虛擬電廠可以實時調(diào)度分布式資源，但參與電網(wǎng)調(diào)頻一直都是技術(shù)上的難點，近期深圳虛擬電廠管理中心通過5G專用切片技術(shù)突破了這一技術(shù)瓶頸，這是國內(nèi)首次驗證虛擬電廠調(diào)頻技術(shù)。

這意味著虛擬電廠在支撐電網(wǎng)調(diào)節(jié)方面的能力大大提升。這也為日后虛擬電廠參與輔助市場服務獲取更多收入奠定了技術(shù)基礎。

01 實現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻，虛擬電廠變“實體電廠”

5月19日至30日，深圳供電局聯(lián)合南網(wǎng)科研院運用5G專用切片技術(shù)，在國內(nèi)首次驗證了虛擬電廠調(diào)頻技術(shù)。此次技術(shù)驗證以蔚來換電站作為試點，10秒內(nèi)完成調(diào)頻，調(diào)頻功率達到200千瓦。

這標志著深圳虛擬電廠基本具備了實體電廠功能，將有助于提升深圳供電可靠性、穩(wěn)定性以及新能源消納能力。

調(diào)頻技術(shù)時延要求很高，需要達到秒級的響應速度。調(diào)頻的時延要求是虛擬電廠所有響應控制中要求最高的。例如虛擬電廠參與大電網(wǎng)調(diào)頻時要求傳輸時延小于100 ms甚至是50ms以內(nèi)。突破調(diào)頻的挑戰(zhàn)，一直是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)界所期盼的事情。

圖片來源：CNKI

為了滿足虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)頻時的通信時延要求。集中式的新能源電站和儲能電站一般通過光纖直連的方式實現(xiàn)精準時延控制，400 V 以下電壓等級的戶用能源及電動汽車還需要通過5G網(wǎng)絡連接。

此次，深圳供電局運用了5G專用切片技術(shù)，相當于在虛擬電廠參與調(diào)頻時，開辟了一條信息傳輸?shù)膶Ｓ猛ǖ?，可以滿足調(diào)頻所需的響應要求。

據(jù)深圳虛擬電廠管理中心總經(jīng)理程韌俐介紹，深圳虛擬電廠已啟動常態(tài)化削峰填谷工作，此次針對深圳整體尖峰負荷、變壓器過載、配網(wǎng)饋線過載等場景開展負荷調(diào)控過程中，吸引到特來電、泛美能源、小桔能源等13家負荷側(cè)用戶自動降低其充電樁、建筑樓宇等用電負荷，*有效調(diào)節(jié)電力約5.6萬千瓦，累計調(diào)節(jié)電量5.8萬千瓦時。

02 高靈活性、低成本是虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)度的優(yōu)勢

圖片來源：CNKI

虛擬電廠是通過數(shù)字技術(shù)對各類分布式電源、分布式儲能系統(tǒng)、工商業(yè)可控負荷、電動汽車等分布式能源資源進行聚合協(xié)同，作為一個“虛擬化”的、無實體的電廠參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易。

隨著新能源接入電網(wǎng)比例越來越高，電網(wǎng)頻率和電壓的波動加劇，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性受到的挑戰(zhàn)越來越大。傳統(tǒng)的火力發(fā)電機組越來越難以針對電網(wǎng)的瞬時變化進行實時響應，且響應成本也非常高昂。

相較于火電、抽水蓄能、新型儲能等其他靈活性調(diào)節(jié)資源，虛擬電廠可以對范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)資源進行自由組合，調(diào)節(jié)容量可大可小，響應速度甚至更快。而且虛擬電廠的調(diào)節(jié)可以更貼近用電負荷的變化曲線，更快實現(xiàn)電力供應的供需平衡。

調(diào)節(jié)成本低是虛擬電廠的另一個重要優(yōu)勢。根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)的總投資成本僅為400-570億元，成本僅為火電調(diào)節(jié)的1/7至1/10。

因此，虛擬電廠作為新型電力系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)方式，憑借其靈活性、經(jīng)濟性正在得到產(chǎn)業(yè)界越來越多的關(guān)注。

作為國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心，深圳虛擬電廠一直積極探索虛擬電廠的發(fā)展模式，包括多種資源接入、增強電網(wǎng)互動能力、完善商業(yè)模式等措施。

深圳供電局研究團隊曾在分享深圳虛擬電廠建設經(jīng)驗時表示，以新能源汽車為代表具有可調(diào)度潛力新增大容量負荷的快速發(fā)展，在給電網(wǎng)平穩(wěn)運行帶來挑戰(zhàn)的同時，也為虛擬電廠這類綜合能源技術(shù)的發(fā)展提供了土壤。

2022年12月，深圳虛擬電廠管理中心與36家虛擬電廠聚合商企業(yè)簽約，其中就包括南網(wǎng)電動、特來電、星星充電、普天新能源、奧特迅、小桔新能源和蔚藍快充、小藍快充等充電企業(yè)。

據(jù)了解，港華能源也在積極響應深圳市加快虛擬電廠建設的要求，在寶安區(qū)佳利工業(yè)園附近布局建設沙井充電站。沙井充電站總裝機規(guī)模8MW，可調(diào)節(jié)負荷約400千瓦。

據(jù)港華智慧能源副總裁胡武華博士介紹，沙井充電站作為新建充電基礎設施，依托港華智慧能源生態(tài)平臺“碳汭星云TeraPlanet”及其所提供的虛擬電廠服務，可實現(xiàn)有序充電能力，提高電網(wǎng)對新能源的消納能力。

沙井充電站將在今年6月通過港華虛擬電廠平臺參與深圳虛擬電廠的需求響應調(diào)度，并參與輔助服務市場中的調(diào)峰服務。此舉一方面可以充分利用深圳分布式資源的調(diào)節(jié)潛力，幫助電網(wǎng)削峰填谷，另一方面也可獲得充電服務之外的補貼收入。

03 除了調(diào)頻、調(diào)峰，虛擬電廠運行需要數(shù)字化、智能化技術(shù)支撐

虛擬電廠的運行也并非易事，除了調(diào)頻、調(diào)峰，還有一些其他技術(shù)問題需要解決。

整體上來看，運營虛擬電廠需要具備智能化的預測能力，虛擬電廠需要對電網(wǎng)的需求有一個很好的感知能力。

具體從預測范圍來看，虛擬電廠需要綜合電價預測、負荷預測、儲能運行狀態(tài)預測、分布式光伏發(fā)電功率預測等多個維度。從預測時間尺度的角度來看，虛擬電廠既需要日前、日內(nèi)和實時在內(nèi)的短期預測甚至是超短期的預測能力，還要具備中長期預測能力。

除此之外，電價等邊界條件會對虛擬電廠調(diào)度結(jié)果產(chǎn)生重要影響，因此虛擬電廠還需要考慮收益*化等目標，運用多種智能算法對多個運行調(diào)度場景的結(jié)果進行預測。

除去對電力市場的預測技術(shù)之外，虛擬電廠的聚合管理能力也十分關(guān)鍵。虛擬電廠在進行負荷調(diào)度平衡過程中，需要綜合考慮不同負荷的用電特性、不同電池狀態(tài)數(shù)據(jù)、不同儲能的功率分配等多方面因素。

總體來說，異構(gòu)資源狀態(tài)感知與動態(tài)聚合、信息預測與容量估計、市場交易與優(yōu)化決策、補償結(jié)算與效益評估等多方面的數(shù)字化、智能化技術(shù)算法作為支撐。這也是接下來產(chǎn)業(yè)參與方需要解決的技術(shù)問題。

04 商業(yè)模式、政策機制仍待完善

一方面，運營好虛擬電廠需要調(diào)頻調(diào)峰方面的電網(wǎng)技術(shù)、智能化預測等多種技術(shù)的支持。另一方面，虛擬電廠的良好運行更離不開商業(yè)模式的完善。

目前國內(nèi)的虛擬電廠還沒有完全實現(xiàn)電力現(xiàn)貨交易，進入輔助服務市場獲利也只是剛剛起步，主要收入仍然來自于用電高峰時期需求響應服務的補貼。

以深圳虛擬電廠為例，主要是通過三個來源獲得激勵：首先是廣東省的市場化需求響應補貼，二是深圳市政府建立的本地補貼，對充電設施、園區(qū)智能化改造、虛擬電廠資源聚合平臺建設提供財政補貼，三是通過南方區(qū)域兩個細則規(guī)定的輔助服務的補貼。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，深圳虛擬電廠中的市場主體在廣東電力市場里通常是賠錢的，但在深圳的市場里可以賺到錢。

從商業(yè)模式上來看，虛擬電廠可以通過參與電能量市場、需求響應、輔助服務、電力現(xiàn)貨交易等途徑來實現(xiàn)商業(yè)獲利。

虛擬電廠參與需求響應的市場吸引力較大，原因在于參與需求響應獲得的度電補貼額度很高。比如夏季用電高峰時期，在電網(wǎng)供需關(guān)系非常緊張的時候，用戶每響應一度電，國內(nèi)各省政策補貼價格基本在2-10塊錢左右。這個價格基本上接近當?shù)仉娋W(wǎng)公司在用電高峰期從省間電力現(xiàn)貨市場上購電的價格。

清能互聯(lián)CTO 賴曉文表示聚合資源的虛擬電廠配合電網(wǎng)調(diào)度實現(xiàn)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻、調(diào)峰在技術(shù)方面是非常有吸引力的。但是從電力市場交易情況來看，調(diào)頻這部分的市場應用空間并不是很大。調(diào)頻市場和備用市場雖然已有相應規(guī)則支撐，但在實際應用中只能算是剛剛起步。

賴曉文認為如果虛擬電廠能夠用一種低成本投資的方式把用戶側(cè)的負荷快速地聚合起來參與輔助服務市場，將是一個很好的應用場景。

杭州數(shù)元電力科技有限公司董事長俞慶也曾表示，虛擬電廠真正的價值是在用戶側(cè)的調(diào)度平衡方面，能夠充分發(fā)揮其成本的經(jīng)濟性優(yōu)勢。

俞慶表示虛擬電廠要想實現(xiàn)商業(yè)化，一方面取決于電力交易市場化的推進，讓資源聚合起來之后可以到現(xiàn)貨市場上實時交易獲取利潤。

更重要的是，虛擬電廠首先需要將用電消費者的用戶側(cè)資源管理好，幫助用電消費者們管理好他們的負荷，幫助用戶建立數(shù)字化的能源管理系統(tǒng)。

用戶側(cè)的配電網(wǎng)就相當于整個電網(wǎng)中的毛細血管，園區(qū)配電系統(tǒng)、分布式光伏儲能、充電樁等都屬于這一層級。將毛細血管里的資源管理好是虛擬電廠走向商業(yè)化的前提。

用戶端能源的數(shù)字化管理本質(zhì)是一種服務。通過數(shù)字化的服務才能真正掌握各類用電負荷的實時狀態(tài)，這將是虛擬電廠商業(yè)模式可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)基礎，也將是虛擬電廠從邀約制模式走向市場化自主交易模式的奠基石。

目前國內(nèi)虛擬電廠參與電力市場交易主要通過單獨設立的調(diào)峰市場，并未完全融入電力現(xiàn)貨市場交易，價格出清等市場機制尚不成熟。國外虛擬電廠則是直接通過電力現(xiàn)貨市場進行交易的。未來國內(nèi)虛擬電廠參與電力市場交易的政策機制方面，值得參考借鑒國外的部分成熟經(jīng)驗。

南科大校長薛其坤曾在今年兩會上建議，支持深圳試點依托虛擬電廠建立城市級電力批發(fā)市場、零售市場、分布式交易相融合的新型電力市場，進一步明確虛擬電廠在電力市場體系中的定位。