什么是虛擬電廠

依據媒體3月15日報道，由我國發起的虛擬電廠國際標準《架構與功能要求》和《用例》提案獲批正式立項。這是國際電工技術委員會(IEC)在虛擬電廠領域立項的首批國際標準，也是中國在能源轉型和綠色發展領域國際標準化方面取得的又一突破。那么什么是虛擬電廠(virtual power plant，VPP)呢?

?1 概念

隨著可再生能源成為未來全球能源發展的主要方向，虛擬電廠在我國的研究目的主要是為大規模新能源電力的接入提供框架和技術支撐，通過虛擬發電廠的運行機制實現傳統能源與新能源之間的互補協同調度與電網的優化運行，以最大程度地平抑新能源電力的強隨機波動性，提高新能源的利用率[1]。

虛擬電廠是將分布式發電機組、可控負荷和分布式儲能設施有機結合，通過配套的調控技術、通信技術實現對各類分布式能源進行整合調控的載體[2]，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行，從某種意義上講，虛擬發電廠可以看作是一種先進的區域性電能集中管理模式[1]。

虛擬電廠與微網的區別：

虛擬電廠和微網是目前實現分布式電源并網最具創造力和吸引力的2種形式。

對于微網的定義，國內一般認為：微網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行[4]。它能夠很好地協調大電網與分布式電源的技術矛盾，并具備一定的能量管理功能，但微網以分布式電源與用戶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、大規模分布式電源的有效利用及在電力市場中的規模化效益具有一定的局限性。

虛擬電廠并未改變每個分布式電源并網的方式，而是通過先進的控制、計量、通信等技術聚合分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動汽車等不同類型的分布式能源并通過更高層面的軟件構架實現多個分布式能源的協調優化運行。它能夠聚合微網所轄范圍之外的分布式電源，更有利于資源的合理優化配置及利用[3]。

2 關鍵技術問題

虛擬發電廠的運行控制主要存在以下2個問題[1]：

一是在調度層面，電網對虛擬發電廠整體的控制。

虛擬發電廠作為一個整體參與電網調度時不僅面臨市場競標的問題，還可能帶來諸如電壓、頻率、潮流等方面的安全穩定問題，這就需要在電網調度層面掌握虛擬發電廠這個整體的物理特性，關于這方面的研究目前在文獻中比較欠缺。

二是虛擬發電廠本身對其所聚合的各發電和用電單元的控制。

目前尚沒有一般性的、具有較好通用性的虛擬發電廠運行控制方法。

虛擬電廠主要依托三類技術

01協調控制技術：實現分布式能源的協調優化，以達到對系統高要求的電能輸出

02智能計量技術：虛擬電廠優化和控制的重要基礎

03信息通信技術：實現分布式能源聚合的關鍵

3 發展現狀

目前，虛擬電廠技術在歐美發達國家有著較為成熟的發展，在歐美各國已有一些可供借鑒的小規模示范項目。自2001年起歐洲各國就開始開展以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬發電廠研究項目，參與的國家包括德國、英國、西班牙、法國、丹麥等。現已實施的虛擬電廠項目包括：德國卡塞爾大學太陽能供應技術研究所的試點項目、歐盟虛擬燃料電池電廠項目、歐盟FENIX項目等[5]。北美則較少采用“虛擬發電廠”的概念，而是主要推進利用用戶側可控負荷的需求響應[1]。

在我國由于能源體制中發電、輸配電、用電三方的相對獨立，國內尚未形成相關成熟的虛擬電廠成套解決技術，虛擬電廠基本處于前期試點研究階段。2015年由眾多分布式儲能設備集合而成的上海黃埔區商業建筑虛擬電廠正在建設中。2017年首套針對清潔能源大規模消納的“源網荷智能電網”系統在江蘇投運，相當于世界首個最大規模"虛擬電廠"誕生。

4 前景

1、虛擬發電廠是對大規模新能源電力進行安全高效利用的有效形式。以風能和太陽能為代表的新能源具有顯著的間歇性和強隨機波動性，以此為一次能源的發電方式不僅會將這些特性繼承下來，還會隨時空范圍的變化產生規律性改變。因此，若將單一形式的多臺新能源發電機組規模化地接入大電網，將產生較嚴重的系統穩定性問題，這將是制約新能源電力大規模開發利用的瓶頸。虛擬發電廠提供的新能源電力與傳統能源和儲能裝置集成的模式，能夠在智能協同調控和決策支持下對大電網呈現出穩定的電力輸出特性，為新能源電力的安全高效利用開辟了一條新的路徑。

2、虛擬發電廠豐富了智能電網的內涵，也擴展了智能電網的外延。智能電網概念提出以來，多數情況下強調電網自身以及電網與用戶之間的信息化、自動化、互動化，較少涉及到電源與電網的關系。而通常概念下的智能電網對不同類型電源的輸出特性也并不十分關注。盡管提到能源利用方式的變革，也提到經濟社會效益的綜合提升，但具體如何落實，在智能電網概念中并不明確。而虛擬發電廠的提出，為保證安全、可靠、優質、高效的電力供應，滿足經濟社會發展對電力的多樣化需求，解決能源與環保問題提供了可行的解決方案。

3、虛擬發電廠的建設對于完善我國的電力市場體制具有重要的促進作用。在對多種能源發電形式進行有效集成的同時，虛擬發電廠在參與電力市場運營過程中，不僅具有傳統發電廠具有的穩定出力和批量售電特征，還具有多樣化電源集成的互補性和豐富的調控手段。因此，虛擬發電廠在電力市場中既可以參與前期市場、實時市場，也可以參與輔助平衡市場，這將從根本上改變可再生能源發電依靠國家補貼，在電力營銷中毫無優勢的被動局面[1]。

5 建議

01 鼓勵用戶積極參與虛擬電廠;

02 合理規劃虛擬電廠的范圍及職能;

03 制定合理的競爭機制和有針對性的政策，完善電力市場運營機制[3]。