“虚拟电厂”——你不知道的那些事？
发布日期：2020-07-21 来源：人民政协网 作者：李元丽 浏览次数：105
日前，国家能源局综合司公示了能源领域“科技助力经济2020”重点专项拟立项项目，拟将多层级虚拟电厂平台等10个项目列入重点专项。
在多数人的印象中，高大的烟囱、巨大的厂房、绵延不绝的“白烟”再加上密密麻麻的高压线，这些才是发电厂应有的形象。实际上，“虚拟电厂”已经悄悄来到我们身边。
发问：虚拟电厂长啥样？
“虚拟电厂”，是一个实际上并不存在的电厂吗？当然不是。
国网江苏电科院系统及新能源技术中心副主任周前告诉记者，虚拟电厂没有实体存在的电厂形式，却有超越传统电厂的功能。它相当于一个智能的“电力管家”，打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限，涉及互联网、大数据、云计算、人工智能等诸多技术，把风电、光伏发电等分布式能源组织起来并进行聚合、优化控制和管理，形成稳定、可控的“大电厂”，实现发电和用电自我调节，为电网提供源网荷储一体化服务。
冀北电力交易公司负责人王宣元进一步解释说，所谓“虚拟”，体现在它不具有实体存在的电厂形式，却有电厂功能，而且远超传统实体电厂。“它是互联网+源网荷储售服一体化（即电源、电网、负荷、储能、销售、服务的聚合体）的清洁智慧能源管理系统，是对多种分布式能源进行聚合、优化控制和管理，为电网提供调频、调峰等辅助服务，并能够参与电力市场交易的技术和商业模式。”王宣元这样定义虚拟电厂。
王宣元强调，核心是源网荷储售服一体化。其中的电源，既可以是传统火电，也可以是新兴的风电、光伏发电、生物质发电；既可以是大规模集中式发电，也可以是分布式零散发电，还可以是冷、热、储能等其他能源形式。虚拟电厂把它们“串联”起来，实现发电和用电自我调节，保持瞬时平衡。
实践：我们用事实说话
6月29日凌晨3点起，位于上海宝山区的宝武钢铁调整了轧线轧制规格，改变了轧机速率。同一时刻，位于青浦区的巴士客运停保站开始为公交车充电……随着夜幕降临，原本应该逐步下降的城市电力负荷此时一反常态，开始呈现逐步上升趋势。
当天3点到6点，国网上海市电力公司成功实施今年以来首次需求响应行动，电网单次最大提升负荷111万千瓦，平均上升负荷86万千瓦。全市多个类型共2942家电力用户，以及7个负荷集成商参与了此次需求响应，填谷负荷占上海电网夜间低谷时段总负荷的6.3%。
值得一提的是，本次需求响应参与主体除了工业生产移峰、自备电厂、冷热电三联供、冰蓄冷空调机组、电力储能设施、公共充电站、小区直供充电桩等多类型用户外，还首次引入虚拟电厂。
“虚拟电厂响应自动、控制精准，机组特性曲线可模拟常规发电机组，负荷调节的颗粒度更为精细，与承载基荷调节功能的工业等类型负荷组合后，让整体响应曲线更为精准地满足了电网运行调节需求。”国网上海客服中心需求侧管理中心主任郑庆荣如是说。
“虚拟电厂在迎峰度夏、迎峰度冬等关键时期，对我们电网供需侧平衡起到了巨大作用，保障了关键时期电力供应的安全可靠，同时它在电动汽车、智能园区等新兴领域同样应用广泛。”国网江苏电科院发展策划部主任刘建坤表示，随着电动汽车行业的迅速发展，大量电动汽车储能电池的无序充电将给电网造成负面冲击。在虚拟电厂的控制下，充放储一体化电站可与可中断负荷相互配合，大大缓解高峰用电的紧张，起到削峰填谷的作用。
据悉，目前江苏“虚拟电厂”已分别于2018年、2019年、2020年持续开展了三期、四期、五期扩建，接入可中断用户2000余家、可切负荷300余万千瓦。随着这套系统在全国推广，全国虚拟电厂远景规模将达到1亿千瓦，相当于少建100台百万千瓦级的燃煤机组，同时可消纳清洁能源超过1亿千瓦。
未来：商业模式和市场机制多赢
“不仅是工厂、企业用户，未来居民也可以参与到虚拟电厂的价值创造中。”周前表示，2018年10月11日，国网江苏电力与苏宁签署合作协议，双方将在居民家庭电气化推广、智能家电高端应用、综合能源服务示范点等领域加强合作。项目鼓励客户利用家电海量微负荷参与电网互动，建立“虚拟电厂”。居民家里的空调、冰箱，大楼的电锅炉、充电桩等都可以交给虚拟电厂“托管”，通过无线通信技术，让“电力管家”充分挖掘客户的用电、能耗、能效数据信息并实现能源的灵活配置，既提升了企业、居民的用电体验，也实现了用户、系统、技术和商业模式多赢。
“以前，我们车间每个时段开机数量比较平均，用电负荷相对均匀。加入冀北虚拟电厂后，我们改进生产工序，用电高峰时段少开机甚至不开机，夜间低谷时段争取满负荷生产。”阳光硅谷电子科技有限公司动力班运维人员张云峰说，企业接入虚拟电厂并参与调峰辅助服务市场后，调整了部分车间生产工序，不仅享受到低谷电价，还得到一笔调峰费用。
借助冀北虚拟电厂建立的多种能源柔性互动的商业模式和市场机制，类似阳光硅谷的电力用户有了全新的市场角色。他们参与到电力市场中来，与电网更好互动，开拓了新的盈利模式。
“随着虚拟电厂建设规模的增大和要求的提高，为其带来了巨大的机遇，也提出更大的挑战。”刘建坤表示，我们除积极制定相关政策，持续推动已建、新建用户接入到虚拟电厂中，不断增大可调节资源规模外，后续还将着重提升虚拟电厂大数据预测分析能力和完善电力交易市场模型等，对负荷预测和太阳能、风能等实际产能变化幅度极大的可再生能源产能等数据进行有效预测，为处理中心提供各子系统实时、精确的数据信息流，建立有效、可行的双边合同、平衡市场及混合市场等多种市场模型，大幅拓宽电力市场交易模式。