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聚合分布式资源 优化电力系统调节
本刊记者 王睿佳
近年来，随着风电、光伏等波动性可再生能源在电力系统中占比不断攀升，电力系统固有的“刚性”调节能力面临前所未有的挑战。
今年4月，国家发展改革委、国家能源局印发《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）指出，“随着新型电力系统建设和电力市场建设的加快推进，虚拟电厂的发展条件日益成熟、作用日益显著、需求日益增长。”“在系统运行方面，可提供调峰、调频、备用等多种调节服务。”
虚拟电厂作为一种创新性的资源聚合与协调管理模式，通过数字智能技术整合海量、分散、异构的灵活性资源，能够构建起可集中响应电网调度指令的“虚拟”实体，正日益成为优化电力系统调节能力、增强系统韧性的关键解决方案。
01. 虚拟电厂的调节价值日益凸显
传统电力系统主要依赖大型火电机组、抽水蓄能电站等提供调频、调峰等调节本事，然而，在能源转型加速期，这一模式蒙受诸多瓶颈。
其一，调节速率不够，大型机组爬坡速度有限，难以成亲风光功率的分钟级以至秒级剧烈波动。其二，调节容量受限，系统灵活调节资源总量相对固定，知足新能源高占比下日益增长的灵活性需求。其三，调节本钱攀升、频繁启停加剧机组损耗，推高系统满堂运行本钱。其四，时空分布不均，调节资源分布与新能源效力、负荷大旨在时空上常常不成亲。
那么相比于传统电力系统，虚拟电厂的核心价值是什么？
上海交通大学讲授刘东简要指出，虚拟电厂充分利用散布式资源的聚合才干，使得其没关系在总体上再现出稳定的出力，从而参预电网的调节，知足电力系统功率均衡的需求。
满堂而言，在构建新式电力编制的进程中，虚拟电厂海量、分散的散布式能源资源，如可调节负荷、散布式储能、散布式电源等，通过先进的信息通信技术和智能控制算法整合为一。这种聚合模式开释出远超传统单一调节设施的巨大调节容量，为电网供给了得未尝有的削峰填谷潜力。
尤为关键的是，虚拟电厂赋予了电力系统卓越的快速响应能力，大量可中断负荷和储能系统能够在接收到调控指令后的秒级至分钟级时间内迅速作出反应，或降低用电需求，或释放存储能量。这种“即插即用”的灵活性，使虚拟电厂成为提供快速调频和爬坡能力等关键辅助服务的宝贵资源，极大地增强了电网应对可再生能源出力波动和突发故障的韧性，保障了系统的频率和电压稳定。
优化体系运行的经济性方面，虚拟电厂通过高效移用用户侧资源的反映潜力，有效优化了调节资本。这种基于需求反映的调节方式，比投资新建高贵的调峰电源或移用运行资本昂扬的传统机组进行调节更具经济利润。
可以说，虚拟电厂挖掘了用户侧资源的“沉睡价值”，以更低的边际成本实现了系统平衡。
更进一步，虚拟电厂兑现了源、网、荷、储的深度联合。它并非单一的资源叠加，而是基于电网状态、电价暗记、资源可用性和网络约束信息，在局部地域以至广鸿沟内进行动态优化调度，显著升迁举座电力体系的运行效率与信得过真实性。
在实践方面，当前全国已有多地对虚拟电厂进行了有益尝试。
面对近3年用电负荷年均增长超12%的压力，武汉启动虚拟电厂建设并已接入大量可灵活调节的资源，这些资源汇聚起来，最大调节能力已超过55.7万千瓦。例如，蔚来能源已将其在武汉的约30个充换电站接入，可提供高达1.8万千瓦的灵活调节能力。
“用电高峰时，我们就可以利用虚拟电厂削峰填谷保用电。”据国网武汉供电公司营销运营中心负管室主管彭伊伊介绍，虚拟电厂能有效减轻电网瞬时压力，降低停电风险。同时对企业而言，如果愿意配合调整用电错峰生产，就能获得实实在在的经济补贴。“有的企业一天获得的错峰补贴就能超过万元。”
与此同时，虚拟电厂正在各地发挥关键作用。
上海市滋长和改革委员会副主任朱明林此前曾指出，上海云云一个用能总量大、对外依存度高的超大型都市，需要滋长虚拟电厂来积少成多，鞭策源网荷储高效互动，有效破解资源瓶颈和保供调峰抵牾，有力支持都市能源平安低碳转型。
记者获悉，截至2025年5月，国网上海市电力公司已实现37家虚拟电厂运营商接入，完成资源接入3692户，申报可调节容量123.16万千瓦，最大调用能力达70.43万千瓦，容量相当于28万户居民用电负荷。
作为东部沿海地区首个新能源装机过亿的省份，山东省打造了国内首个现货市场模式下的省级虚拟电厂服务中心，正全面塑造虚拟电厂发展的“齐鲁样板”。2024年4月，随着《山东电力市场规则（试行）》出台，虚拟电厂在当地被明确赋予独立市场主体地位，可参与电能量市场、辅助服务市场和需求响应。紧接着，山东省的虚拟电厂市场主体迎来爆发式增长，从2024年首批8家到2025年4月的20家，聚合容量274.8万千瓦、调节能力55万千瓦。
国网湖北省电力有限公司数据显示，2024年，湖北虚拟电厂参与调峰（填谷）辅助服务市场交易28次，累计调节电量3001.48万千瓦时，这些电力可供上万户家庭用一年。目前，湖北电力调控中心累计接入虚拟电厂35家，共接入用户2248户，可调资源包括电动汽车充电桩、铁塔基站、空调、工业负荷等20余类，总体报装容量2057.68万千瓦，累计验证双向调节能力253.69万千瓦，接入及调节规模全国领先。
02. 优化调节能力关键在于技术创新
虚拟电厂的核心竞争力，在于能否像传统电厂一样“听话”。
早在2023年5月，深圳虚拟电厂首次基于5G专用切片技术实现了虚拟电厂参与南方区域调频技术验证，其将分散的充电桩、空调、储能设备整合为“虚拟机组”，在电网频率波动时，1秒内完成本地频率变化监视和功率调节。“预计2025年底可常态化参与南方区域调频市场。”南方电网科学研究院新型电力系统研究所一级项目经理赵文猛表示。
「带领成见」提出，强化虚拟电厂关节技术研发应用。开展虚拟电厂资源聚合、调节本领、智慧调控、商业协助决策、平安安稳及评估检测等领域的关节技术攻关，推进智能量测与通信技术的研发应用，维持实现分散资源广泛感知、精准反响、互联，持续提升虚拟电厂调节本能机能和运行控制程度。
虚拟电厂兑现高效调节本事优化，高度依赖一系列核心技术的融合与突破。
资源精准感知与动态建模技术解决了分布式资源“看不见、控不准”的难题，为精细化调度奠定数据基石。依托广域部署的智能量测装置、物联网传感器，该技术可实时采集海量分散资源的运行状态、物理特性及环境参数。通过大数据分析与人工智能算法对资源的可调潜力、响应行为进行精准预测与建模，构建动态更新的“资源画像”。
多时空尺度协调优化调度则像决策中枢，采用“集中优化+边缘自治”的分层架构，基于负荷、新能源预测及市场电价，利用高级优化算法制定最优调度计划，最大化市场收益并满足电网约束。
此外，安详信得过通讯与信息交互技术通过、低延时、高信得过的通讯网络实现海量资源与控制中心、电网调度的双向邻接，并应用加密认证、区块链等技术，确保指令传输的安详性和用户数据的隐私保障。
值得一提的是，现在虚拟电厂技术还开发支持参加多类别电力商场的营业来往决策模型，为公道透明的商场定价和结算提供遵守。
记者了解到，由深圳虚拟电厂管理中心和南方电网科研院系统所联合研发的虚拟电厂调控管理云平台及“瀚海”系列国产化自主可控产品，能够覆盖加密芯片、安全通信模组、智能终端和测试装置，解决了虚拟电厂并网的多项技术难题，为虚拟电厂技术大规模应用提供了一体化解决方案。
在上海，虚拟电厂可控制楼宇空调的秒级响应。据国家电网公司消息，近日，国网上海浦东供电公司和营服中心通过上海市虚拟电厂运管平台向上海电力大学虚拟电厂运营平台下发削峰指令，监测数据显示，校园内2栋楼的空调相应调整了温度和风速，并在50秒内降低了约300千瓦的空调负荷。本次虚拟电厂响应测试持续1小时，参与测试的办公室和教室内平均温度仅上升1.5摄氏度，楼内师生无任何不适感受。
“目前校区楼宇空调已具备秒级精准响应的能力。”国网上海浦东供电公司工作人员介绍，“我们自主研发的虚拟电厂多时间尺度优化调度模型可以将负荷指令分解为各空调机组的水温、风速调节指令，远程调节校区988台多联机空调机组在10秒内完成相应操作，以80%以上的精准度来匹配电网的削峰填谷需求。”
技术突破，标准先行。
「带领意思纠纷」提出，鼓励虚拟电厂标准规范体例建设，设立健全虚拟电厂全环节标准体例。加快鼓励虚拟电厂聚合反映、并网调控、智能计量、数据交互、安全防护等技术标准的立项、编制与发布。对行业亟需但标准尚未掩盖的领域，应通过技术指引等政策性文件先行规范。联络发展实际修订发布标准中的不适应条款，增强标准的适用性。
现有虚拟电厂准则、模范缺失的现状，南方电网公司建立了新型电力体例负荷侧资源灵活调控技术准则化工作组，发布了南方电网虚拟电厂领域首个技术准则，配合南网总调编制「南方电网虚拟电厂并网调度服务手册」「南方电网虚拟电厂并网调度协议」等系列模范性文件，这些准则方案分明统一了资源接入协议与调度规则，不妨有效鞭策分散资源聚合发力。
03.因地制宜破解瓶颈问题
尽管此刻步入生长快车道，但虚拟电厂在充分发挥调节能力优化潜力方面存瓶颈，怎样深入了解用户真个负荷特点、出产打算和用电设备，以及怎样优化负荷分类、组合和运营以兑现最大化利润，这些是行业必要解决的问题。
资源聚合广度与深度不敷是现在虚拟电厂优化调节本领须要发力的一大目标。现在大量具备调节潜力的分布式资源，尤其是中小型工交易负荷、户用储能、电动汽车等资源的接入，面对技术、标准、资本、用户意愿等多重壁垒；对于接入资源，虚拟电厂的实际可挪用率、反响可靠性和持续性也有待提高，其中特点差异大、通信订定万般、反响行为复杂等问题更是对平台技术提出了极高要求。
别的，虚拟电厂的完满之路存在精准感知与预测、联合控制与优化、信息平安与信任机制等关头技术挑战，而且此刻各地干系准则表率编制尚未统一，在资源接入、通讯制定、信息模型、交互接口、本能机能试验、平安防护等方面缺乏天地统一、行业公认的技术准则和表率，制约了差别虚拟电厂间、虚拟电厂与电网调度体系间的互联互通和资源大规模跨域流动共享。
“当前，我国虚拟电厂在优化调节能力方面已取得显著进展，但仍处于发展的关键成长期，面临着机制、技术、市场、规模等多重挑战。未来发展的核心在于，以健全的市场机制为核心驱动力，以统一的标准规范为互联基础，以持续的技术创新为关键支撑，以创新的商业模式为活力源泉，最终实现分布式灵活性资源调节能力在广度、深度和价值上的全面跃升。”业内专家指出。
「领导意思纠纷」及相关政策文件的规划引导下，各责任主体需配合发力，充分释放虚拟电厂优化电力体系调节的巨大潜力。
我国幅员辽阔、资源漫衍复杂，因时制宜开展虚拟电厂的建设尤为重要。
，「引导元首成见」提出，积极鼓励虚拟电厂随机应变滋长，省级主管部门要结合本地区实际拟订虚拟电厂滋长方案，在滋长规模、业务类型、运营模式、技术要求等方面作出安排，对省级、地市级电力调节需要，培育分歧特点的虚拟电厂主体，完善虚拟电厂滋长体系，环绕聚合分散电力资源、增强明达调节本事、减小供电缺口、促进新能源消纳等场景加快促成虚拟电厂规模化滋长。
同时，技术的发展离不开产业的支撑，南方电网科学研究院副院长郭琦认为，应持续开展虚拟电厂技术攻关，联合各方力量，深度融合信息技术、新能源、高端装备、新能源汽车、绿色环保5大新兴产业，和人工智能、未来网络、新型储能3大未来产业，打造虚拟电厂产业链、生态链、价值链，共建虚拟电厂百花齐放的生态，引领数字能源产业链提质升级，激活新质生产力。
可以预见，随着政策环境的持续完善、关键技术的加速突破、市场机制的日益成熟以及商业模式的不断创新，虚拟电厂必将从“示范盆景”成长为支撑新型电力系统安全、高效、低碳、灵活运行的“参天大树”。其构建的这张无形而强大的“柔性调节网络”，将成为保障能源转型平稳推进、实现“双碳”战略目标不可或缺的核心基础设施，为构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统贡献至关重要的调节力量。虚拟电厂的发展，标志着电力系统正在经历一场深刻的柔性化、智能化革命，其深远影响或将重塑未来能源格局。
来源：王睿佳 中国能源观察