首個網地一體虛拟電廠落地！9個案例看懂什麼是虛拟電廠
近日，由南方電網深圳供電局、南方電網科學研究院聯合研發的國内首個網地一體虛拟電廠運營管理平台在深圳試運行。該平台部署于南網調度雲，網省兩級均可直接調度，為傳統“源随荷動”調度模式轉變為“源荷互動”新模式提供了解決方案。
今年10月，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》明确：大力提升電力系統綜合調節能力，加快靈活調節電源建設，引導自備電廠、傳統高載能工業負荷、工商業可中斷負荷、電動汽車充電網絡、虛拟電廠等參與系統調節，建設堅強智能電網，提升電網安全保障水平。
7月，為應對季節性電力緊缺風險，廣州工信部發布了《廣州市虛拟電廠實施細則》，計劃安排補貼資金3000萬元，補貼年限為三年，以激勵用戶參與并培育虛拟電廠需求響應市場。
虛拟電廠是什麼？在新型電力系統的構建中，又承擔了怎樣的角色？
01
什麼是虛拟電廠
虛拟電廠（ Power Plant）被稱為用戶與大電網互動的“橋梁”，通過先進的物聯網、5G通信和大數據技術，聚合點多、面廣、單體容量小的用戶可調節資源。虛拟電廠是一種智能電網技術，通過分布式電力管理系統參與電網的運行和調度，主要由發電系統、儲能設備、通信系統三部分構成。
虛拟電廠示意圖
虛拟電廠并不是真實存在的電廠，而是聚合優化“源—網—荷”清潔低碳發展的新一代智能控制技術和互動商業模式。比如，在電力供應緊張時段，虛拟電廠平台可直接調度海量分散的充電樁、空調、儲能等用電資源，通過它們降低用電功率。此外，虛拟電廠平台還有減少常規電源建設，促進節能減排，帶動節能設備、軟件服務等産業發展等優勢。
虛拟電廠模式無需對電網進行改造，就能充分利用分布式資源，實現電源側的多能互補和負荷側的靈活互動，給電網提供電能和輔助服務。
虛拟電廠在終端用戶、分布式電源、電網和能源服務商各個環節都能産生收益，在虛拟電廠的聚合下，企業、居民等用戶均可參與電力市場交易，包括中長期市場和實時平衡市場。
02
虛拟電廠試點項目
随着雙碳目标、新型電力系統的提出，高比例新能源、高度電氣化終端負荷對電網運行的安全穩定提出了新的考驗。虛拟電廠是解決供需矛盾、峰谷矛盾、波動性矛盾和時間性矛盾的有效途徑。
目前，我國虛拟電廠處于起步試點階段，各省市主要試點落地案例如下：
1.深圳網地一體虛拟電廠平台
2021年11月，南方電網深圳供電局、南方電網科學研究院聯合研發的國内首個網地一體虛拟電廠運營管理平台在深圳試運行。
該平台部署于南網調度雲，網省兩級均可直接調度，為傳統“源随荷動”調度模式轉變為“源荷互動”新模式提供了解決方案。
為使虛拟電廠平台有更多的适用場景，深圳供電局還驗證了該平台準實時調控功能。負荷側資源在接到該局調度下發的緊急調控需求後，10分鐘内負荷功率即下調至目标值。這是深圳虛拟電廠平台的亮點，表示虛拟電廠可以像常規電廠一樣，為電網提供備用輔助服務。
2.浙江平湖縣域“虛拟電廠”
2021年6月21日，浙江平湖縣域“虛拟電廠”首次投入實戰應用。
随着“虛拟電廠”項目推進，将可實現該市全域調峰2萬至3萬千瓦。以建設100萬千瓦虛拟電廠資源池計算，預計每年可節約3億元電網新建投資成本，提高清潔能源消納空間9600萬度電量，可減少碳排放約7.6萬噸。
下階段，該公司将重點挖掘用戶側儲能電站、數據中心、冷鍊行業等新型資源，擴大“虛拟電廠”資源池效應，促進新能源消納、輔助電網調峰調頻、提高電網安全運行水平。
3.浙江麗水綠色能源“虛拟電廠”
2020年，麗水建成浙江省首個綠色能源虛拟電廠。麗水綠色能源虛拟電廠由全市境内800多座水電站組成，利用光纖、北鬥通信等新技術，将全域水電發電信息聚合，進行智慧調度。
2021年3月，浙江電網首次遠程控制麗水綠色能源“虛拟電廠”輔助電網調峰43萬千瓦。經測算，此次“零成本”調峰，增加新能源消納108萬千瓦時，節約需求側響應資金130萬元，同時減少發電耗煤94噸，相當于實際減排二氧化碳253噸。
下一步，浙江将進一步開展城市級“虛拟電廠”體系建設，同時探索“虛拟電廠”的商業模式。
4.湖北武漢“虛拟電廠”
2021年6月，武漢市正在開展的“虛拟電廠”試點項目，可在武漢市東西湖、黃陂、漢口後湖、百步亭、徐東、南湖、東湖高新等區域局部降低監控負荷70萬千瓦，折合電網基建投資12.8億，減少碳排放300萬噸。
5.上海“虛拟電廠”
2021年5月5日至6日，國家電網在上海開展了國内首次基于虛拟電廠技術的電力需求響應行動，僅僅一個小時的測試，就能産生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。
目前上海已建成100萬千瓦時的虛拟電廠，也就是全年裝機容量的6%，未來還将逐步提升虛拟電廠容量。
6.安徽合肥“虛拟電廠”
2021年1月25日，合肥供電公司宣布，今年将加快建設全省首個虛拟電廠，實現光伏、儲能、充（換）電、微電網等多種電力能源形式互聯互動。
目前，合肥虛拟電廠接入光伏電站達120兆瓦，相當于新增一座可為18萬戶居民用戶供電的電廠。預計三年内合肥區域虛拟電廠總容量占比将達到夏季降溫負荷400萬千瓦的近兩成，相當于少建設一座80萬千瓦傳統電廠。
7.華北國網綜能“虛拟電廠”
2020年12月1日，國網綜合能源服務集團有限公司虛拟電廠正式投入運營，聚合15.4萬千瓦可調資源參與華北電力輔助服務市場。
國網綜能服務集團虛拟電廠以物聯網為基礎，聚合分布式電源、可控負荷和儲能裝置。在建設過程中，該虛拟電廠累計對接篩查負荷20餘萬千瓦，成功接入可調負荷10萬千瓦。按照當前接入水平計算，該虛拟電廠每天可創造23萬千瓦時的新能源電量消納空間。
8.廣東深圳自動化“虛拟電廠”
2020年10月26日，全國首套自動化虛拟電廠系統已在深圳110千伏投控變電站投入試運行。據悉，承載該系統的裝置占地不足1平方米，卻可憑借前沿的通信和自動化聚合技術，發揮出與大型電廠等效的調峰、電壓控制等功能。
9.河北省 “虛拟電廠”
2019年12月11日，國内首個虛拟電廠國網冀北泛在電力物聯網虛拟電廠示範工程投入運行。
該示範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、廊坊三個地市，秦皇島作為虛拟電廠綜合試點，張家口、廊坊分别作為蓄熱式電鍋爐、大工業負荷專項試點。
把能源互聯網從“概念”推向“落地”，實現了以電為中心，熱、氣、水等能源互聯互通，打造了能源互聯網技術樣闆間。
03
結語
未來大規模的分布式 負荷側管理 微電網 分布式儲能，将成為碳中和的最主要手段。而這些綠色電力，需要虛拟電廠來調度。在最靠近負荷的地方直接消納可再生能源，最利于投資收益，對電網沖擊最小。
比如特斯拉的虛拟電廠，就是用雙向的控制，以社區配電網為單位，把分散式的源網荷儲充都納入進來，在需求側小範圍實現自平衡，然後再上一個層次自平衡，實現綠色電力的最大消納。目前，特斯拉的基本上已經處于商業驗證階段，已有若幹落地場景，比如集中式風光 集中儲能、單用戶光儲充、多用戶光儲充等。
平台的雙向控制
虛拟電廠，是新型電力系統改造路徑之一。虛拟電廠要求響應速度快于需求側響應，且需要設備級的細顆粒度調控，因此必須在物聯化、智能化、雲化的電力系統下才可實現。另一方面，電力系統的數字化、雲化也推動虛拟電廠走入實用化。
虛拟電廠平台能夠調動社會上的分布式電源、儲能、可調節負荷，實現源網荷儲積極互動下的削峰填谷，等效于負荷尖峰時增加了電廠出力、負荷低谷時增加了用電需求，減少了邊際機組和額外輸變電設備的投資。
現階段國網、南網是虛拟電廠的主力軍，未來将不再局限電網企業，發電企業、園區綜合能源服務商，都可以為虛拟電廠添磚加瓦，商業模式也将更豐富。
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