虛擬電廠，電力“智能管家”

今年夏天，全球多地連續出現高温天氣，用電負荷陡增。如何通過用户側資源與電網供需互動，緩解電網負荷壓力成為熱點問題，也是一些城市、新能源企業等加速試點虛擬電廠項目的目的所在。在全球推動綠色能源轉型的大背景下，發展虛擬電廠對於促進電網供需平衡、實現分佈式能源低成本併網、清潔能源充分消納、保障電力系統安全運行等具有重要意義。

“虛擬電廠”概念已提出近20年。虛擬電廠不是一個實體發電廠，而是一套能源管理系統，即通過先進計量、信息通信、控制和管理技術，將用户側分散的清潔能源、儲能系統、可控負荷等分佈式能源資源聚合並協調優化，參與電網運行。它可以通過安裝在工廠車間、商場樓宇、大型用電設備的控制終端，把空調、照明等負荷納入控制序列，在不影響企業正常生產和居民正常生活的情況下，通過科學調控達到供需平衡。例如，在用電高峯時，虛擬電廠可實現大批商場負荷與電網的互動，通過將商場室內温度提升1至2攝氏度，在顧客幾乎無覺察的情況下，大幅降低商場空調負荷，緩解電網用電壓力。虛擬電廠還能通過對用户側分佈式光伏、風電等新能源和儲能系統進行聚合管理和集成調控，為電網安全運行提供支撐。

自2000年起，德國、法國、美國等國開展了一系列虛擬電廠研究和驗證，一些項目實現了一定規模的商業化應用。中國也在江蘇、上海、河北、廣東、天津等地開展了虛擬電廠試點工作。各國根據本國實際應用場景，對虛擬電廠的研究和應用各有側重。歐洲以發電資源聚合為主，重點關注如何實現分佈式電源可靠併網、智能互動和參與電力市場。美國以用電側資源聚合為主，一些州正在試驗家庭虛擬電廠技術，整合更多的屋頂光伏和儲能，同時擴大基於時間的費率試點範圍。中國虛擬電廠項目在調節負荷側資源、參與需求響應方面成效明顯，同時在分佈式電源、可控負荷以及儲能資源協調等方面作出了積極探索。《“十四五”現代能源體系規劃》進一步強調，需要開展工業可調節負荷、樓宇空調負荷、大數據中心負荷、用户側儲能、新能源汽車與電網能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示範。

加快發展虛擬電廠，需要不斷實現技術突破，提升用户側電力資源的智能聚合、互動調控能力，研發強大的運行決策支持平台，滿足多元市場運營環境和複雜系統運行的調度控制需求。比如，需要發展動態集羣辨識與響應能力量化分析技術、區塊鏈可信交易技術等。隨着家庭分佈式電源、電動汽車、儲能的快速發展，普通居民也可以參與到虛擬電廠的價值創造中，成為虛擬電廠的重要成員。

未來，我們需要進一步完善虛擬電廠參與電力市場的主體認定、准入、交易和結算規則，通過頂層設計及標準制定，引導虛擬電廠參與電力市場、電力調峯輔助服務等。同時，充分發揮中國分佈式可再生能源大規模裝機優勢，通過虛擬電廠聚合大量光伏和儲能設備，實現規模效益，降低用電及基礎設施投資成本，提高電網安全性。

（作者為中國工程院院士、天津大學教授）