7月25日~26日，2024第三届中国综合能源服务暨能源数字化大会在苏州盛大召开，国电南瑞科技股份有限公司研发中心智慧能源技术研发部经理郑涛出席会议并作《新型电力系统下虚拟电厂创新实践与思考》的主题演讲。
▲郑涛
虚拟电厂面面观
郑涛表示，虚拟电厂是利用数字化、智能化等先进技术，将需求侧一定区域内的可调节负荷、分布式电源、储能等资源进行聚合、协调、优化，结合相应的电力市场机制，构成具备响应电网运行调节能力的系统。
虚拟电厂可以缓解分布式发电对配电网运行及电能质量的影响；高效利用和促进分布式能源发电；以市场手段促进发用电资源的优化配置；推动新型电力系统建设。
郑涛指出，企业可中断负荷、电采暖、电动汽车、储能、中央空调、智能楼宇等都能作为虚拟电厂的聚合资源。在此基础上，可以将虚拟电厂聚合的资源分为两大类，单一资源型和综合资源型。单一资源型包括电源型、负荷型、储能型等；综合资源型包括微电网型、园区型等。
郑涛表示，如果想把虚拟电厂做好，就要根据每一种虚拟电厂的特性进行科学合理的安排。
国家政策方面，《“十四五”现代能源体系规划》等一批国家政策文件中明确提出加快开展虚拟电厂示范建设。地方政策方面，山西、宁夏、深圳、黄石、成都等省市也陆续出台了虚拟电厂专项支持政策。
他指出，根据国内电力系统及电力市场发展方向，虚拟电厂参与电网互动主要场景除应急支撑外，主要包括电力需求响应、辅助服务市场、电能量市场等三大类，国内各省市地区因电力市场发展进程不一，虚拟电厂应用场景也不尽相同，目前主要以电力需求响应为主，后期将逐步过渡至辅助服务市场及电能量市场，最终实现统一参与市场化交易。
郑涛说，虚拟电厂概念自1997年提出以来，受到欧洲、北美和澳洲多国广泛关注。近年来，随着信息通信技术、分布式协调控制技术和智能计量技术的提高，分布式能源、储能、电动汽车的快速发展，虚拟电厂正在迸发出新的生命与活力。
他表示，从整个世界范围来看，虚拟电厂的研究和实施较为成熟的主要集中欧州和北美，目前已领先十余年，正处于从示范项目到商业应用的过渡期。我国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段，虚拟电厂总体处于示范研究阶段。
无论是聚合的资源类型、市场成熟度，还是技术成熟度、商业模式等，国内外虚拟电厂都有较大差别。比如国外虚拟电厂聚合的资源类型丰富，包括源侧、荷侧及储能等各类资源，尤其欧洲以分布式可再生能源为主，负荷资源类型占比较小；国内虚拟电厂目前以负荷侧资源调节为主，正在探索其他资源的参与方式。
市场成熟度方面，国外虚拟电厂辅助服务市场和电力现货市场机制完善，尤其是电力现货市场更加成熟；而国内计划+市场双轨运行，市场日益完善，大部分省份以试点方式推进。商业模式上，国外虚拟电厂已实现商业化，国内虚拟电厂商业模式尚在探索。
虚拟电厂解决方案
郑涛指出，虚拟电厂是指利用数字化、智能化等先进技术，将需求侧一定区域内的可调节负荷、分布式电源、储能等资源进行聚合、协调、优化，结合相应的电力市场机制，构成具备响应电网运行调节能力的系统。
依托新型电力负荷管理系统，基于云边协同、大数据分析等技术，构建“运营服务-聚合运营”分层协同整休架构，建设虚拟电厂运营服务功能，由电力负荷管理中心面向所有虚拟电厂提供能力校核、市场服务、效果评价等公共服务，实现对虛拟电厂的统一管理、统一调控、统一服务，优化地方保供成本同时促进新能源消纳，助力数字技术+能源技术的新型电力系统建设。
他提到，虚拟电厂的架构分为三层，管理服务层、运营商层、用户设备层。虚拟电厂在用户侧的资源需要通过运营商进行聚合，运营商通过新型电力负荷管理系统虚拟电厂运营服务平台把各自代理的资源接入电网，并与电力调度中心、电力交易中心等交互。
他表示，虚拟电厂运营服务平台作为新型电力负荷管理系统的模块，面向区域内所有虚拟电厂提供运行监测、市场资讯、数据服务、能力校核、效果评估等公共服务，实现对虚拟电厂的统一管理、统一调控、统一服务。主要功能包括管理、服务、监测和分析四大类。
此外，虚拟电厂运营商系统作为运营商技术支持系统，负责聚合优化、协调控制聚合商所代理的用户侧资源，支撑作为独立市场主体参与需求响应及电力市场交易。主要功能包括运营、市场、聚合和控制四大类。
他指出，国网经营区内正逐步形成虚拟电厂技术标准体系。山西、宁夏、山东、重庆等19家省公司已经成功应用新型电力负荷管理系统虚拟电厂运营服务平台服务虚拟电厂参与电网运行和电力市场交易，部分地区已实现虚拟电厂商业化运营。
虚拟电厂技术架构总体分为四部分，数据准备、数据处理、量价预测、优化决策。
首先是数据准备，虚拟电厂所需数据较多，除了运营商自身数据之外，还需要交易中心披露数据、代理用户数据等；第二步数据清洗，将汇总起来的数据进行清洗，根据数据相关性进行校验，剔除质量较差的数据，提升数据质量；第三步，利用清洗之后的数据，进行发电预测、负荷预测、电量预测、电价预测等；最后根据预测结果去开展市场申报和运行优化等。
虚拟电厂典型应用
▌山西
山西虚拟电厂是国内首个现货市场环境下的省级虚拟电厂，基于新型电力负荷管理系统，内网部署虚拟电厂管理服务平台和虚拟电厂聚合运营系统，与调度自动化系统、新一代电力交易平台、营销2.0、用采2.0等多个系统贯通，实现了用户管理、运行监测、运行评估、市场交易等功能。
山西作为国内首创基于电能量市场分时价格信号交易模式，可参与中长期、现货、辅助服务多类市场，已处于虚拟电厂的第二阶段“交易型”。
▌宁夏
宁夏虚拟电厂是国内首个“需求响应+省内/区域辅助服务”省级虚拟电厂，依托新型电力负荷管理系统，内网部署虚拟电厂管理平台与虚拟电厂聚合运营系统，贯通调度、交易、营销、用采等7个系统，构建了“虚拟电厂-代理用户-回路-设备”多层次数据模型体系。
目前已接入充电桩、冶炼、化工等13类资源，构建了虚拟电厂参与“需求响应-辅助服务-现货中长期”全场景政策保障体系。设计了两类4种虚拟电厂结算套餐，完成100多户代理用户套餐绑定，简化了虚拟电厂和代理用户结算的复杂性。
▌山东
山东虚拟电厂是国内首个实现交易单元的省级虚拟电厂，依托新型电力负荷管理系统建设，主要包括注册管理、入网检测、运行监视、交易支撑、调节管理五大功能。山东虚拟电厂运营服务平台可以为全省虚拟电厂运营商提供接入服务、运行监测（数据）服务、需求响应服务，为运营商参与需求响应及市场交易等提供支撑.
山东虚拟电厂制定了“资源平台验收+能力测试”的管理体系，根据虚拟电厂参与交易类型的不同，细化聚合资源和平台验收、测试流程及有关要求，确保虚拟电厂规范化发展。
▌重庆
重庆虚拟电厂是西南地区首个省级虚拟电厂，打造了“三全”功能休系，一是全流程服务，二是全品类聚合，三是全场景应用，最终将构建集需求响应、辅助服务与电力市场化交易于一体的虚拟电厂系统。
目前已基于新型电力负荷管理系统建成全市统一的虚拟电厂远营服务平台，也是西南首个省级虚拟电厂平台，累计接入聚合商10多家，意向可调节能力20多万千瓦。
虚拟电厂发展任重道远
郑涛表示，发展虚拟电厂的指导思想主要有四点，规范化、市场化、规模化和常态化。规范化是良好发展的前提，市场化是调控方式和手段，规模化和常态化是虚拟电厂发展的目标。
另外，发展虚拟电厂还需要具备安全意识，即涉网安全、涉控安全和电网安全。虚拟电厂的资源在用户侧通过无线方式和其他方式接入，其安全风险很大，开发商和运营商都需要重视安全问题，保证用户的信息不被泄露。
虚拟电厂拥有“源荷”双重身份，可通过内部能效管理、多能协同实现自治优化运行，同时可通过参与电力现货市场、辅助服务市场等方式，为电网提供调蜂、调频等辅助服务，从而提升客户侧资源利用水平和综合能效，延缓或减少燃煤电厂建设，促进清洁能源消纳，是新型电力系统建设的重要内容，为实现双碳目标提供了有效途径。
随着双碳战略目标的推进及新型电力系统的建设加快，虚拟电厂有望在电碳耦合、绿电/绿证交易等场景下发挥更大作用，需持续加强云大物移智链等数字技术研究及应用。
除此之外，郑涛表示，发展虚拟电厂任重道远，地方政府、电网企业、运营商等都承担着重要的责任。对运营商来说，不仅要把资源放在虚拟电厂市场机制上，还可以与综合能源、购售电等结合开展多元化的服务，注重业务研究和技术攻关。
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