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在能源转型与信息技术深度融合的背景下，虚拟电厂作为一种创新的能源管理系统，正逐步显现其在电力行业中的巨大潜力。它通过聚合分散的可再生能源、储能设备、可控负荷等资源，实现在电力供需两端的灵活调配，有效缓解电网压力，提升能源利用效率。本文将深入剖析虚拟电厂的关键技术，探讨其多样化的运营模式，并展望未来的发展趋势，为电力行业从业人员提供前沿洞察。
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近年来，虚拟电厂成为电力行业越来越火热的话题。
一方面，无论国家层面还是省市层面，纷纷出台扶持虚拟电厂的政策、欲接纳虚拟电厂作为电力市场的参与者；另一方面，各企业也都摩拳擦掌，着力打造示范项目，意图在这片蓝海抢占身位。
虚拟电厂与传统电厂的区别
知道了什么是虚拟电厂，有的人可能会有疑惑：我们已经有了大量真实的发电厂，为什么还要搞虚拟电厂，不都是电厂功能么，何必多此一举？
这就不得不提到除了“电厂”这个共同点外，二者的区别了。
首先，二者在结构和运作方式上存在显著差异。传统电厂通常依赖于大规模的物理基础设施，一旦建成，其发电能力相对固定。相比之下，虚拟电厂则是一种灵活的、基于软件的解决方案，它通过集成分散的能源资源，动态调整电力供应。这种灵活性使得虚拟电厂能够快速响应市场变化和电网需求。
此外，虚拟电厂具有环境友好性，因为它可以更多地利用清洁能源来减少对化石燃料的依赖。同时，虚拟电厂的可扩展性也更强，能根据需要轻松增加或减少能源资源，而不需要大规模的物理建设。这些特性使得虚拟电厂成为能源转型中不可或缺的角色。
丨虚拟电厂的优势
通过“虚实”电厂的对比，我们可以发现，虚拟电厂拥有一系列优势，不仅体现在经济效益上，也体现在环境和社会影响上。
首先，经济效益显著。除了通过优化资源配置，减少对输电基础设施的投资需求外，虚拟电厂可以在发电侧出力不足的情况下组织多元用户资源主动参与需求响应市场邀约、调峰辅助服务交易，保证可靠电力供应的同时赚取收益。例如，广东省为市场化需求响应提供最高5元/kWh的补贴；浙江东阳给予服从虚拟电厂统一调度的储能企业最高1元/千瓦/次的补贴；冀北虚拟电厂参与华北电力辅助服务试点，三年内为运营商和用户带来收益673.7万元。
其次，环境效益突出。虚拟电厂可以实现分布式发电资源间的高效整合与实时监测，通过自动响应控制技术及灵活的商业模式，开展分布式新能源本地消纳，并依托现货市场进行集中交易，最大限度提升分布式新能源的利用效率，减少对化石能源的依赖，有效助力我国3060可持续发展目标。
再者，社会影响深远。虚拟电厂通过统一协调控制，可以让发电与用电两端供需平衡，提高电网的稳定性和可靠性，特别是在面对极端天气和突发情况时。它还能提高社会参与度——通过分布式发电和储能技术，让更多的消费者参与到能源生产和消费中来，增强社区的能源自给能力。
最后，技术优势明显。虚拟电厂利用先进的信息技术和智能算法，提高了电力系统的智能化水平，使得电力管理更加精准和高效，让我们的电力系统更加灵活。同时，虚拟电厂也能为电力市场带来新的商业模式和创新机会。
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丨虚拟电厂的挑战
虽然虚拟电厂具有很多优势，但作为一项新事物，虚拟电厂仍然面临着一些挑战。
首先，技术挑战是虚拟电厂面临的主要问题。虚拟电厂涉及多个不同类型的能源设施、智能控制系统、数据分析技术以及通信技术的整合，难度极高。如果这些技术不成熟、出现故障、不稳定性或安全漏洞，可能会影响虚拟电厂的运行和能源供应的稳定性。
其次，市场和经济风险也不容忽视，市场价格波动、供需变化等因素可能对虚拟电厂的经济效益产生影响，政策变化和能源市场政策的不确定性也可能对其可持续性产生影响。
还有一个容易被忽略的是——数据隐私和安全风险。虚拟电厂需要处理大量的能源数据和用户信息，如果这些数据受到未经授权的访问、泄露或黑客攻击，可能会对用户隐私和能源安全造成威胁。
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受电力系统低碳转型加速、新能源装机量激增等多重因素影响，我国对电力灵活性资源需求大增。2022年1月，国家发改委和国家能源局联合发布的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出，力争到2025年，灵活调节电源占比达到24%左右，电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%～5%。其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右。虚拟电厂作为一种能够挖掘用户侧灵活性资源的技术手段，逐渐受到青睐。中电联2019年12月发布的《煤电机组灵活性运行政策研究》显示，欧美国家的灵活电源比重普遍较高，西班牙、德国、美国占比分别为34%、18%、49%，而中国占比不到6%。近年来，随着能源转型与电力系统改革的不断深化，我国灵活电源比重逐步提升，但仍未能满足当前需求。受资源禀赋限制，虚拟电厂项目多在资源匮乏的经济强省率先“试水”。上海、广东等地率先出台“十四五”能源电力发展规划及碳达峰实施方案，明确提出了虚拟电厂的发展目标，例如，上海计划按不低于最大用电负荷5%的标准加强能源需求侧调节，并按最大负荷40%标准配备应急备用调峰能力；广东则力争到2025年电力需求侧响应能力达最高负荷的5%左右。此外，北京、深圳等地也发布了相关规划，将虚拟电厂建设纳入日程。为何选择虚拟电厂削峰填谷，而非新建煤电机组呢？据业内机构估算，主要是基于经济效益和电力系统灵活性的综合考虑。虚拟电厂的建设成本仅为火电10%-15%，为满足5%的峰值负荷，若采用建设火电厂的方式，需投入高达4000亿元，而虚拟电厂的建设成本仅为500亿元。虚拟电厂不仅能够大幅节省初期投资，还在提升电力系统灵活性和稳定性方面具有发展潜力。
电厂实质尚未整合
尽管各地区已根据实际情况在虚拟电厂建设上做了诸多探索，但至今尚未形成普遍共识。当前，我国虚拟电厂尚未发掘出既能广泛推广，又能互利共赢的市场运作机制和商业模式。![]()
专家指出，目前，虚拟电厂亟需用户积极参与以有效整合资源，应对新能源间歇性出力等问题。然而，用户调整用能习惯所付出的精力、成本，与峰谷价差所带来的收益显著不对等，又缺乏足够的经济激励机制，各参与主体兴致怏怏，资源整合困难重重，导致虚拟电厂面临着“形似整合实则分散”的僵局，实际效果大打折扣。市场机制的缺失是制约虚拟电厂发展的关键因素之一。华能浙江能源销售主管柳备在论坛上指出，虚拟电厂的常态化运行离不开市场化的加持,目前，我国虚拟电厂在市场准入、市场监测和供求机制等方面缺乏明确的规定，这限制了其进一步的发展。鉴于当前电力市场的发展阶段和开放程度尚存局限，虚拟电厂所能产生的收益相对有限，在一定程度上挫伤了用户侧的参与热情。同时，商业模式的单一性也限制了虚拟电厂的发展空间。高赐威在会上提到，虚拟电厂的核心优势不在于接入承载多少资源，而在于其所具备的资源变现能力。虚拟电厂的盈利主要依赖辅助服务、需求响应和电力现货市场，但这些市场尚未完全成熟，导致虚拟电厂面临盈利模式不稳定、持续盈利能力差等问题。此外，许多地区的虚拟电厂仅作为迎峰度夏期间的应急机制，在高电力负荷时段唤醒“沉睡”的分布式资源，响应总量和补偿标准每年更新，缺乏稳定性和可预见性，无法提供可靠的投资信号，抑制了参与者的积极性。承担系统多重角色
“双碳”目标的提出加速了系统电源结构与负荷特性的转变，为虚拟电厂的孵化提供了应用场景。浙江大学电气工程学院教授杨强在论坛上强调，“当前，我们正置身于碳排放双控和工业化深度发展耦合的复杂时期，既要推动工业体系向低碳排放升级，又面临碳排放的严格限制。”在此关键时刻，虚拟电厂或将成为破解这一僵局的关键力量。![]()
要充分发挥虚拟电厂的潜力，首要任务是完善市场机制。要明确市场准入标准，确定虚拟电厂与其他电厂同等的市场主体地位，参与公平、良性的市场竞争，将虚拟电厂纳入全国统一电力市场体系建设的总体布局规划。同时，需加快完善虚拟电厂的市场参与机制，健全辅助服务市场交易品种等。华南理工大学的谢敏教授在会上建议，应构建一个整合海量用户侧资源，并与地方配电市场、批发市场协同运行的统一市场体系架构，以促进虚拟电厂与电力系统统一调度体系的深度融合，使其在多元化的业务场景中发挥实效。进一步探索虚拟电厂的商业模式也是当务之急。虚拟电厂在成本控制上具有显著优势，但要将其转化为商业价值，还需建立健全资源定价和利益分配机制，构建统一的交易体系，支持分布式资源自主优化，并积极参与需求响应、辅助服务市场及现货市场。同时，要密切关注与市场相关的政策、规则动态，加速虚拟电厂的商业模式创新，推动产品迭代升级。此外，还需完善虚拟电厂内部定价及利益分配机制，提高用户侧资源参与虚拟电厂运营的积极性。电力规划设计总院能源政策与市场研究院院长凡鹏飞认为，虚拟电厂在能源电力系统中扮演着多重角色：能源安全保供的“辅助器”、新型储能发挥的“放大器”、新型配电网发展的“加速器”、源网荷储一体化发展的“耦合器”、分布式电源的“控制器”、需求侧响应资源的“调节器”、分布式资源参与市场的“聚合器”、贯穿多市场的“路由器”等，这些角色共同体现了虚拟电厂在能源电力系统中的多元价值。![]()
据行业资深人士分析，目前国内虚拟电厂的资源池大部分为可调负荷，比如国网各省公司自建的虚拟电厂项目，主要以商业空调负荷的聚合调控为主。随着技术的发展，新能源发电资源及储能技术有望在虚拟电厂中扮演更丰富的角色。随着5G、边缘计算等新一代信息技术的普及，虚拟电厂将迎来新一轮的技术升级与业务扩张。预计在未来十年内，VPP将成为全球电力系统不可或缺的一部分，尤其在新兴经济体与偏远地区，其作用将更加突出。政府、企业、科研机构三方需紧密合作，持续推动技术创新，完善法规政策，共建开放、包容的虚拟电厂生态圈，加速能源转型步伐，共创绿色、智能的能源未来。——分割线——
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