提出了新的考验。虚拟电厂是解决供需矛盾、峰谷矛盾、波动性矛盾和时间性矛盾的有效途径。
目前，我国虚拟电厂处于起步试点阶段，各省市主要试点落地案例如下：
1. 深圳网地一体虚拟电厂平台
2021年11月，南方电网深圳供电局、南方电网科学研究院联合研发的国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台在深圳试运行。
该平台部署于南网调度云，网省两级均可直接调度，为传统“源随荷动”调度模式转变为“源荷互动”新模式提供了解决方案。
为使虚拟电厂平台有更多的适用场景，深圳供电局还验证了该平台准实时调控功能。负荷侧资源在接到该局调度下发的紧急调控需求后，10分钟内负荷功率即下调至目标值。这是深圳虚拟电厂平台的亮点，表示虚拟电厂可以像常规电厂一样，为电网提供备用辅助服务。
2. 浙江平湖县域“虚拟电厂”
2021年6月21日，浙江平湖县域“虚拟电厂”首次投入实战应用。
随着“虚拟电厂”项目推进，将可实现该市全域调峰2万至3万千瓦。以建设100万千瓦虚拟电厂资源池计算，预计每年可节约3亿元电网新建投资成本，提高清洁能源消纳空间9600万度电量，可减少碳排放约7.6万吨。
下阶段，该公司将重点挖掘用户侧储能电站、数据中心、冷链行业等新型资源，扩大“虚拟电厂”资源池效应，促进新能源消纳、辅助电网调峰调频、提高电网安全运行水平。
3. 浙江丽水绿色能源“虚拟电厂”
2020年，丽水建成浙江省首个绿色能源虚拟电厂。丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内800多座水电站组成，利用光纤、北斗通信等新技术，将全域水电发电信息聚合，进行智慧调度。
2021年3月，浙江电网首次远程控制丽水绿色能源“虚拟电厂”辅助电网调峰43万千瓦。经测算，此次“零成本”调峰，增加新能源消纳108万千瓦时，节约需求侧响应资金130万元，同时减少发电耗煤94吨，相当于实际减排二氧化碳253吨。
下一步，浙江将进一步开展城市级“虚拟电厂”体系建设，同时探索“虚拟电厂”的商业模式。
4. 湖北武汉“虚拟电厂”
2021年6月，武汉市正在开展的“虚拟电厂”试点项目，可在武汉市东西湖、黄陂、汉口后湖、百步亭、徐东、南湖、东湖高新等区域局部降低监控负荷70万千瓦，折合电网基建投资12.8亿，减少碳排放300万吨。
5. 上海“虚拟电厂”
2021年5月5日至6日，国家电网在上海开展了国内首次基于虚拟电厂技术的电力需求响应行动，仅仅一个小时的测试，就能产生15万千瓦时的电量。在这次测试中，累计调节电网负荷56.2万千瓦，消纳清洁能源电量123.6万千瓦时，减少碳排放量约336吨。
目前上海已建成100万千瓦时的虚拟电厂，也就是全年装机容量的6%，未来还将逐步提升虚拟电厂容量。
6. 安徽合肥“虚拟电厂”
2021年1月25日，合肥供电公司宣布，今年将加快建设全省首个虚拟电厂，实现光伏、储能、充（换）电、微电网等多种电力能源形式互联互动。
目前，合肥虚拟电厂接入光伏电站达120兆瓦，相当于新增一座可为18万户居民用户供电的电厂。预计三年内合肥区域虚拟电厂总容量占比将达到夏季降温负荷400万千瓦的近两成，相当于少建设一座80万千瓦传统电厂。
7. 华北国网综能“虚拟电厂”
2020年12月1日，国网综合能源服务集团有限公司虚拟电厂正式投入运营，聚合15.4万千瓦可调资源参与华北电力辅助服务市场。
国网综能服务集团虚拟电厂以物联网为基础，聚合分布式电源、可控负荷和储能装置。在建设过程中，该虚拟电厂累计对接筛查负荷20余万千瓦，成功接入可调负荷10万千瓦。按照当前接入水平计算，该虚拟电厂每天可创造23万千瓦时的新能源电量消纳空间。
8.广东深圳自动化“虚拟电厂”
2020年10月26日，全国首套自动化虚拟电厂系统已在深圳110千伏投控变电站投入试运行。据悉，承载该系统的装置占地不足1平方米，却可凭借前沿的通信和自动化聚合技术，发挥出与大型电厂等效的调峰、电压控制等功能。
9.河北省 “虚拟电厂”
2019年12月11日，国内首个虚拟电厂国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投入运行。
该示范工程一期实时接入与控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市，秦皇岛作为虚拟电厂综合试点，张家口、廊坊分别作为蓄热式电锅炉、大工业负荷专项试点。
把能源互联网从“概念”推向“落地”，实现了以电为中心，热、气、水等能源互联互通，打造了能源互联网技术样板间。
03、结语
未来大规模的分布式+负荷侧管理+微电网+分布式储能，将成为碳中和的最主要手段。而这些绿色电力，需要虚拟电厂来调度。在最靠近负荷的地方直接消纳可再生能源，最利于投资收益，对电网冲击最小。
比如特斯拉的虚拟电厂，就是用双向的控制，以社区配电网为单位，把分散式的源网荷储充都纳入进来，在需求侧小范围实现自平衡，然后再上一个层次自平衡，实现绿色电力的最大消纳。目前，特斯拉的基本上已经处于商业验证阶段，已有若干落地场景，比如集中式风光+集中储能、单用户光储充、多用户光储充等。
平台的双向控制
虚拟电厂，是新型电力系统改造路径之一。虚拟电厂要求响应速度快于需求侧响应，且需要设备级的细颗粒度调控，因此必须在物联化、智能化、云化的电力系统下才可实现。另一方面，电力系统的数字化、云化也推动虚拟电厂走入实用化。
虚拟电厂平台能够调动社会上的分布式电源、储能、可调节负荷，实现源网荷储积极互动下的削峰填谷，等效于负荷尖峰时增加了电厂出力、负荷低谷时增加了用电需求，减少了边际机组和额外输变电设备的投资。
现阶段国网、南网是虚拟电厂的主力军，未来将不再局限电网企业，发电企业、园区综合能源服务商，都可以为虚拟电厂添砖加瓦，商业模式也将更丰富。
