2023年中央經(jīng)濟工作會議強調(diào)，“廣泛應用數(shù)智技術、綠色技術，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級”。虛擬電廠依托“能源+互聯(lián)網(wǎng)”技術，實現(xiàn)分布式資源聚沙成塔、協(xié)同互補，已成為國家電網(wǎng)有限公司在“雙碳”目標和新型電力系統(tǒng)建設背景下，夯實能源供應安全、加快打造綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈的重要技術。

虛擬電廠成為加快構建新型電力系統(tǒng)的重要手段

國家能源局發(fā)布的《2024年能源工作指導意見》提出，探索推廣虛擬電廠、新能源可靠替代、先進煤電、新型儲能多元化應用等新技術。公司聚焦國家戰(zhàn)略需求和能源轉型發(fā)展需要，將數(shù)字化配電網(wǎng)、新型儲能調(diào)節(jié)控制、車網(wǎng)互動、源網(wǎng)荷儲數(shù)碳互動等應用場景建設作為今年的工作重點。

據(jù)《2023中國虛擬電廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預測，到2025年和2030年，我國虛擬電廠參與平抑的用電量將分別達到37太瓦時和51太瓦時。海量用戶側分布式資源依托虛擬電廠技術實現(xiàn)跨域聚合，整體參與電網(wǎng)的多類型業(yè)務和多場景支撐，成為加快構建新型電力系統(tǒng)的重要手段和關鍵舉措。

我國用戶側分布式源荷儲資源呈快速增長態(tài)勢。以兼具電源和負荷雙重屬性的新能源汽車資源為例，截至今年6月底，全國新能源汽車保有量達2472萬輛，占汽車總量的7.18%。虛擬電廠聚合用戶側海量分散資源，使其從無序變得有序，參與電力市場和電網(wǎng)運行，實現(xiàn)用戶主體收益和電網(wǎng)承載能力的雙重提升。

“雙碳”背景下，分布式新能源發(fā)展迅速，截至2023年年底，我國分布式光伏發(fā)電累計并網(wǎng)裝機容量已突破2.5億千瓦，占光伏發(fā)電總裝機的41.8%。但分布式新能源發(fā)電出力具有不穩(wěn)定性，可依托虛擬電廠通過先進的自動響應控制技術，深入挖掘各類聚合資源時空響應特性，充分釋放源荷儲異質(zhì)資源的調(diào)節(jié)潛力，最大程度提升分布式新能源電量消納能力。

為應對新能源規(guī)模化開發(fā)帶來的電力電量時空供需協(xié)同問題，電網(wǎng)運行方式正由傳統(tǒng)的源隨荷動向源網(wǎng)荷儲互動轉變。虛擬電廠聚合多元資源參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務，可提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，減輕電力平衡壓力，推動打造氣候彈性強、安全韌性強、調(diào)節(jié)柔性強、保障能力強的新型電力系統(tǒng)。

在能源大數(shù)據(jù)建設的背景下，虛擬電廠調(diào)控運營過程中采集和產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)，可用于支撐系統(tǒng)內(nèi)外數(shù)字化服務場景擴充和服務水平提升。推動虛擬電廠運營數(shù)據(jù)與碳排放、金融、交通、氣象等領域業(yè)務的深度融合，可培育全社會在節(jié)能減碳運行、安全可靠信貸、道路交通優(yōu)化、極端天氣應對等方面的數(shù)字化全流程響應能力。

轉型發(fā)展中虛擬電廠技術面臨新挑戰(zhàn)

在著力培育新質(zhì)生產(chǎn)力、促進能源產(chǎn)業(yè)轉型升級的時代背景下，電網(wǎng)中的電源構成、電網(wǎng)形態(tài)、負荷特性持續(xù)發(fā)生深刻變革，虛擬電廠技術的發(fā)展也面臨著新挑戰(zhàn)。

資源種類持續(xù)豐富，調(diào)節(jié)特性復雜多變。隨著電網(wǎng)形態(tài)深刻變革和深化配電網(wǎng)發(fā)展需求，用戶側新型儲能、新能源汽車充電設施、分布式新能源等靈活資源創(chuàng)新發(fā)展。然而這些單一資源調(diào)控顆粒度較小，一些資源存在雙向潮流特性，運行特性受環(huán)境和設備影響度高，目前對動態(tài)不同資源的協(xié)同互濟響應研究不足。

交易機制尚未健全，贏利能力仍需提升。現(xiàn)階段我國電力交易機制尚處于建設初期。隨著電力輔助服務、碳交易、綠證交易等業(yè)務和品類增加，需建立多樣化資源市場準入、出清、結算標準，研究設計適宜的交易品種和交易規(guī)則;同時健全多時間尺度和多層次電力市場，創(chuàng)新新型電力系統(tǒng)商業(yè)模式和交易機制，依托市場規(guī)則實現(xiàn)虛擬電廠的管理和良性運營。

集群調(diào)控研究不足，區(qū)域互濟有待激發(fā)。單個虛擬電廠主體在參與電網(wǎng)運行過程中，存在業(yè)務種類受限、響應精度不足、易受偏差考核等問題。若能將多個虛擬電廠主體靈活聚合，作為集群整體接受電網(wǎng)調(diào)度指令、參與電力市場運營業(yè)務，將能更充分地發(fā)揮集群中各虛擬電廠資源的時空特性差異，形成密切的互補關系。虛擬電廠主體能實現(xiàn)更精準的指令響應和更豐厚的收益獲取，電力系統(tǒng)能實現(xiàn)海量分散資源跨區(qū)域協(xié)同互濟，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行能力。

多維度發(fā)力推動虛擬電廠技術深入發(fā)展

隨著虛擬電廠日益成為保障能源安全、推動電力綠色供應、服務碳達峰碳中和的重要支撐力量，在發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新形勢新要求下，建議從以下三個維度重點發(fā)力，推動虛擬電廠建設：

開展虛擬電廠集群化調(diào)控運行探索。統(tǒng)籌電網(wǎng)網(wǎng)架結構、運行狀態(tài)和業(yè)務類型，制定多虛擬電廠聚合規(guī)則，研究面向各層級虛擬電廠集群的市場準入門檻，構建電網(wǎng)調(diào)度指令波動時虛擬電廠集群動態(tài)調(diào)整機制，科學指導多虛擬電廠聚合，助力提升電力系統(tǒng)靈活性。

推進電網(wǎng)對虛擬電廠資源的管控能力。構建虛擬電廠調(diào)控運營平臺，與電網(wǎng)側新型電力負荷管理系統(tǒng)對接，開展對用戶側聚合資源的全接入、全監(jiān)測、全管理、全方位服務，進而實現(xiàn)電網(wǎng)對多元對象的可觀可測、可控可調(diào)，引導虛擬電廠上下游產(chǎn)業(yè)規(guī)范發(fā)展。

探索多類型電力市場交易機制完善。積極開展虛擬電廠參與現(xiàn)貨交易、電能量市場、輔助服務市場及容量市場等常規(guī)電力市場交易組件迭代，并開展虛擬電廠中分布式光伏綠電交易、獨立儲能參與電力市場交易、虛擬電廠參與碳交易、現(xiàn)貨交易量價分解、競價邊界規(guī)劃等關鍵技術攻關，推動虛擬電廠業(yè)務可持續(xù)發(fā)展。

(作者系國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團信通研究院高級工程師)