能源保障和安全事關國計民生。新舊電力系統轉型升級下，能源的可控化和可儲化成為行業發展的核心。風光的不可控以及不穩定性不僅會產生棄電棄光風險，還會對電網穩定和安全造成威脅。當下，以可商業化的角度來看，以網絡系統技術為基礎的“虛擬電廠”或將為我國電力系統發展提供新“思路”。
一、什么是虛擬電廠
虛擬電廠的相關概念，最早由西蒙*阿韋布赫(Shimon Awerbuch)博士于1997年提出。此后，各界專家學者從不同形態維度進行探索，給出了多種定義。
綜合來看，虛擬電廠是一種通過先進信息通信和監測控制技術，實現海量分布式新能源、儲能系統、可控負荷、電動汽車等聚合和協調優化，作為一個特殊電廠參與電網運行和電力市場的電源協調管理系統，對外表現為“一個具備可控性的電源”。它既可作為“正電廠”向系統供電和頂峰，又可作為“負電廠”通過負荷側響應以配合系統填谷；既可快速響應指令、配合保障系統穩定并獲得經濟補償，也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務等各類電力市場獲得經濟收益。
雖然叫“電廠”，其實并不發電，而是一種基于能源互聯網技術的“看不見的電廠”。
虛擬電廠將無數個分散的電力資源聚合起來，通過智能調度，實時監測和分析虛擬電廠中的能源資源，預測能源需求，制定最優調度方案，實現電源側的多能互補、負荷側的雙向互動、儲能側的靈活調劑。它是提升電力系統調節能力的重要手段之一。
目前，虛擬電廠可以參與的用戶十分廣泛，大如工業可調節負荷、用戶側儲能，小如空調負荷、充電樁等各類高低壓用戶都可以。加入虛擬電廠參與移峰填谷也并非沒有門檻。不管是發電的、用電的，還是儲能的，參與的用戶越多，電網的平衡調節能力就越強。當電網有需要的時候，虛擬電廠就給電網發電，當新能源供給過剩時，虛擬電廠就指揮大家迅速把電能消納掉。
根據相關機構預計，到2025年，虛擬電廠平均每年投資建設規模達到200億元，運營市場規模每年在50億元以上。
二、發展驅動因素
虛擬電廠的理論和實踐在歐美發達國家發展得較為成熟，已先后在德國、英國、法國、美國、澳大利亞、日本等國開展了商業試點并取得不錯成果。歐洲的虛擬電廠已基本實現市場化運營。
現今，虛擬電廠的“崛起”離不開我國電力現貨市場的發展需要。近年來，伴隨著極端高溫天氣的不斷涌現，社會整體用電負荷的持續攀升。在電力消費旺季、電力供應偏緊的背景下，虛擬電廠建設獲得了國家政策的大力支持。
國內政策利好
近年來，國內電力市場改革穩步向前。市場機制進一步完善。我國電力現貨市場改革朝著市場化、法治化方向發展，在電力現貨市場監管、交易規則、市場準入等方面逐步推進了改革，形成了相對完善的市場機制。國家發展改革委、國家能源局等相關部門相繼出臺了一系列的政策文件，明確了市場主體的準入條件、交易規則、運行機制等，為市場的健康發展提供了堅實的法治保障。
之于虛擬電廠而言，在宏觀政策層面也是頻發利好。在國家、部委和地方政府的推動下，虛擬電廠相關政策規劃逐步落地。在《2030年前碳達峰行動方案》中，國務院強調引導虛擬電廠參與系統調節，助力建設堅強智能電網；在《“十四五”現代能源體系規劃》中，國家發改委、國家能源局明確提出將虛擬電廠作為智慧能源示范工程的新模式新業態。此外，多個地方政府也紛紛強調加快虛擬電廠建設，打造虛擬電廠生態體系，提升電力系統靈活性調節能力。
輔助市場建設
隨著電力市場化進程的推進，我國電力現貨市場的交易規模逐年擴大。相關數據顯示，2019年我國全社會用電量達到了億千瓦時，其中就有30%的電量通過電力現貨市場進行了交易。這一交易規模不僅體現了市場主體對電力現貨市場的廣泛認可，也說明了市場的發展潛力。
此外，電力市場的逐步開放，也使得我國電力現貨市場的競爭日益激烈。國內外的電力企業紛紛通過參與市場化交易獲取電力資源。這種競爭一方面有助于提高市場效率，推動電力資源的優化配置，同時也促使電力企業提升服務質量、降低成本，滿足廣大用戶的需求。
現今，圍繞著“源荷網儲一體化”、“多能互補協調”這些新的能源系統形態，如何將經濟效益和社會效益結合起來成為社會上下協同的核心方向，虛擬電廠的作用愈發顯現。
三、技術方向
虛擬電廠的發展離不開技術的支持與推動。
虛擬電廠由分布式資源層、通信網絡層、管理平臺層三個層次構成。分布式資源層指分布在配網中的各種可再生能源、儲能設備、可調負荷等資源，它們是虛擬電廠的基礎和核心。通信網絡層指連接分布式資源和管理平臺的信息傳輸網絡，它們是虛擬電廠的橋梁和紐帶。管理平臺層指對分布式資源進行數據采集、監控、控制和優化等功能的軟件系統，它們是虛擬電廠的大腦和靈魂。
虛擬電廠涉及多個領域和方面的技術，其中最關鍵的有協調控制技術、優化調度技術、市場交易技術等。協調控制技術指對分布式資源進行實時或近實時地控制，以保證其穩定輸出或響應需求變化。優化調度技術指根據市場價格信號或系統運行狀態，對分布式資源進行最優化配置或激勵機制設計，以實現效益最大化或成本最小化。市場交易技術指通過建立合理有效的商業模式和服務平臺，使虛擬電廠能夠參與到現有或新興的電力市場中，如日前市場、輔助服務市場等。
目前，虛擬電廠技術正處于不斷創新與發展之中。未來虛擬電廠的發展方向主要集中在以下幾個方面：一是完善虛擬電廠的技術體系，提高虛擬電廠的自動化水平和信息化管理水平。通過推動人工智能技術的應用，實現虛擬電廠的智能化運營。二是推進虛擬電廠與現有能源系統的融合，實現虛擬電廠與傳統電力系統的互聯互通。三是加強虛擬電廠與電網的協調運行，提高虛擬電廠整體的運行效率和穩定性。四是促進虛擬電廠的規?；瘧?，推動虛擬電廠的商業模式創新和市場化發展。
四、發展前景
虛擬電廠可以有效解決新能源的隨機性、間歇性和波動性等問題，提高新能源的消納能力和功率質量。虛擬電廠還可以通過參與輔助服務市場、現貨交易市場等，為新能源提供更多的收益來源和價值實現途徑。
雖然虛擬電廠意義重大，但在發展上，我國虛擬電廠行業仍處于邀約制試點階段，該技術所對應的商業化市場仍不成熟，在規模、運行模式、安全、監管和市場化等方面面臨諸多挑戰。
虛擬電廠需要依賴先進的信息通信技術、數據分析技術、人工智能技術等，實現對分布式資源的高效管理和優化調度。但是，這些技術在我國還存在一定的瓶頸和不足，如數據采集和傳輸的安全性、可靠性和實時性，數據處理和分析的精度和效率，人工智能算法的適應性和穩定性等。
然而，隨著電力現貨市場及輔助服務市場發展，虛擬電廠有望迎來快速發展，從邀約制邁向市場化發展階段邁進，其盈利模式也有望隨著電力市場化改革的推進而不斷清晰和市場化。
根據國家能源局的規劃，到2025年，我國虛擬電廠建設和運營規模將超過2000MW，未來將逐步成為電力市場的重要參與者之一。
我國虛擬電廠的發展前景可期！
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