虛擬電廠充分實現(xiàn)了“以使用者為中心”

虛擬電廠于本世紀初在歐洲國家興起，并已擁有多個成熟的示范項目，其主要關(guān)注分布式能源的可靠并網(wǎng)，同時構(gòu)筑電力市場中穩(wěn)定的商業(yè)模式。同期北美地區(qū)推進相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”，可調(diào)負荷占據(jù)主要地位。目前我國虛擬電廠發(fā)展處于起步階段，同時采用以上兩個概念，一般認為虛擬電廠的范疇包括需求響應(yīng)，兩者本質(zhì)相同，是可同時存在的兩個概念，最主要區(qū)別在于前者是對后者的補充與拓展。虛擬電廠不僅聚合了可調(diào)負荷，還可納入近幾年正大規(guī)模興起的分布式電源及儲能。

結(jié)合已有研究和目前實踐情況，可將虛擬電廠定義為將不同空間的可調(diào)負荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納配合系統(tǒng)填谷；既可快速響應(yīng)指令配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟補償，也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場獲得經(jīng)濟收益。

虛擬電廠并不需要改變現(xiàn)有資源與電網(wǎng)的連接方式，而是通過通信技術(shù)與智能計量技術(shù)，對可控資源進行“串聯(lián)”，形成更加穩(wěn)定、可控的“大電廠”，實現(xiàn)發(fā)電和用電自我調(diào)節(jié)，從而為電網(wǎng)提供源網(wǎng)荷儲售一體化服務(wù)。這些可控資源不受電網(wǎng)運行調(diào)度中心的直接調(diào)度，而是通過資源聚合商參與其中。

近年來，我國電力峰谷差矛盾日益突出，各地年負荷達到95%以上峰值負荷累計不足50小時。若通過建設(shè)煤電機組滿足其經(jīng)營區(qū)5%的峰值負荷需求，需要電廠及配套電網(wǎng)投資約4000億元；若建設(shè)虛擬電廠，建設(shè)、運維和激勵的資金規(guī)模僅為400-570億元。可見，相對于供應(yīng)側(cè)的電源建設(shè)成本，需求側(cè)資源要廉價得多。合理利用需求側(cè)資源，既可降低電力成本，還能提升供電可靠性。

我國可參與虛擬電廠運營的可控資源體量龐大，其中，可調(diào)負荷資源5000萬千瓦以上，用戶側(cè)儲能規(guī)模約100萬千瓦，電動汽車接近600萬輛（每輛按5千瓦計算，相當于3000萬千瓦儲能），分布式電源裝機規(guī)模超6000萬千瓦，這其中還未納入現(xiàn)存于各地區(qū)小型水電站的裝機容量，且這些資源規(guī)模都還處于快速上升期。若將這些分散資源有效聚合，相當于建設(shè)約140臺百萬千瓦級煤電機組，可有效滿足電力負荷增長和削峰填谷需求。

虛擬電廠的可控資源在快速發(fā)展期時，其自身的發(fā)展空間也快速拓寬。但并不是有了資源，虛擬電廠就自然發(fā)展出來了，而是要有一系列必要的體制機制條件作為前提。依據(jù)外圍條件的不同，我們把虛擬電廠的發(fā)展分為三個階段。第一個階段為邀約型階段。是在沒有電力市場的情況下，由政府部門或調(diào)度機構(gòu)牽頭組織，各個聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵流程。第二個階段是市場型階段。這是在電能量現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實體電廠的模式，分別參與這些市場獲得收益。在第二階段，也會同時存在邀約型模式，其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)運行機構(gòu)。第三個階段是未來的虛擬電廠，可稱之為跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著虛擬電廠聚合的資源種類越來越多、數(shù)量越來越大、空間越來越廣，此時可稱之為“虛擬電力系統(tǒng)”，其中既包含可調(diào)負荷、儲能和分布式電源等基礎(chǔ)資源，也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。

從整個行業(yè)的發(fā)展來看，原來固有的大機組、超高壓的供應(yīng)側(cè)資源已經(jīng)發(fā)展到了頂峰，取而代之的將是大規(guī)模的需求側(cè)資源，這部分資源潛力巨大，是實實在在的，未來在電力系統(tǒng)中，需求側(cè)資源大概率將成為主角。同時，它們不會以零散的形式存在，聚合商的作用也因此會越來越強，它可將供給側(cè)和需求側(cè)分散式的資源全部聚合起來，最終成為整個行業(yè)和生態(tài)的主角。

從電力系統(tǒng)的控制和優(yōu)化方式來看，當需求側(cè)資源不斷引入后，能源互聯(lián)網(wǎng)概念中提出的“以使用者為中心”的目標將會實現(xiàn)得越來越充分，我國傳統(tǒng)的自上而下的五級調(diào)度體系很可能不復(fù)存在。所有聚合商、配電系統(tǒng)運營商，都將成為同種性質(zhì)的運營單位，他們聚合大量的需求側(cè)資源，相當于一個共享服務(wù)平臺，從而代理這些資源在配電網(wǎng)側(cè)實現(xiàn)平衡后再與大電網(wǎng)發(fā)生關(guān)系。所以，聚合商最終將成為一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲的集成商，系統(tǒng)控制和優(yōu)化的方式可變?yōu)樽韵露系囊环N組織形態(tài)。

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