1、什么是虛擬電廠

虛擬電廠，顧名思義就是一個虛擬化的電廠，里面的內容不是電廠，但是起到一個電廠的作用。實際上也是如此，就是將相對分散的源、網、荷、儲等元素進行集成調控，形成一個黑匣子，對外等效成一個可控的電源。

這個黑匣子，對外既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負電廠”消納系統(tǒng)的電力，起到靈活的削峰填谷等作用。

以往的電力系統(tǒng)削峰填谷，基本是通過火電廠實現的，根據測算，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億的電廠和配套電網；而通過虛擬電廠實現，建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)的投資只需要500-800億元。

既然這么節(jié)省，以前為什么沒有這么做？因為虛擬電廠這個黑匣子，要實現上述功能，需要有內部可控的資源，比如儲能、充電樁等；需要有機制，比如電力市場交易；需要有技術，黑匣子內部資源的控制和調度。

這些，以前都不太具備條件，現在基本具備了，所以沿海進展比較快。

實際上西方國家，在這塊已經有不少案例。各國各有特點，日本和德國以儲能和分布式電源，作為虛擬電廠的主體，美國則是以可控負荷為主，規(guī)模已占尖峰負荷的5%以上。

虛擬電廠結構示意圖

2、需求側響應與虛擬電廠

虛擬電廠和需求側響應好像比較相似，本質內涵也比較一致。

從廣義來講，虛擬電廠是需求側響應的延伸版，需求側響應主要是削峰，主要針對用戶負荷；虛擬電廠則是削峰和填谷兼顧，源網荷儲都包含在內。

虛擬電廠的響應機制，比起常規(guī)的需求側響應，要靈活迅速，一旦系統(tǒng)發(fā)生負荷缺口或者消納困難，虛擬電廠可以迅速實現削峰填谷，自動響應，要求和常規(guī)電廠的效果，基本一樣。

需求側響應的響應要求，相對低一些，做到自動響應的基本沒有。

虛擬電廠能夠發(fā)展，必須具備以下三種資源：分布式電源、儲能、可調節(jié)負荷。

分布式電源包括小型光伏、風電、生物質、燃機等，當然，調度關系不屬于現有公用電網系統(tǒng)。

可調節(jié)負荷主要是一些工業(yè)、交通和空調負荷，需要考慮用戶中斷負荷的意愿、中斷量和補貼價格。據國網統(tǒng)計，夏季空調負荷占最大負荷約30%，其中華北、華東、華中部分省市占比達40%-50%。空調負荷已經成為拉大用電峰谷差、加劇電網高峰運行壓力的重要因素。

3、案例介紹

2020年，上海黃浦區(qū)虛擬電廠項目。迄今最大規(guī)模的一次試運行，參與樓宇超過50棟，釋放負荷約1萬千瓦。

怎么實現的？在用電高峰時段，系統(tǒng)對虛擬電廠區(qū)域內，相關建筑中央空調的溫度、風量、轉速等多個特征參數，進行自動調節(jié)，且對用戶體驗影響不大。

技術層面的工作包括控制、計量、調度、交易等等，以往的能源調控顆粒度比較大，虛擬電廠針對的是設備級，而且要求自動響應的話，復雜程度就很高了。

這是基于一套“云管邊端”軟件去實現。

業(yè)務流程圖

這里面，不同的空調，比如中央空調，VRV空調、分散式空調，他們的控制策略和實現，都不一樣，現在的成果也都需要根據項目實踐，進一步完善。

那么，用戶怎么參與虛擬電廠項目，實現收益？以上海項目為例，還是在系統(tǒng)平臺上，負荷集成商進行競價。三級的架構，平臺、負荷集成商、用戶。

補貼價格根據響應時間，也是有區(qū)分。用戶在30分鐘之內進行削峰，給你的補貼就是3倍的價格（有一個基準值），30分鐘到2小時之間是2倍，時間更長就更低。

補貼的來源，目前主要是來源于各省的跨省區(qū)可再生能源電力現貨交易購電差價的盈余部分，所以還是有一些制約，很多省份還沒有開始現貨交易。

國外的典型虛擬電廠，德國Next Kraftwerke公司的項目，實現了對4000多個分布式發(fā)電設備的管理，也包括一部分可調節(jié)負荷，2019年底已經實現對跨5個國家7000多個分布式能源和可調負荷的管理，總規(guī)模接近300萬千瓦。

2009年成立的Next Kraftwerke公司員工總數不超過200人，銷售收入4億歐元左右，交易電量140GWh，業(yè)績非常突出。

Next Kraftwerke某區(qū)域虛擬電廠聚合資源

主要通過幾方面獲得效益，一是光伏、風電等邊際成本較低的電源，參與市場化交易獲利，二是生物質、燃機等調節(jié)性能較好的電源，參與調頻獲利，三是調節(jié)分布式電源和可控負荷，利用峰谷差在電力市場獲利。

這樣的案例，對于資源協(xié)調和聚集能力，要求是非常高的。源網荷儲資源的特征，如何與電力市場的商務模式銜接，怎么及時響應，高效控制，都是很大的課題。

4、國內發(fā)展的趨勢與判斷

虛擬電廠一定是個大趨勢，是未來高滲透新能源下的電力系統(tǒng)必然產物，但是推廣的速度還是要看如下幾個方面：

一是盈利模式?？缡^(qū)可再生能源現貨交易購電差價盈余作為資金池，只是當前權宜之計，還是要形成商業(yè)模式，且不是那種被動的補貼模式：虛擬電廠使得電網、電廠投資減少了，就去找他們出錢。

這種模式很難推廣，不好核定，沒人愿意出錢，需要形成市場化行為，電力市場里面，有人愿意買單，自然不愁沒人主動去做。

二是場景延伸。例如充電樁站用這樣的元素，能否充分融合進來，充電樁可調節(jié)性能很強，對時間和舒適度要求不高，發(fā)展體量很大，需要統(tǒng)籌規(guī)劃。

現在很多案例，都是以空調負荷為主，受到到很多制約，單個樓宇空調需求響應項目改造投資較大，但可調負荷有限，性價比不高，難以回收投資。

三是成本問題。目前虛擬電廠平臺、終端成本還是很高的，自控、信息設備都很花錢，如何優(yōu)化成本，對于案例的市場化復制，也是至關重要的。