虚拟电厂初探

2022年8月，一场史无前例的用电荒侵袭我国四川等地。许多居民家中限电，只能默默忍受高温的炙烤，许多工厂也因为电力供应不足被迫停产。尽管主要原因是极端干旱天气带来的水电供给下降以及用电需求激增，但还是给我们敲响警钟，如何将各地能源和各种发电方式有机结合到一起，实现更为科学的能源调配，是摆在所有人面前的一个挑战。

最近几年，随着国家“3060双碳”目标的提出，光伏、风电等新能源基础设施蓬勃发展，电动汽车等可控负荷单位数量也大幅增加。而与此同时，气候的异常也使得电网面临的随机冲击越来越大。随着电力供应源的多样化、灵活化，供需之间的不匹配问题需要进一步完善。在这样的背景下，如何建构一套稳定的电力管理系统，来应对极端天气造成的电力负荷变化，成为政策制定者面前的一道难题。而本篇月报中探讨的虚拟电厂，就是关于这个问题的有效解决方案之一。

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虚拟电厂，顾名思义它并不是一个物理意义上的实体电厂，更类似于一个通过信息通信、软硬件等技术搭建起来的能源管理系统。通过这个系统，可以将不同空间的分布式电源、储能设施、可控负荷等资源整合起来，实现协同优化控制，从而达到并改善实体电厂的功能。

从现代科技的演进来看，虚拟电厂是能源与信息技术深度融合的重要方向，基于先进的量测、通信和控制技术，将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多种可控资源聚合起来，实现对负荷侧可控资源的可观可测可控，有效提升系统灵活性水平和电网调度机构对负荷侧资源的管理水平。尤其是随着近年来新能源发展迅猛，发电端新能源出力波动叠加用电侧负荷波动导致电力系统对灵活性调节资源的需求不断增加。

图：虚拟电厂结构示意图

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虚拟电厂所涉及的产业链很复杂，它包括上游的电力供应、中游的电力调配管理以及下游的电力应用。电力系统灵活性是一个系统性工程，涉及电源、电网、负荷、储能侧等。对于分布式光伏、储能等来说，由于本身规模较小、出力不稳定，无法实现电网有效直接调度与控制，通过虚拟电厂实现对分布式资源的整体调度和优化运行，有利于提高电力系统安全性，也有利于分布式光伏、储能等的进一步发展。

图：可再生能源并网对电力系统的影响

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目前随着相关政策的不断出台，如电力两个细则、全国统一电力市场建设、电力现货市场和辅助服务市场建设等，各地加快推进虚拟电厂试点示范，推进虚拟电厂业务模式逐步具有商业可操作性，随着电力系统电源侧和负荷侧双向波动矛盾的日益突出，预计虚拟电厂将步入快速发展阶段。

我们观察到近两年来各地加快推进虚拟电厂试点示范，推进虚拟电厂业务模式逐步具有商业可操作性，如：2021年7月广州印发实施《广州市虚拟电厂实施细则》明确了虚拟电厂的参与规则，实施虚拟电厂需求响应并对有效响应电网调节的补贴做出详细规定，建立了对虚拟电厂项目完善的激励机制；2022年5月浙江省发布2022年新型电力系统试点项目计划，包含3个虚拟电厂项目，并计划在十四五期间推进10个左右虚拟电厂试点；2022年6月山西省能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，明确了负荷类和源网荷储一体化两类虚拟电厂，明确了虚拟电厂并网运行技术规范和经营管理规范；2022年8月深圳成立国内首家虚拟电厂管理中心，预计到2025年，深圳将建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，逐步形成年度最大负荷5%左右的稳定调节能力。

从投资和研究的角度，虚拟电厂的基础是分布式光伏、电动汽车充电平台、综合能源服务、需求侧响应等创新业务模式，其核心在于：一是与负荷端充分对接，具有客户资源优势，如电动汽车、分布式光伏等，二是深植电力领域，具有调度、控制、监测、优化、信息化等软硬件优势，三是能够与调度、电力交易、结算等能源相关平台的广泛对接。因此，投资机会也会存在于以上几个方面。

目前我国虚拟电厂建设处于探索阶段，为适应我国的地理、天气、发电类型结构等具体国情，我国构建虚拟发电厂的结构形式和功能配置必须进行有针对性的设计和调整。但从目前我国对电力能源经济环保性的迫切需求及新能源发电规模的快速发展趋势来看，虚拟电厂在我国将有广阔的发展空间。在双碳的大背景下，我们预计对以虚拟电厂为代表的综合能源服务发展的支持政策有望持续加码。

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