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下載手機APP 提起電廠，很多人都會聯想到這樣的場景——巨大的冷卻塔，挺拔的煙囪和滾滾的白煙。可是如今，咱們身邊呈現了一種電廠，既不燒煤，也沒有廠房，但卻能經過調理負荷等效進行“發電”，這便是“虛擬電廠”。
今年夏天，繼續的高溫天氣使得我國用電負荷壓力猛增，虛擬電廠概念一再走進大眾視野。國網上海市電力公司經濟技能研討院副院長費斐表明，虛擬電廠能夠有用緩解電網供需矛盾、確保電網安全運轉、降低電網出資、推進用戶節能減排，為企業、用戶帶來收益，完成多方共贏。
業界看好虛擬電廠商場潛力
發電和用電保持動態平衡，是電網平穩運轉的重要確保。近年來，跟著用電結構的變化，我國電力負荷峰谷差越來越大。為了確保高峰期供電安全，電網不得不保存大量的冗余發電能力，構成資源糟蹋。而虛擬電廠的呈現處理了這個問題。
虛擬電廠組成結構
“虛擬電廠不同于傳統火電廠，它是對分散資源進行聚合調控的一種特別電廠。”費斐告知記者，虛擬電廠以物聯網為根底，經過先進的信息通訊技能和優化操控技能，將可控負荷、電動轎車、分布式儲能、分布式電源等分散資源進行聚合和調控，能夠呼應調度組織下達的調度指令，獨立參加電力商場買賣。
華北電力大學動力互聯網研討中心主任曾鳴將虛擬電廠的核心總結為“聚合”和“通訊”。“一方面，虛擬電廠所聚合的各類用電負荷要‘可調理’，比方辦公樓里的空調、公共交通用電等;另一方面，它以數字化技能為支撐，將不同空間的用電負荷整合起來，完成優化調度，然后起到安穩電力供應的作用。”曾鳴解說說。
那么虛擬電廠又是怎么“發電”的呢?
“虛擬電廠的電力來源能夠分為兩大類。”國網動力研討院企業戰略研討所副所長張曉萱介紹，一類是其聚合的分布式電源、儲能、電動車等向電網供給的充裕電力;另一類是虛擬電廠經過操控其聚合的可調理負荷，減少用電高峰時的電力需求，所節省的部分等效于向電網供給了電力。
有專家表明，因為虛擬電廠依托的是高度智能化的操控系統，并接入銜接大量設備的物聯網，所以它的理論呼應速度與調理能力都遠超傳統調峰手法，特別適配以風光電為首，需求電網做出快速反應的可再生動力。
虛擬電廠渠道
此外，虛擬電廠還具有優異的經濟性。依據國家電網測算，經過火電廠完成電力系統削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需求出資4000億元;而經過虛擬電廠，在建造、運營、激勵等環節出資僅需500億元至600億元，僅為火電廠本錢的12%~15%。
雖然近期才“走紅”，但虛擬電廠并非新概念。早在1997年，經濟學家西蒙?阿韋布赫就提出了虛擬電廠的相關概念。他在《虛擬公共設施：新興產業的描述、技能及競爭力》一書中將其定義為：受商場驅動的獨立實體間靈敏合作，且能夠為顧客供給所需的高效電能服務而不用擁有相應的資產。
自2001年起，歐洲各國就開始展開以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬電廠研討項目;同期，北美也在推進相同內涵的“電力需求呼應”，經過商場化激勵機制引導用戶錯峰用電，確保電網系統安穩性，例如，特斯拉布局Powerwall家用儲能電池，讓電網在壓力較大的時候能夠從Powerwall用戶處調集電力。
而我國在“十三五”時期，也已展開虛擬電廠的試點工作。上海于2017年建成首個商業修建虛擬電廠——黃浦區商業修建虛擬電廠示范工程。國家電網冀北電力公司在2019年優化立異虛擬電廠運營模式，并服務北京冬奧會。8月26日，國內首家虛擬電廠辦理中心在深圳揭牌，接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14家，接入容量達87萬千瓦，挨近一座大型煤電廠的裝機容量。
今年以來，鼓舞虛擬電廠開展的方針一再出臺，進一步推進其開展。
《“十四五”現代動力系統規劃》提出，展開工業可調理負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用戶側儲能、新動力轎車與電網能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示范。《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》要求建立一批適用于分布式動力的“源-網-荷-儲-數”歸納虛擬電廠。《關于推進動力電子產業開展的輔導意見(征求意見稿)》中也提出，探究展開源網荷儲一體化、多能互補的才智動力系統、智能微電網、虛擬電廠建造。
在一系列方針的支持下，外界看好虛擬電廠的商場潛力。費斐表明，按2025年全國負荷16億千瓦、虛擬電廠容量占總負荷3%來測算，屆時全國虛擬電廠容量或許到達4800萬千瓦，帶來的經濟效益將到達千億元級。
數據共享進步發電功率
中午是上海城市用電的高峰時段，在黃浦區的一棟寫字樓里，部分電梯暫停，幾臺空調主機和水泵臨時關閉，就連地下車庫的照明也部分平息。這并不是停電，而是虛擬電廠對用電設備進行的柔性調理。
“以空調為例。在夏季用電高峰期，咱們的虛擬電廠系統依托通訊技能和智能操控技能，能夠對空調的預設溫度、風機轉速、送風量等十幾個參數進行柔性操控，例如，在特定時段將空調溫度由23℃調升至26℃。在不停機、不影響用戶運用的前提下，為電網‘減負’。”費斐介紹，在這種調理下，一棟寫字樓內的空調、電梯、充電樁、照明在高峰時段能夠少用612千瓦的電力。今年夏天，上海市最高減少負荷為91.6萬千瓦，相當于一座大型煤電廠的裝機容量。
據了解，國網上海市電力公司打造的虛擬電廠運營系統，包含資源收集層、虛擬電廠層、系統渠道層三個層次。在資源收集層，智能終端對可控負荷、電動轎車、分布式儲能、分布式電源等海量靈敏資源進行數據收集、監測和操控;在虛擬電廠層，聚合商對可調理資源進行分層分組聚合和和諧優化操控，構成技能指標滿足電網運轉要求的“電廠”;而系統渠道層則經過電力調度渠道、買賣渠道、辦理渠道間的和諧合作完成虛擬電廠的注冊、買賣、運轉、結算全流程辦理。“系統會提前進行發電猜測和負荷猜測，計算出當天的供電‘缺口’，并在買賣中心發布購買需求和買賣價格，之后依據報價、買賣量等信息與聚合商達成買賣出清。等到呼應時段，虛擬電廠會依據買賣結果履行發電使命，對負荷進行調控。”費斐解說說。
新動力轎車換電站也是虛擬電廠的重要“資源”之一。8月，在安徽省合肥市供電公司的統一調度下，15座蔚來換電站參加了全市虛擬電廠的電網調峰。在用電高峰期時，降低換電站單站平均功率，然后降低了合肥電網累積負荷。5天時間內，在不影響用戶正常換電運用的狀況下，15座蔚來換電站累計調整負荷8兆瓦時，相當于為3000余戶一般居民家庭“省出”了實時用電量。對此，蔚來動力高級副總裁沈斐表明，經過“低充高放”等方法，蔚來換電站能夠更深化地進行電網互動。此外，它還能夠為電網供給調頻輔佐服務，向電網放電。當電網富裕時，用戶能夠多充電;而當電網缺乏時，用戶能夠在蔚來換電站對車輛貯存電能進行放電。
蔚來換電站
遠光動力互聯網資深歸納動力服務專家賀鵬表明，智能計量技能、大數據、人工智能和區塊鏈技能是支持虛擬電廠的重要技能底座。他解說，智能計量技能能夠完成自動抄表，即對分布式動力的電、氣、水、熱等動力進行自動測量讀取，供給實時動態的電源和需求側信息;運用大數據和人工智能技能，例如神經網絡算法技能，能夠對虛擬電廠內部的發電量、負荷量、商場供需關系和實時電價進行猜測、分析和評估;而區塊鏈去“中心化”則處理各用戶間的互信問題，然后能夠建立一個信任系統。
“經過智能計量、大數據和人工智能技能，虛擬電廠能夠聚合各個主體的詳細信息、所有發電數據和負荷數據，構成數據共享。這樣，一方面，在發電側能夠進行才智調控，協助電廠合理擬定發電方案，進步發電功率;另一方面，從電力買賣看，每個主體都能取得充足的商場信息，協助其做出最優決議計劃。”賀鵬說。
計量和通訊兩大技能難點待打破
雖然有許多優點，但虛擬電廠并不能徹底處理“用電荒”難題。在賀鵬看來，虛擬電廠的核心理念是經過信息化手法進行“源-網-荷-儲”互動，高效使用各類電力，然后完成供電側和發電側兩頭平衡，讓電網更安穩。它本質上還是一種負荷調控手法，并不能直接發電，所以只能緩解某些時段和部分地區因供需失衡構成的電力短缺問題，不能處理大面積或者災害性的缺電狀況。
此外，多位業內人士指出，虛擬電廠現在尚處于初步開展階段，大范圍推行還面臨許多挑戰。
費斐告知記者，虛擬電廠要想完成打破開展，首先要攻破計量和通訊兩大技能難點。他解說，虛擬電廠系統由大量設備互聯構成，而多點計量難度大、功率低、難以把控收集頻率，極大地影響了系統功率。此外，信息安全建造刻不容緩。系統中的每個設備都或許成為被進犯的目標，防范難度大。怎么避免信息被竊取、篡改，怎么避免調度系統遭受網絡進犯，都是亟待處理的問題。
方針方面的缺失，也是限制虛擬電廠開展的原因之一。費斐解說，諸如誰建造、誰運營、誰參加、誰監管、系統怎么規劃、本錢分攤機制、商場規則、買賣機制等關鍵問題，尚無完善的方針支持系統。怎么結合地域特征建立激勵資金池，逐步探究擴大資金來源、規劃，亦是需求政府、電網、用戶多方協同處理的問題。
技能標準缺失問題也亟須處理。賀鵬表明，現在，虛擬電廠各類示范項目已建造不少，但還沒有構成國家級的技能標準。這既不利于統一辦理，也不利于商場推行。
虛擬電廠的詳細商業模式同樣需求進一步探究。賀鵬以為，當時我國虛擬電廠尚處于邀約型階段，以電廠自建為主，旨在滿足電網本身的調理需求，還難以構成繼續的商業模式。此外，因商場化的電力買賣機制尚不健全，盈利性受到限制，所以電網以外的其他商場主體出資建造虛擬電廠的動力缺乏。“怎么探究一套契合我國電力商場特征的商業模式，是虛擬電廠面臨的重要課題。”賀鵬說。
今年夏天，繼續的高溫天氣使得我國用電負荷壓力猛增，虛擬電廠概念一再走進大眾視野。國網上海市電力公司經濟技能研討院副院長費斐表明，虛擬電廠能夠有用緩解電網供需矛盾、確保電網安全運轉、降低電網出資、推進用戶節能減排，為企業、用戶帶來收益，完成多方共贏。
業界看好虛擬電廠商場潛力
發電和用電保持動態平衡，是電網平穩運轉的重要確保。近年來，跟著用電結構的變化，我國電力負荷峰谷差越來越大。為了確保高峰期供電安全，電網不得不保存大量的冗余發電能力，構成資源糟蹋。而虛擬電廠的呈現處理了這個問題。
虛擬電廠組成結構
“虛擬電廠不同于傳統火電廠，它是對分散資源進行聚合調控的一種特別電廠。”費斐告知記者，虛擬電廠以物聯網為根底，經過先進的信息通訊技能和優化操控技能，將可控負荷、電動轎車、分布式儲能、分布式電源等分散資源進行聚合和調控，能夠呼應調度組織下達的調度指令，獨立參加電力商場買賣。
華北電力大學動力互聯網研討中心主任曾鳴將虛擬電廠的核心總結為“聚合”和“通訊”。“一方面，虛擬電廠所聚合的各類用電負荷要‘可調理’，比方辦公樓里的空調、公共交通用電等;另一方面，它以數字化技能為支撐，將不同空間的用電負荷整合起來，完成優化調度，然后起到安穩電力供應的作用。”曾鳴解說說。
那么虛擬電廠又是怎么“發電”的呢?
“虛擬電廠的電力來源能夠分為兩大類。”國網動力研討院企業戰略研討所副所長張曉萱介紹，一類是其聚合的分布式電源、儲能、電動車等向電網供給的充裕電力;另一類是虛擬電廠經過操控其聚合的可調理負荷，減少用電高峰時的電力需求，所節省的部分等效于向電網供給了電力。
有專家表明，因為虛擬電廠依托的是高度智能化的操控系統，并接入銜接大量設備的物聯網，所以它的理論呼應速度與調理能力都遠超傳統調峰手法，特別適配以風光電為首，需求電網做出快速反應的可再生動力。
虛擬電廠渠道
此外，虛擬電廠還具有優異的經濟性。依據國家電網測算，經過火電廠完成電力系統削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需求出資4000億元;而經過虛擬電廠，在建造、運營、激勵等環節出資僅需500億元至600億元，僅為火電廠本錢的12%~15%。
雖然近期才“走紅”，但虛擬電廠并非新概念。早在1997年，經濟學家西蒙?阿韋布赫就提出了虛擬電廠的相關概念。他在《虛擬公共設施：新興產業的描述、技能及競爭力》一書中將其定義為：受商場驅動的獨立實體間靈敏合作，且能夠為顧客供給所需的高效電能服務而不用擁有相應的資產。
自2001年起，歐洲各國就開始展開以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬電廠研討項目;同期，北美也在推進相同內涵的“電力需求呼應”，經過商場化激勵機制引導用戶錯峰用電，確保電網系統安穩性，例如，特斯拉布局Powerwall家用儲能電池，讓電網在壓力較大的時候能夠從Powerwall用戶處調集電力。
而我國在“十三五”時期，也已展開虛擬電廠的試點工作。上海于2017年建成首個商業修建虛擬電廠——黃浦區商業修建虛擬電廠示范工程。國家電網冀北電力公司在2019年優化立異虛擬電廠運營模式，并服務北京冬奧會。8月26日，國內首家虛擬電廠辦理中心在深圳揭牌，接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14家，接入容量達87萬千瓦，挨近一座大型煤電廠的裝機容量。
今年以來，鼓舞虛擬電廠開展的方針一再出臺，進一步推進其開展。
《“十四五”現代動力系統規劃》提出，展開工業可調理負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用戶側儲能、新動力轎車與電網能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示范。《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》要求建立一批適用于分布式動力的“源-網-荷-儲-數”歸納虛擬電廠。《關于推進動力電子產業開展的輔導意見(征求意見稿)》中也提出，探究展開源網荷儲一體化、多能互補的才智動力系統、智能微電網、虛擬電廠建造。
在一系列方針的支持下，外界看好虛擬電廠的商場潛力。費斐表明，按2025年全國負荷16億千瓦、虛擬電廠容量占總負荷3%來測算，屆時全國虛擬電廠容量或許到達4800萬千瓦，帶來的經濟效益將到達千億元級。
數據共享進步發電功率
中午是上海城市用電的高峰時段，在黃浦區的一棟寫字樓里，部分電梯暫停，幾臺空調主機和水泵臨時關閉，就連地下車庫的照明也部分平息。這并不是停電，而是虛擬電廠對用電設備進行的柔性調理。
“以空調為例。在夏季用電高峰期，咱們的虛擬電廠系統依托通訊技能和智能操控技能，能夠對空調的預設溫度、風機轉速、送風量等十幾個參數進行柔性操控，例如，在特定時段將空調溫度由23℃調升至26℃。在不停機、不影響用戶運用的前提下，為電網‘減負’。”費斐介紹，在這種調理下，一棟寫字樓內的空調、電梯、充電樁、照明在高峰時段能夠少用612千瓦的電力。今年夏天，上海市最高減少負荷為91.6萬千瓦，相當于一座大型煤電廠的裝機容量。
據了解，國網上海市電力公司打造的虛擬電廠運營系統，包含資源收集層、虛擬電廠層、系統渠道層三個層次。在資源收集層，智能終端對可控負荷、電動轎車、分布式儲能、分布式電源等海量靈敏資源進行數據收集、監測和操控;在虛擬電廠層，聚合商對可調理資源進行分層分組聚合和和諧優化操控，構成技能指標滿足電網運轉要求的“電廠”;而系統渠道層則經過電力調度渠道、買賣渠道、辦理渠道間的和諧合作完成虛擬電廠的注冊、買賣、運轉、結算全流程辦理。“系統會提前進行發電猜測和負荷猜測，計算出當天的供電‘缺口’，并在買賣中心發布購買需求和買賣價格，之后依據報價、買賣量等信息與聚合商達成買賣出清。等到呼應時段，虛擬電廠會依據買賣結果履行發電使命，對負荷進行調控。”費斐解說說。
新動力轎車換電站也是虛擬電廠的重要“資源”之一。8月，在安徽省合肥市供電公司的統一調度下，15座蔚來換電站參加了全市虛擬電廠的電網調峰。在用電高峰期時，降低換電站單站平均功率，然后降低了合肥電網累積負荷。5天時間內，在不影響用戶正常換電運用的狀況下，15座蔚來換電站累計調整負荷8兆瓦時，相當于為3000余戶一般居民家庭“省出”了實時用電量。對此，蔚來動力高級副總裁沈斐表明，經過“低充高放”等方法，蔚來換電站能夠更深化地進行電網互動。此外，它還能夠為電網供給調頻輔佐服務，向電網放電。當電網富裕時，用戶能夠多充電;而當電網缺乏時，用戶能夠在蔚來換電站對車輛貯存電能進行放電。
蔚來換電站
遠光動力互聯網資深歸納動力服務專家賀鵬表明，智能計量技能、大數據、人工智能和區塊鏈技能是支持虛擬電廠的重要技能底座。他解說，智能計量技能能夠完成自動抄表，即對分布式動力的電、氣、水、熱等動力進行自動測量讀取，供給實時動態的電源和需求側信息;運用大數據和人工智能技能，例如神經網絡算法技能，能夠對虛擬電廠內部的發電量、負荷量、商場供需關系和實時電價進行猜測、分析和評估;而區塊鏈去“中心化”則處理各用戶間的互信問題，然后能夠建立一個信任系統。
“經過智能計量、大數據和人工智能技能，虛擬電廠能夠聚合各個主體的詳細信息、所有發電數據和負荷數據，構成數據共享。這樣，一方面，在發電側能夠進行才智調控，協助電廠合理擬定發電方案，進步發電功率;另一方面，從電力買賣看，每個主體都能取得充足的商場信息，協助其做出最優決議計劃。”賀鵬說。
計量和通訊兩大技能難點待打破
雖然有許多優點，但虛擬電廠并不能徹底處理“用電荒”難題。在賀鵬看來，虛擬電廠的核心理念是經過信息化手法進行“源-網-荷-儲”互動，高效使用各類電力，然后完成供電側和發電側兩頭平衡，讓電網更安穩。它本質上還是一種負荷調控手法，并不能直接發電，所以只能緩解某些時段和部分地區因供需失衡構成的電力短缺問題，不能處理大面積或者災害性的缺電狀況。
此外，多位業內人士指出，虛擬電廠現在尚處于初步開展階段，大范圍推行還面臨許多挑戰。
費斐告知記者，虛擬電廠要想完成打破開展，首先要攻破計量和通訊兩大技能難點。他解說，虛擬電廠系統由大量設備互聯構成，而多點計量難度大、功率低、難以把控收集頻率，極大地影響了系統功率。此外，信息安全建造刻不容緩。系統中的每個設備都或許成為被進犯的目標，防范難度大。怎么避免信息被竊取、篡改，怎么避免調度系統遭受網絡進犯，都是亟待處理的問題。
方針方面的缺失，也是限制虛擬電廠開展的原因之一。費斐解說，諸如誰建造、誰運營、誰參加、誰監管、系統怎么規劃、本錢分攤機制、商場規則、買賣機制等關鍵問題，尚無完善的方針支持系統。怎么結合地域特征建立激勵資金池，逐步探究擴大資金來源、規劃，亦是需求政府、電網、用戶多方協同處理的問題。
技能標準缺失問題也亟須處理。賀鵬表明，現在，虛擬電廠各類示范項目已建造不少，但還沒有構成國家級的技能標準。這既不利于統一辦理，也不利于商場推行。
虛擬電廠的詳細商業模式同樣需求進一步探究。賀鵬以為，當時我國虛擬電廠尚處于邀約型階段，以電廠自建為主，旨在滿足電網本身的調理需求，還難以構成繼續的商業模式。此外，因商場化的電力買賣機制尚不健全，盈利性受到限制，所以電網以外的其他商場主體出資建造虛擬電廠的動力缺乏。“怎么探究一套契合我國電力商場特征的商業模式，是虛擬電廠面臨的重要課題。”賀鵬說。
