隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的快速推進(jìn)，分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)等新興資源發(fā)展迅猛，源荷雙側(cè)隨機(jī)特性凸顯，傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”的電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源容量嚴(yán)重不足，各地迎峰度夏電力保供面臨極大挑戰(zhàn)。據(jù)國(guó)家能源局預(yù)測(cè)，今年度夏期間，全國(guó)用電負(fù)荷最高負(fù)荷預(yù)計(jì)同比增長(zhǎng)超過(guò)1億千瓦。“雙碳”目標(biāo)下，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)容量不足，如何挖掘新的靈活性調(diào)節(jié)資源、豐富電網(wǎng)調(diào)節(jié)手段成為當(dāng)下研究的重點(diǎn)。

虛擬電廠成為電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的“生力軍”

2023年9月，國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)印發(fā)《電力負(fù)荷管理辦法(2023年版)》和《電力需求側(cè)管理辦法(2023年版)》，提出建立和完善需求側(cè)資源與電力運(yùn)行調(diào)節(jié)的銜接機(jī)制，逐步將需求側(cè)資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡，提高電力系統(tǒng)的靈活性。

當(dāng)前，需求側(cè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)資源未被充分利用，可調(diào)節(jié)潛力巨大，但需求側(cè)各類(lèi)資源具有點(diǎn)多面廣、單體容量小、電壓等級(jí)低、特性差異大等特征，亟須發(fā)揮虛擬電廠在市場(chǎng)環(huán)境下對(duì)各類(lèi)小微資源組織協(xié)調(diào)的主動(dòng)性，將數(shù)量多、分布廣、單體規(guī)模小的需求側(cè)資源“化零為整、聚沙成塔”，通過(guò)聚合方式，參與現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和市場(chǎng)化需求響應(yīng)等，在電力供需平衡中實(shí)現(xiàn)高效率、規(guī)模化的調(diào)節(jié)，提升電力系統(tǒng)安全裕度，豐富電力安全保供手段。

把握好虛擬電廠的角色定位和概念內(nèi)涵

虛擬電廠是指利用數(shù)字化、智能化等先進(jìn)技術(shù)，將需求側(cè)一定區(qū)域內(nèi)的可調(diào)節(jié)負(fù)荷、分布式電源、儲(chǔ)能等資源進(jìn)行聚合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化，結(jié)合相應(yīng)的電力市場(chǎng)機(jī)制，構(gòu)成具備響應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)能力的系統(tǒng)。虛擬電廠是新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，通過(guò)與電網(wǎng)友好交互發(fā)揮作用、產(chǎn)生價(jià)值，在服務(wù)電力保供、提升新能源消納水平、豐富電力市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)主體，以及優(yōu)化全社會(huì)生產(chǎn)生活用能方式等方面發(fā)揮重要作用。

虛擬電廠具備四個(gè)核心特征。一是廣域聚合，從對(duì)象維度強(qiáng)調(diào)需求側(cè)分散靈活資源的跨空間廣域聚合能力。二是可調(diào)可控，從能力維度強(qiáng)調(diào)通過(guò)資源協(xié)調(diào)優(yōu)化，形成具有可調(diào)控外特性的集成系統(tǒng)。三是邊界清晰，從管理維度強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)調(diào)控邊界，比如山西的虛擬電廠參與不了山東的調(diào)度，同時(shí)強(qiáng)調(diào)容量規(guī)模邊界，聚合規(guī)模太小沒(méi)有規(guī)模效應(yīng)。四是共贏互動(dòng)，從運(yùn)營(yíng)維度強(qiáng)調(diào)各方參與，保障虛擬電廠未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。

虛擬電廠是需求側(cè)資源的一種組織方式，不同于常規(guī)電廠。一方面，虛擬電廠與調(diào)度機(jī)構(gòu)直接調(diào)度控制的電源互為補(bǔ)充，對(duì)于被納入調(diào)度調(diào)管范圍的各類(lèi)發(fā)電資源(如小水電、自備電廠)，已有完善的控制和管理機(jī)制，其調(diào)節(jié)由調(diào)度直接控制實(shí)施，不應(yīng)再納入虛擬電廠由運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行調(diào)節(jié)，否則會(huì)造成調(diào)節(jié)效果下降和交叉控制，削弱電網(wǎng)整體調(diào)節(jié)能力。另一方面，虛擬電廠是對(duì)分散在不同地理位置和電網(wǎng)接入點(diǎn)的已建成的用戶側(cè)儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源進(jìn)行聚合，對(duì)現(xiàn)有“在網(wǎng)”資源優(yōu)化調(diào)控，其發(fā)展由市場(chǎng)決定，盈利空間大時(shí)，項(xiàng)目主體多，盈利空間小時(shí)，項(xiàng)目主體少，不存在傳統(tǒng)實(shí)體電廠建設(shè)的規(guī)劃環(huán)節(jié)，無(wú)須重復(fù)“并網(wǎng)”，只需要根據(jù)相關(guān)政策要求接入新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)。

虛擬電廠建設(shè)應(yīng)用需要系統(tǒng)性的技術(shù)支撐體系

總體來(lái)看，虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)主要包括三類(lèi)：聚合技術(shù)、調(diào)控技術(shù)和運(yùn)營(yíng)技術(shù)。

聚合技術(shù)是通過(guò)動(dòng)態(tài)聚合靈活資源，形成統(tǒng)一外特性及可量化的調(diào)節(jié)能力，是虛擬電廠調(diào)控與運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。比較關(guān)鍵的內(nèi)容包括融合“物理—市場(chǎng)—信息”的可調(diào)節(jié)資源動(dòng)態(tài)聚合技術(shù)，強(qiáng)調(diào)分層分區(qū)的動(dòng)態(tài)聚合過(guò)程，還有關(guān)于聚合外特性模型構(gòu)建及調(diào)節(jié)潛力的量化評(píng)估、可信評(píng)估。聚合技術(shù)還面臨較多挑戰(zhàn)，比如如何提升動(dòng)態(tài)聚合的可靠性和有效性，適應(yīng)電網(wǎng)復(fù)雜調(diào)控場(chǎng)景等要求;如何提高外特性模型的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，持續(xù)跟蹤匹配分布式資源技術(shù)形態(tài)的快速變化;如何利用大量多源快變數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)潛力的動(dòng)態(tài)評(píng)估等。

調(diào)控技術(shù)是考慮資源時(shí)空互補(bǔ)特性，開(kāi)展資源的優(yōu)化控制及協(xié)同，從而為精準(zhǔn)響應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行提供支撐。由于虛擬電廠是分層分區(qū)的聚合過(guò)程，因此適合采用“云—邊—端”協(xié)同的調(diào)控架構(gòu)。另外，因?yàn)榫酆系氖谴罅侩x散分布的資源集群，通過(guò)自適應(yīng)分布式控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主響應(yīng)、就地控制與協(xié)同運(yùn)行。調(diào)控技術(shù)也面臨著許多挑戰(zhàn)，比如如何進(jìn)行云邊端各層級(jí)任務(wù)快速分配與決策;如何構(gòu)建低成本、高適用的虛擬電廠邊緣設(shè)備與終端;如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性調(diào)節(jié)需求下的就地控制與精確跟蹤等。

運(yùn)營(yíng)技術(shù)是面向多類(lèi)型市場(chǎng)及多品種交易目標(biāo)，形成具體的交易策略，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的經(jīng)濟(jì)低碳運(yùn)營(yíng)。比較核心的包括市場(chǎng)預(yù)測(cè)和成本收益模型構(gòu)建，以及多元市場(chǎng)環(huán)境下的交易決策，比如最優(yōu)投標(biāo)策略、定價(jià)策略等。運(yùn)營(yíng)技術(shù)同樣面臨著一系列挑戰(zhàn)，比如如何提高預(yù)測(cè)和決策準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)波動(dòng)和不確定性;如何基于市場(chǎng)信號(hào)更好引導(dǎo)用戶參與電網(wǎng)互動(dòng);如何建立科學(xué)合理的價(jià)值量化評(píng)估體系等。

推動(dòng)虛擬電廠規(guī)范化、常態(tài)化、規(guī)模化、市場(chǎng)化發(fā)展

虛擬電廠規(guī)范化是前提，市場(chǎng)化是手段，規(guī)模化、常態(tài)化是目標(biāo)，推動(dòng)虛擬電廠高質(zhì)量發(fā)展需出實(shí)招。

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。由政府主管部門(mén)出臺(tái)虛擬電廠建設(shè)運(yùn)營(yíng)指導(dǎo)意見(jiàn)等政策，完善運(yùn)行機(jī)制，從國(guó)家層面推進(jìn)虛擬電廠的規(guī)范化、規(guī)模化、市場(chǎng)化、常態(tài)化發(fā)展。

加快標(biāo)準(zhǔn)研制。加快推動(dòng)資源感知、系統(tǒng)交互、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、入網(wǎng)測(cè)試等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，推進(jìn)虛擬電廠規(guī)范化發(fā)展。

完善市場(chǎng)機(jī)制。推動(dòng)完善省級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)規(guī)則，逐步完善虛擬電廠資源參與各類(lèi)市場(chǎng)的運(yùn)作機(jī)制，設(shè)計(jì)保障各方利益的盈利模式，引導(dǎo)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。

加強(qiáng)技術(shù)支撐。加強(qiáng)對(duì)虛擬電廠調(diào)節(jié)容量可信度評(píng)估、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響評(píng)估、需求側(cè)電力電量分析預(yù)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)研究，鼓勵(lì)試點(diǎn)應(yīng)用創(chuàng)新，探索差異化技術(shù)路線和商業(yè)模式。

強(qiáng)化宣傳引導(dǎo)。面向各類(lèi)資源主體宣傳虛擬電廠的作用意義、實(shí)施流程等，形成行業(yè)共識(shí)，主動(dòng)引導(dǎo)虛擬電廠相關(guān)輿論方向，推動(dòng)構(gòu)建虛擬電廠健康可持續(xù)發(fā)展的良好生態(tài)。

(作者單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院)