工廠、企業用戶，未來居民也可以參與到虛擬電廠的價值創造中。居民家里的空調、冰箱，大樓的電鍋爐、充電樁等都可以交給虛擬電廠“托管”，通過無線通信技術，讓“電力管家”充分挖掘客戶的用電、能耗、能效數據信息并實現能源的靈活配置，既提升了企業、居民的用電體驗，也實現了用戶、系統、技術和商業模式多贏。

通常人們一提到電廠，聯想到的都是鋼筋、水泥筑成的高大煙囪和大壩。有這么一座不同尋常的發電廠，它不建廠房、不燒煤、不燒氣，卻能“發電”。

日前，國家電投深圳能源（000027）發展有限公司（以下簡稱“深圳能源”）的虛擬電廠平臺參與電力現貨市場，獲得平均度電0.274元的收益，成為國內首個調度用戶負荷參與電力現貨市場并盈利的虛擬電廠。

什么是虛擬電廠？虛擬電廠的電從哪里來？虛擬電廠參與電力市場對行業有哪些利好？

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何為虛擬電廠

所謂虛擬電廠就是一個虛擬化的電廠，通過連接聚合商、微電網，將相對分散的源、網、荷、儲等元素進行集成調控，構造一個大型“充電寶”，實現自主協調優化控制，參與電力系統運行和電力市場交易的智慧能源系統。

例如，在電力供應緊張時段，虛擬電廠平臺可直接調度海量分散的充電樁、空調、儲能等用電資源，降低用電功率。

冀北電力交易中心總經理王宣元表示，所謂“虛擬”，體現在它并不具有實體存在的電廠形式，卻真有一個電廠的功能，而且是遠超傳統實體電廠的功能，因為它打破了傳統電力系統中發電廠之間、發電側和用電側之間的物理界限。它是互聯網+源網荷儲售服一體化（即電源、電網、負荷、儲能、銷售、服務的聚合體）的清潔智慧能源管理系統，是對多種分布式能源進行聚合、優化控制和管理，為電網提供調頻、調峰等輔助服務，并能夠參與電力市場交易的技術和商業模式。

虛擬電廠自21世紀初在德國、英國、西班牙、法國、丹麥等歐洲國家開始興起，同期北美推進相同內涵的“電力需求響應”。中國同時采用這兩個概念，一般認為虛擬電廠的概念包含需求響應。目前虛擬電廠理論和實踐在發達國家已成熟，各國各有側重，其中美國以可控負荷為主，規模已超3000萬千瓦，占尖峰負荷的4%以上；以德國為代表的歐洲國家則以分布式電源為主；日本以用戶側儲能和分布式電源為主，計劃到2030年超過2500萬千瓦；澳大利亞以用戶側儲能為主，特斯拉公司在南澳建成了號稱世界上最大的以電池組為支撐的虛擬電廠。

“十三五”期間，江蘇、上海、河北、廣東等地也相繼開展了電力需求響應和虛擬電廠的試點。如國內首個虛擬電廠“國網冀北虛擬電廠示范工程”在2019年12月11日投入運行。該示范工程一期實時接入與控制蓄熱式電采暖、可調節工商業、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三地。

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應運而生

眾所周知，人們平常用的電是瞬時平衡的，也就是說，你用多少，電廠就要發多少。就像一個天平，一端是用戶，一端是電廠，讓它平衡的支架就是電網。

電廠每天都持續在發電，而用電的需求總是一會兒高一會兒低，白天需要的電多，晚上需要的電少，夏天需要的電多，冬天需要的電少。隨著經濟社會的發展，城市電網峰谷差變得越來越大，但若一味通過擴建電廠來滿足尖峰時段的用電需求，便會在用電低谷期產生巨大浪費。

如何更經濟、更高效地減小峰谷差成為城市電網難題。

分層分區彈性平衡的虛擬電廠由此應運而生。針對減小峰谷差這一難題，從用戶端入手，與愿意參與其中的用電客戶約定好時間，用電低谷期多用電、高峰期少用電，雖然沒有建起真的電廠，但虛擬電廠可以合力完成“削峰填谷”的電網調節任務。

相較于真實的電廠來說，虛擬電廠可以理解為一個電力服務的“管家”角色，不僅具備電廠的功能，甚至遠超實體電廠。虛擬電廠的系統對外既可以作為“正電廠”向系統供電，也可以作為“負電廠”消納系統的電力，可以靈活地削峰填谷，打破傳統電力系統中發電廠之間、發電側和用電側之間的物理界限。

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如何運作

業內人士認為，從某種意義上講，虛擬電廠是一個中心化的“大電廠”，將各種分布式的能源通過各種儲能裝置組織起來，通過雙向控制，將各種配電網單位聯合起來，以智能算法和科學調度，盤活了以前那些沉淀資源。

虛擬電廠與虛擬VR技術、虛擬數字人不同，雖然掛靠“虛擬”二字，但在電網系統中干的事卻一點都不“虛擬”，甚至超越了傳統電廠。

如2021年5月5日至6日，國家電網在上海開展了國內首次基于虛擬電廠技術的電力需求響應行動，僅僅一個小時的測試，就能產生15萬千瓦時的電量。在這次測試中，累計調節電網負荷56.2萬千瓦，消納清潔能源電量123.6萬千瓦時，減少碳排放量約336噸。

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有區分。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，時間越長就越低。

補貼的來源，目前主要是跨省區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。

此外，早在2019年，深圳供電局就主動承擔了南網第一批“燈塔項目”中的“基于海量分布式資源聚合的虛擬電廠高級應用分析平臺開發”，將虛擬電廠作為用戶側資源高效利用的平臺。以建設200兆瓦虛擬電廠為例，每年可節約標煤4.07萬噸，減排二氧化碳10.8萬噸、二氧化硫3261噸，節省深圳土地資源價值約9億至10億元。

作為上線前的實戰演練，此次虛擬電廠平臺試運行充分檢驗了平臺功能的完整性和穩定性，為平臺正式運行奠定了良好基礎。其間，深圳供電局通過該平臺向10余家用戶發起電網調峰需求，國家電投深圳能源售電公司代理的深圳地鐵集團站點、深圳水務集團筆架山水廠參與響應。隨后，深圳地鐵、深圳水務在保證正常安全生產的前提下，按照計劃精準調節用電負荷共計3000千瓦，相當于2000戶家庭的空調用電。

值得一提的是，為使虛擬電廠平臺有更多的適用場景，此次深圳供電局還驗證了該平臺準實時調控功能。負荷側資源在接到該局調度下發的緊急調控需求后，10分鐘內負荷功率即下調至目標值。這是深圳虛擬電廠平臺的亮點，表示虛擬電廠可以像常規電廠一樣，為電網提供備用輔助服務。

隨著國家對清潔能源和新興技術的大力推動，虛擬電廠將成為智能電網和能源互聯網中重要的能源聚合形式。

在虛擬電廠的控制下，對電網供需側平衡起到了重要作用，大大緩解了高峰用電的緊張，起到削峰填谷的作用。工廠、企業用戶，未來居民也可以參與到虛擬電廠的價值創造中。居民家里的空調、冰箱，大樓的電鍋爐、充電樁等都可以交給虛擬電廠“托管”，通過無線通信技術，讓“電力管家”充分挖掘客戶的用電、能耗、能效數據信息并實現能源的靈活配置，既提升了企業、居民的用電體驗，也實現了用戶、系統、技術和商業模式多贏。

因此，電力公司需要依賴于虛擬發電廠技術來掌控市場。

上述業內人士認為，發展虛擬電廠，不僅可以提高電網安全保障水平，還可以促進新能源消納，同時大大提升系統調節能力，降低“三棄”電量。此外，還可以節約電廠和電網投資，以往的電力系統削峰填谷，基本是通過火電廠實現的。根據測算，滿足5%的峰值負荷可能需要投資4000億的電廠和配套電網；而通過虛擬電廠實現，建設、運營、激勵等環節的投資只需要500億-800億元。

編輯丨葉子