一、虛擬電廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國虛擬電廠(chǎng)行業(yè)現狀深度研究與投資前景分析報告（2024-2031年）》顯示，虛擬電廠(chǎng)是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統，實(shí)現DG、儲能系統、可控負荷、電動(dòng)汽車(chē)等DER的聚合和協(xié)調優(yōu)化，以作為一個(gè)特殊電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運行的電源協(xié)調管理系統。虛擬電廠(chǎng)概念的核心可以總結為“通信”和“聚合”。虛擬電廠(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括協(xié)調控制技術(shù)、智能計量技術(shù)以及信息通信技術(shù)。虛擬電廠(chǎng)能夠聚合DER參與電力市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)運行，為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)。
虛擬電廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)
| 技術(shù) | 簡(jiǎn)介 |
| 協(xié)調控制技術(shù) | 虛擬電廠(chǎng)的控制對象主要包括各種DG、儲能系統、可控負荷以及電動(dòng)汽車(chē)。由于虛擬電廠(chǎng)的概念強調對外呈現的功能和效果，因此，聚合多樣化的DER實(shí)現對系統高要求的電能輸出是虛擬電廠(chǎng)協(xié)調控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)際上，一些可再生能源發(fā)電站(如風(fēng)力發(fā)電站和光伏發(fā)電站)具有間歇性或隨機性以及存在預測誤差等特點(diǎn)，因此，將其大規模并網(wǎng)必須考慮不確定性的影響。這就要求儲能系統、可分配發(fā)電機組、可控負荷與之合理配合，以保證電能質(zhì)量并提高發(fā)電經(jīng)濟性。 |
| 智能計量技術(shù) | 智能計量技術(shù)是虛擬電廠(chǎng)的一個(gè)重要組成部分，是實(shí)現虛擬電廠(chǎng)對DG和可控負荷等監測和控制的重要基礎。智能計量系統最基本的作用是自動(dòng)測量和讀取用戶(hù)住宅內的電、氣、熱、水的消耗量或生產(chǎn)量，即自動(dòng)抄表(automated meter reading,AMR)，以此為虛擬電廠(chǎng)提供電源和需求側的實(shí)時(shí)信息。作為AMR的發(fā)展，自動(dòng)計量管理(automatic meter management,AMM)和高級計量體系(advanced metering infrastructure, AMI)能夠遠程測量實(shí)時(shí)用戶(hù)信息，合理管理數據，并將其發(fā)送給相關(guān)各方。對于用戶(hù)而言，所有的計量數據都可通過(guò)用戶(hù)室內網(wǎng)(home area network, HAN)在電腦上顯示。因此，用戶(hù)能夠直觀(guān)地看到自己消費或生產(chǎn)的電能以及相應費用等信息，以此采取合理的調節措施。 |
| 信息通信技術(shù) | 虛擬電廠(chǎng)采用雙向通信技術(shù)，它不僅能夠接收各個(gè)單元的當前狀態(tài)信息，而且能夠向控制目標發(fā)送控制信號。應用于虛擬電廠(chǎng)中的通信技術(shù)主要有基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，如基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )、電力線(xiàn)路載波技術(shù)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)(如全球移動(dòng)通信系統/通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)技術(shù)(USM/UPRS)等)。在用戶(hù)住宅內，WiFi、藍牙、ZigBee等通信技術(shù)構成了室內通信網(wǎng)絡(luò )。 |
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二、全球虛擬電廠(chǎng)裝機量逐年增長(cháng)
隨著(zhù)世界能源緊缺、環(huán)境污染等問(wèn)題的日益突出，分布式電源( distributed generator, DG)以其可靠、經(jīng)濟、靈活、環(huán)保的特點(diǎn)而被越來(lái)越多的國家所采用。全球分布式能源投資額已于2022年突破1000億美元，新增裝機容量突破100GW。然而，盡管DG優(yōu)點(diǎn)突出，但仍存在諸多問(wèn)題。首先，DG容量小、數量大、分布不均，使得單機接入成本高，對系統操作員常不可見(jiàn)乃至管理困難;其次，DG的接入給電網(wǎng)的穩定運行帶來(lái)了許多技術(shù)難題，如潮流改變、線(xiàn)路阻塞、電壓閃變、諧波影響等;再次，目前“安裝即忘記(fit and-forget)”的DG操作方式以及電力市場(chǎng)容量的限制亦更加阻礙了DG的大規模并網(wǎng)。虛擬電廠(chǎng)的提出則為解決這些問(wèn)題提供了新的思路。
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隨著(zhù)全球能源轉型的加速推進(jìn)和信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬電廠(chǎng)重要性凸顯，市場(chǎng)呈現出快速增長(cháng)的趨勢。2022年全球虛擬電廠(chǎng)項目累計裝機量21.2GW，2023年全球虛擬電廠(chǎng)項目累計裝機量達約31GW。
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目前，歐洲是虛擬電廠(chǎng)發(fā)展最為成熟的地區，特別是德國、荷蘭等國家在技術(shù)創(chuàng )新和市場(chǎng)機制方面取得了顯著(zhù)成果。北美地區也在積極推動(dòng)虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展，尤其是在分布式發(fā)電和儲能領(lǐng)域。在亞洲，中國、日本和韓國等國家也正在加大對虛擬電廠(chǎng)的投入和研究力度。其中中國作為全球最大的能源消費國，近年來(lái)對虛擬電廠(chǎng)的研究速度不斷加快。
三、良好政策環(huán)境下中國虛擬電廠(chǎng)行業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展階段
2022年中國分布式能源累計裝機容量達25000.49萬(wàn)千瓦。中國大多采用微網(wǎng)的概念作為DG的并網(wǎng)形式，它能夠很好地協(xié)調大電網(wǎng)與DG的技術(shù)矛盾，并具備一定的能量管理功能，但微網(wǎng)以DG與用戶(hù)就地應用為主要控制目標，且受到地理區域的限制，對多區域、大規模DG的有效利用及在電力市場(chǎng)中的規?；б婢哂幸欢ǖ木窒扌?。主動(dòng)配電網(wǎng)是實(shí)現大規模DG并網(wǎng)運行的另一種有效解決方案，它的概念將DG的接入半徑進(jìn)行了一定的擴展，能夠對配電網(wǎng)實(shí)施主動(dòng)管理，但對DG能夠呈現給大電網(wǎng)及電力市場(chǎng)的效益考慮不足。在此情況下，虛擬電廠(chǎng)無(wú)疑成為一種更好的選擇。
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隨著(zhù)電力緊張和能效偏低矛盾加劇，虛擬電廠(chǎng)作為現代電力系統重要組成部分，發(fā)展受到國家的高度重視和重點(diǎn)支持。如《電力需求側管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》提出建立和完善需求側資源與電力運行調節的銜接機制，逐步將需求側資源以虛擬電廠(chǎng)等方式敏人電力平衡，提高電力系統的靈活性。支持各類(lèi)電力需求側管理服務(wù)機構整合優(yōu)化可調節負荷，新型儲能、分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)、空調負荷等需求側資源，以負荷聚合商或虛擬電廠(chǎng)等形式參與需求響應,創(chuàng )新用電服務(wù)模式，培育用電服務(wù)新業(yè)態(tài)。
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我國虛擬電廠(chǎng)行業(yè)相關(guān)政策
| 時(shí)間 | 政策 | 主要內容 |
| 2024.06 | 《電力市場(chǎng)監管辦法》 | 明確新增虛擬電廠(chǎng)作為電力交易主體，這將為可控負荷、新型儲能、分布式新能源等靈活性資源提供進(jìn)入市場(chǎng)的機會(huì )。 |
| 2024.05 | 《2024-2025年節能降碳行動(dòng)方案》 | 到2025年底，各地區需求響應能力一般應達到最大用電負荷的3%至5%，年度最大用電負荷峰谷差率超過(guò)40%的地區需求響應能力應達到最大用電負荷的5%以上。虛擬電廠(chǎng)作為需求側響應主體，將成為電力需求側響應能力建設的重點(diǎn)內容。 |
| 2023.06 | 《新型電力系統發(fā)展藍皮書(shū)》 | 推動(dòng)多領(lǐng)域清潔能源電能替代,充分挖掘用戶(hù)側消納新能源潛力。積極培育電力源網(wǎng)荷儲一體化、負荷聚合服務(wù)、綜合能源服務(wù)、虛擬電廠(chǎng)等貼近終端用戶(hù)的新業(yè)態(tài)新模式，整合分散需求響應資源，打造具備實(shí)時(shí)可觀(guān)、可測、可控能力的需求響應系統平臺與控制終端參與電網(wǎng)調度運行，提升用戶(hù)側靈活調節能力。 |
| 2023.05 | 《電力需求側管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》 | 建立和完善需求側資源與電力運行調節的銜接機制，逐步將需求側資源以虛擬電廠(chǎng)等方式敏人電力平衡，提高電力系統的靈活性。支持各類(lèi)電力需求側管理服務(wù)機構整合優(yōu)化可調節負荷，新型儲能、分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)、空調負荷等需求側資源，以負荷聚合商或虛擬電廠(chǎng)等形式參與需求響應,創(chuàng )新用電服務(wù)模式，培育用電服務(wù)新業(yè)態(tài)。 |
| 2023.05 | 《電力負荷管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》 | 省級電力運行主管部門(mén)應組織電網(wǎng)企業(yè)制定需求響應實(shí)施方案。到2025年，各地需求響應能力達到最大用電負荷的3%-5%，其中年度最大用電負荷峰谷差率超過(guò)40%的省份達到5%或以上。負荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)應接入新型電力負荷管理系統，確保負荷資源的統一管理、統一調控、 統一服務(wù)，電網(wǎng)企業(yè)為第三方市場(chǎng)主體提供數據支撐和技術(shù)服務(wù)。 |
| 2022.11 | 《電力現貨市場(chǎng)基本規則(征求意見(jiàn)稿)》 | 電力現貨市場(chǎng)近期建設主要任務(wù)，包括加強中長(cháng)期市場(chǎng)與現貨市場(chǎng)的銜接;做好調頻、備用等輔助服務(wù)市場(chǎng)與現貨市場(chǎng)的銜接;穩妥有序推動(dòng)新能源參與電力市場(chǎng)并與現有新能源保障性政策做好銜接;推動(dòng)儲能、分布式發(fā)電、負荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易等。 |
| 2022.01 | 《“十四五”現代能源體系規劃》 | 開(kāi)展工業(yè)可調節負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用戶(hù)側儲能、新能源汽車(chē)與電網(wǎng)(V2G) 能量互動(dòng)等各類(lèi)資源聚臺的虛擬電廠(chǎng)示范 |
| 2022.01 | 《關(guān)于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見(jiàn)》 | 拓寬電力需求響應實(shí)施范圍，通過(guò)多種方式挖掘各類(lèi)需求側資源并組織其參與需求響應，支持用戶(hù)側儲能、電動(dòng)汽車(chē)充電設施、分布式發(fā)電等用戶(hù)側可調節資源，以及負荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)運營(yíng)商、綜合能源服務(wù)商等參與電力市場(chǎng)交易和系統運行調節 |
| 2022.01 | 《關(guān)于加快建設全國統一電力市場(chǎng)體系的指導意見(jiàn)》 | 引導各地區根據實(shí)際情況，建立市場(chǎng)化的發(fā)電容量成本回收機制，探索容量補償機制、容量市場(chǎng)、稀缺電價(jià)等多種方式，保障電源固定成本回收和長(cháng)期電力供應安全。鼓勵抽水蓄能、儲能、虛擬電廠(chǎng)等調節電源的投資建設 |
| 2021.07 | 《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》 | 鼓勵聚合利用不間斷電源、電動(dòng)車(chē)、用戶(hù)側儲能等分散式儲能設施。依托大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術(shù)，結合體制機制綜合創(chuàng )新，探素智慧能源、虛擬電廠(chǎng)等多種商業(yè)模式 |
| 2021.03 | 《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見(jiàn)》 | 充分發(fā)揮負荷側的調節能力。依托”云大物移智鏈”等技術(shù)，進(jìn)一步加強源網(wǎng)荷儲多向互動(dòng)，通過(guò)虛擬電廠(chǎng)等一體化聚合模式，參與電力中長(cháng)期、輔助服務(wù)、現貨等市場(chǎng)交易，為系統提供調節支撐能力 |
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《2024-2025年節能降碳行動(dòng)方案》提出到2025年底，各地區需求響應能力一般應達到最大用電負荷的3%至5%，年度最大用電負荷峰谷差率超過(guò)40%的地區需求響應能力應達到最大用電負荷的5%以上。虛擬電廠(chǎng)作為需求側響應主體，將成為電力需求側響應能力建設的重點(diǎn)內容。預計2025年我國虛擬電廠(chǎng)最大負荷達16.3億千瓦，2030年我國虛擬電廠(chǎng)最大負荷達18.9億千瓦。
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在良好的發(fā)展環(huán)境下，國內虛擬電廠(chǎng)將迎來(lái)快速發(fā)展。根據數據，2022年我國虛擬電廠(chǎng)累計裝機容量達3.7GW，預計到2025年我國虛擬電廠(chǎng)累計裝機容量將實(shí)現十倍以上增長(cháng)，達39GW。
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四、虛擬電廠(chǎng)競爭情況
虛擬電廠(chǎng)發(fā)展潛力巨大，吸引了全球各國眾多企業(yè)入局，市場(chǎng)競爭較為激烈，尚未形成穩定格局。目前智能計量、電力通信、儲能、負荷控制、新能源發(fā)電專(zhuān)利技術(shù)來(lái)源地排名第一均為中國，在未來(lái)市場(chǎng)中有望占據有利地位。
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