根據(jù)《科技日報(bào)》報(bào)道，2022年8月，特斯拉公司在缺電情況最為嚴(yán)峻的美國加利福尼亞州舉辦了一場緊急響應(yīng)活動，散布在加州各地的2300多名特斯拉用戶通過“虛擬電廠”，將家用儲能設(shè)備“能量墻”（PowerWall）中存儲的電能輸送至最缺電的地方。這些分散的電力在某個(gè)時(shí)點(diǎn)的輸出功率高達(dá)16兆瓦。

這是一次多贏的嘗試：用戶輸出用不完的電，1度電即可掙2美元；虛擬電廠的調(diào)度，緩解了電網(wǎng)在用電高峰時(shí)期的巨大壓力。

(資料圖片)

虛擬電廠，顧名思義就是一個(gè)虛擬化的電廠，它不直接發(fā)電，但是卻起到了‘電廠’的作用。實(shí)際上，虛擬電廠就是一套能源管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行了這么多年，已經(jīng)形成一套完備的調(diào)控體系，為何還需要另起爐灶建設(shè)虛擬電廠？

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)根據(jù)用電側(cè)的電力需求對供給側(cè)的發(fā)電進(jìn)行調(diào)控，供給側(cè)的發(fā)電廠多為數(shù)百萬兆量級的大型火電機(jī)組。

具體而言，在供給側(cè)，近年來的“雙碳”目標(biāo)以及能源轉(zhuǎn)型，使得風(fēng)光發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中的占比持續(xù)擴(kuò)大，“靠天吃飯”的新能源具有隨機(jī)性、間歇性和波動性等特點(diǎn)；在用電側(cè)，以空調(diào)大規(guī)模普及為代表的終端電氣化水平持續(xù)提升，以及充電樁等新型負(fù)荷不斷涌現(xiàn)，讓預(yù)測用電負(fù)荷也變得更加困難。

虛擬電廠的出現(xiàn)，則可以最大限度地平抑新能源電力的強(qiáng)隨機(jī)波動性，提高新能源的利用率，打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電廠之間，以及供給側(cè)和用電側(cè)之間的物理界限。

虛擬電廠將相對分散的電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲能等進(jìn)行集成調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了“源網(wǎng)荷儲一體化”，其等效為一個(gè)可控的電源，既能作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也能作為“負(fù)電廠”消納系統(tǒng)儲存的電力，靈活實(shí)現(xiàn)削峰填谷。

破解綠色能源消納難題

新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)高速增長，綜合能源站、儲能、電動汽車充電樁、智能樓宇、冷熱電三聯(lián)供等多能柔性負(fù)荷大量接入電網(wǎng)系統(tǒng)，如何靈活調(diào)度現(xiàn)有資源，提升供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和新能源利用率，成為電網(wǎng)面臨的重要難題之一。

隨著“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展成為未來趨勢，對可再生能源、分布式發(fā)電的開發(fā)利用得到了前所未有的重視，傳統(tǒng)“源隨荷動”的運(yùn)行模式亟須向“源荷互動”轉(zhuǎn)變。虛擬電廠能夠提升能源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對分布式能源的響應(yīng)分配、靈活挖掘潛力、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，有效參與電力市場交易，響應(yīng)多樣化的用電需求，在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉(zhuǎn)型方面將發(fā)揮重要作用。

根據(jù)國網(wǎng)能源院預(yù)測，較樂觀邊界條件下，我國2025年需求側(cè)資源的技術(shù)可開發(fā)潛力有望達(dá)到最大負(fù)荷的9%左右，通過虛擬電廠將難以調(diào)度利用的小微資源整合，并參與系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)，能夠有效提升電力系統(tǒng)的靈活性，使分布式光伏、用戶側(cè)儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等各類資源更好地在系統(tǒng)運(yùn)行和市場交易中發(fā)揮作用。

國內(nèi)虛擬電廠建設(shè)方興未艾

據(jù)悉，全球首個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目誕生于2000年，德國、荷蘭、西班牙等5國11家公司共同啟動虛擬電廠項(xiàng)目VFCPP。

近年來，我國虛擬電廠建設(shè)也開始步入戰(zhàn)略發(fā)展階段。2017年5月24日，世界上首套大規(guī)模“源網(wǎng)荷互動”系統(tǒng)在江蘇投運(yùn)，它的投運(yùn)標(biāo)志著我國擁有了世界上最大規(guī)模容量的虛擬電廠。

2021年以來，國家層面的能源規(guī)劃、低碳轉(zhuǎn)型、碳達(dá)峰行動方案和新型儲能指導(dǎo)意見等政策中，都明確支持虛擬電廠參與調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)、電力輔助服務(wù)和現(xiàn)貨市場交易等。北京、內(nèi)蒙古、河南等多地將虛擬電廠寫入其“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃中。

我國的虛擬電廠建設(shè)起步較晚，仍處于初級階段。虛擬電廠的發(fā)展可分為邀約型、市場型和自由調(diào)度型三個(gè)階段。目前，我國虛擬電廠仍處于邀約型向市場型發(fā)展的階段，主要通過政府機(jī)構(gòu)或電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出邀約信號，由負(fù)荷聚合商、虛擬電廠組織資源進(jìn)行削峰、填谷等需求響應(yīng)。

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