电力供应亟须解题：“虚拟”电厂带来“真实”保障

面对极端高温天气造成的用电形势，急需解决供电问题——

“虚拟”电厂带来“真实”保障

提到电厂，很多人会想到这样的场景——火力发电厂冒着蒸汽的冷却塔，风力发电厂高耸的风机，光伏发电厂一排排的光伏板...但你听说过“虚拟电厂”吗？

今年夏天，中国多地出现极端高温天气，经济复苏等因素推动全国用电负荷快速增长。再看电源端，可再生能源发电在全国电源中的比重在不断上升，但风、光等可再生能源发电的强波动性和间歇性问题仍有待解决。如何保证稳定的供电？虚拟电厂进入人们的视野。

什么是“虚拟发电厂”？

——看不见摸不着，是一种依托数字信息技术的能源管理系统。

说起虚拟电厂，可以追溯到中国的电力体制改革。

据了解，上世纪90年代，国内供电实行电力需求侧管理，计划用电主要通过行政手段实施。本世纪以来，电力需求侧管理逐渐演变为电力需求侧响应，即根据电力市场的供需情况调节电量。发电厂的主要功能之一是通过调节电力负荷来保证电力的稳定性。

华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣告诉记者，过去用户用电需求波动主要靠供给侧调节解决，而能源结构转型对电力系统的调节能力提出了新的要求。“目前，中国正在加快建设新的电力体系，其核心在于推动可再生能源大规模、高比例发电。但大规模并网可再生能源发电带来的不稳定性也比较突出，传统的供给侧调节能力难以平滑风光发电的波动。这时候，依托数字技术平台，不受物理空间限制的虚拟电厂，就显示出了稳定供电的潜力。”曾鸣说。

顾名思义，虚拟电厂是看不见摸不着的。与传统电厂不同的是，它不烧煤，没有车间。这是一个基于数字信息技术的能源管理系统。

曾鸣告诉记者，虚拟电厂不是利用物理设备发电，而是聚合各种电力负荷，实现电力负荷的组合、分析、优化和调度。一方面，虚拟电厂聚合的各种用电负荷要“可调”，比如写字楼的空调、公共交通的用电等。另一方面以数字化技术为支撑，整合不同空间的电力负荷，实现优化调度，从而起到稳定供电的作用。

“除了可调负载，虚拟发电厂还可以对分布式电源、储能和电动汽车等分布式资源进行聚合管理和优化控制。简单来说，就是‘把不同类型的分布式资源聚集成塔’，相当于建了一个云电厂。”国家电网能源研究院企业战略研究所副所长张小童说。

虚拟发电厂是如何工作的？

——根据市场电力供需情况，上游电力通过中游数字化平台统一调配，再分配给下游需求方。

如果全产业链开发，虚拟电厂可以分为上游供电、中游用电管理、下游用电三个部分。据介绍，虚拟电厂的运作是在中游通过数字化平台统一分配上游电力，然后根据市场的电力供需情况分配给下游需求方。

从上游供电的角度来看，虚拟电厂不具备电厂的实际形态，但具有电厂的功能。那么，对于建在“云”上的虚拟电厂来说，电从哪里来？

在调峰调频功能相同的情况下，虚拟电厂的调节效率远高于传统的供给侧调节。张小童告诉记者，传统煤电机组增减出力响应时间长，调峰受限于爬坡率。一般来说，燃煤发电机组从最小出力达到额定出力需要1到2个小时。而虚拟电厂聚合的储能、可调负荷等资源的响应速度可以达到分钟级甚至秒级，明显快于前者。

不仅如此，虚拟电厂在稳定供电方面也表现出更高的经济性。过去电力负荷较大时，供应侧的调控手段往往是扩建电厂，调动备用电源，加强有序用电管理。而虚拟电厂可以通过降低电力侧的负荷来保证用电的稳定性，不会对居民和工商业的用电造成很大影响，而且成本更低，对环境更友好。

根据国家电网的一个测算，为了维持电力系统的稳定，传统火电厂如果要建设煤电机组实现其运行区域削峰填谷，满足5%的高峰负荷需求，也就是最大电力需求的测算，大约需要投资4000亿元建设电厂和配套电网。如果用虚拟电厂来实现同样的功能，其建设、运营、激励等环节只需要投入500亿-600亿元，成本远低于前者。

发展机制还有待完善。

——推动虚拟电厂规模化发展，需要进一步明确其盈利机制，协调供电侧等多方关系。

据行业分析师称，虚拟发电厂最近吸引了很多关注。一方面来自极端天气等因素产生的用电需求；另一方面，储能、新能源汽车等相关技术的成熟，使得虚拟电厂能够获得更多的电力资源。此外，依托物联网、大数据等手段，虚拟电厂可以准确预测可再生能源的发电情况，避免“弃风弃光”现象，节约电力资源，实现其在更大范围内的优化配置。

但是，和传统电厂一样，虚拟电厂的运营不得不考虑一个关键问题——如何盈利？

张告诉记者，国内虚拟电厂主要通过参与辅助服务市场和需求侧响应赚取一定的费用。前者是指为电力系统调节等提供服务。，而后者根据电网的需求调整电力侧的使用量。总的来说，目前国内虚拟电厂盈利模式比较单一，激励机制不够。

记者了解到，在一些虚拟电厂布局较早的欧洲国家，当地的虚拟电厂可以通过向发电企业提供电力规划和技术支持来获取服务费，或者帮助发电企业接入电网完成电力交易并收取部分费用。业内人士认为，参考一些欧洲国家的经验，中国的虚拟电厂可以在盈利模式上实现一定的创新。比如，进一步丰富辅助服务市场交易品种，加快电力现货市场和容量市场建设，拓宽虚拟电厂参与市场的渠道。此外，还可以探索能源托管、节能服务等其他增值服务，比如提供节约电费、减少碳的分析方案。

中国正在加紧布局虚拟电厂。2021年10月，国务院发布《到2030年二氧化碳排放峰值行动计划》，提出大力提高电力系统综合调节能力，加快建设灵活调节电源，引导自有电厂、传统大容量工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等。参与系统监管。今年3月发布的《现代能源体系“十四五”规划》明确，针对工业可调负荷、建筑空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网能源互动等多种资源聚合，开展虚拟电厂示范。力争到2025年达到最大负荷的3%-5%。

专家认为，为了进一步推动虚拟电厂的大规模发展，需要处理好多方关系。“要让虚拟电厂的价值充分体现在市场上，让它和供给侧的资源公平竞争，按照谁的性价比更高、更清洁等标准来选择。”曾鸣说，另一方面，仍需进一步完善相关政策支持，继续创新数字信息技术，让虚拟电厂更加“智能”，从而在更大范围内推广应用。

廖瑞玲