近年来，全国用电负荷持续增长，叠加极端天气频发多发，用电高峰期保障供应的难度加大。今年入夏以来，全国最高用电负荷再创历史新高，在需求较快增长、水电大幅减发叠加的情况下，一些地方启动“虚拟电厂”，优化电网调度运行，全力做好迎峰度夏电力安全保供。
什么是虚拟电厂？它是如何发挥保供作用的？
将分布式电源、储能等资源聚沙成塔，缓解电力供需矛盾
既没有高耸的烟囱、成片的厂房，也不消耗煤炭等燃料，虚拟电厂看不见、摸不着，却具有实体电厂的一些属性，例如提供调峰调频等服务。
中国电力企业联合会常务副理事长杨昆介绍，虚拟电厂是将分布式电源、电力用户、储能、电动汽车等资源聚合起来，通过协调优化控制，既满足用户自身用能需求，又参与电力系统运行、电力市场交易的智慧能源系统。
“计划今天晚高峰时段开展负荷调整，请提前做好准备。”7月24日晚上8点，安徽合肥用电负荷晚高峰来临，国网合肥供电公司电力调度控制中心专责陈璐通过虚拟电厂向25座某品牌电动汽车换电站发出指令，短短1分钟内，电网降低负荷1.3万千瓦，相当于2000多户居民家庭的用电负荷。
“接收指令后，换电站的平均功率有所降低，每块电池的充电时间增加了约5分钟，但不会影响车主的换电时间。”合肥一家汽车企业相关负责人介绍，通过参与辅助调峰服务，企业也可以获得一定收益。目前，合肥虚拟电厂已接入光伏电站、电动汽车充换电站、储能电站、楼宇空调等多种负荷类型，总容量超过24万千瓦。
近年来，我国电力供需形势呈现电量供应总体充裕、电力高峰时段紧张的特征，但高峰时段持续的时间并不长。研究显示，绝大多数省份一年中电力负荷超过最高负荷95%的总持续时间仅有几十个小时。
“根据测算，为了满足这5%的峰值负荷需求，建设电厂和配套电网可能要花费几千亿元；但通过虚拟电厂充分挖掘需求侧的调控潜力，建设、运营、激励等环节的投资为建设传统电厂的10%—20%。”南方电网能源发展研究院新能源研究所研究员孙思扬认为，推进虚拟电厂建设，不仅有利于将需求侧的分散资源聚沙成塔，与电网进行灵活、精准互动响应，缓解电力供需矛盾，还能节省传统电厂和电网的投资，并让参与响应的用户获取一定激励。
平抑新能源发电的波动，提升安全保供能力
虚拟电厂不仅可以帮助挖掘需求侧的负荷潜力，还能从电源侧提高新能源的利用效率。
在浙江衢州，光伏发电装机占比已突破40%，新能源发电“靠天吃饭”的短板，给电网稳定运行带来挑战。前不久，当地上线“水光储”余缺互济智能柔性精准调控系统，300多座水电站、光伏电站、储能电站接入大型虚拟电厂，在光伏发电能力较强时，通过储能消纳多余电能，在光伏发电能力不足时补足缺口，形成合力。
“过去，电网调度员只能凭借经验在负荷波动产生后被动地调配资源。现在通过虚拟电厂以及大数据、人工智能等技术，能对‘水光储’进行一体化控制，提前预测并生成调度策略表，做到未雨绸缪。”国网衢州供电公司电网运行方式负责人吴昌介绍。
当前，新能源建设加快推进，截至今年上半年，全国风电装机3.89亿千瓦、光伏发电装机4.7亿千瓦，占发电总装机的32%左右。随着新能源装机占比不断提高，其间歇性、随机性、波动性特点使得电力系统调节更加困难，系统的平衡和安全问题更加突出。
“尤其是分布式光伏快速发展，上半年新增装机占光伏新增装机的一半以上。这些分布式新能源直接并入配电网，规模达到一定程度后，给电网安全稳定运行带来一定挑战。”孙思扬说，虚拟电厂可以帮助电网消纳更多波动性强的新能源，从而提升电力系统实时平衡和安全保供能力，助力绿色用能。
迎来建设机遇，但要解决盈利模式、规范标准等问题
虚拟电厂，能力不“虚”。杨昆介绍，“十三五”时期，我国就已经开展了虚拟电厂试点工作，部署多个虚拟电厂项目，获得了大量经验。《“十四五”现代能源体系规划》提出，要开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。
当前，不少地方积极推进虚拟电厂建设。今年7月，南方电网分布式源荷聚合服务平台在广州、深圳、柳州三地同步开展虚拟电厂多功能联合调控，标志着我国首个区域级虚拟电厂投入运行。据介绍，这一平台已经聚合了广东、广西区域内的分布式资源规模10751兆瓦，其中可调节能力1532兆瓦，相当于投产7座220千伏变电站。
同时也要看到，我国虚拟电厂发展整体仍处于初期阶段，下一步发展还有不少难题需要解决。
“当前的市场机制还不完善，更多的是邀约型，由政府部门或调度机构牵头组织、各个聚合商参与，尚未建立成熟的商业模式，需求侧负荷以及发电侧资源参与意愿不强。”孙思扬建议，完善金融、财税等支持政策，因地制宜建设不同资源组合的虚拟电厂项目，积累更多示范经验；加快电力现货市场、辅助服务市场建设，通过价格信号为虚拟电厂参与电力系统调节提供相应的经济补偿，提供多样化的成本回收途径。
有专家还表示，当前缺乏虚拟电厂相关的规范标准，各类设备及负荷聚合商的通信协议不统一，数据交互壁垒高、不顺畅，也增加了建设难度和成本。需要加强虚拟电厂标准建设，提高标准体系的完整性、交互性、兼容性，为各环节紧密衔接提供相应规范。
国家能源局市场监管司相关负责人表示，下一步将研究起草《关于优化电力辅助服务分担共享机制 推动用户侧资源参与系统调节的通知》，以市场化机制调动工商业可中断负荷、负荷聚合商、虚拟电厂、新型储能等用户侧资源参与电力辅助服务市场。
