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今年夏天，全球多地連續(xù)出現(xiàn)高溫天氣，用電負(fù)荷陡增。如何通過(guò)用戶側(cè)資源與電網(wǎng)供需互動(dòng)，緩解電網(wǎng)負(fù)荷壓力成為熱點(diǎn)問(wèn)題，也是一些城市、新能源企業(yè)等加速試點(diǎn)虛擬電廠項(xiàng)目的目的所在。在全球推動(dòng)綠色能源轉(zhuǎn)型的大背景下，發(fā)展虛擬電廠對(duì)于促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡、實(shí)現(xiàn)分布式能源低成本并網(wǎng)、清潔能源充分消納、保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)實(shí)體發(fā)電廠，而是一套能源管理系統(tǒng)，即通過(guò)先進(jìn)計(jì)量、信息通信、控制和管理技術(shù)，將用戶側(cè)分散的清潔能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷等分布式能源資源聚合并協(xié)調(diào)優(yōu)化，參與電網(wǎng)運(yùn)行。它可以通過(guò)安裝在工廠車間、商場(chǎng)樓宇、大型用電設(shè)備的控制終端，把空調(diào)、照明等負(fù)荷納入控制序列，在不影響企業(yè)正常生產(chǎn)和居民正常生活的情況下，通過(guò)科學(xué)調(diào)控達(dá)到供需平衡。例如，在用電高峰時(shí)，虛擬電廠可實(shí)現(xiàn)大批商場(chǎng)負(fù)荷與電網(wǎng)的互動(dòng)，通過(guò)將商場(chǎng)室內(nèi)溫度提升1至2攝氏度，在顧客幾乎無(wú)覺(jué)察的情況下，大幅降低商場(chǎng)空調(diào)負(fù)荷，緩解電網(wǎng)用電壓力。虛擬電廠還能通過(guò)對(duì)用戶側(cè)分布式光伏、風(fēng)電等新能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行聚合管理和集成調(diào)控，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供支撐。
自2000年起，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等國(guó)開(kāi)展了一系列虛擬電廠研究和驗(yàn)證，一些項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了一定規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。中國(guó)也在江蘇、上海、河北、廣東、天津等地開(kāi)展了虛擬電廠試點(diǎn)工作。各國(guó)根據(jù)本國(guó)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)虛擬電廠的研究和應(yīng)用各有側(cè)重。歐洲以發(fā)電資源聚合為主，重點(diǎn)關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)分布式電源可靠并網(wǎng)、智能互動(dòng)和參與電力市場(chǎng)。美國(guó)以用電側(cè)資源聚合為主，一些州正在試驗(yàn)家庭虛擬電廠技術(shù)，整合更多的屋頂光伏和儲(chǔ)能，同時(shí)擴(kuò)大基于時(shí)間的費(fèi)率試點(diǎn)范圍。中國(guó)虛擬電廠項(xiàng)目在調(diào)節(jié)負(fù)荷側(cè)資源、參與需求響應(yīng)方面成效明顯，同時(shí)在分布式電源、可控負(fù)荷以及儲(chǔ)能資源協(xié)調(diào)等方面作出了積極探索。《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，需要開(kāi)展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能、新能源汽車與電網(wǎng)能量互動(dòng)等各類資源聚合的虛擬電廠示范。
加快發(fā)展虛擬電廠，需要不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，提升用戶側(cè)電力資源的智能聚合、互動(dòng)調(diào)控能力，研發(fā)強(qiáng)大的運(yùn)行決策支持平臺(tái)，滿足多元市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)環(huán)境和復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)度控制需求。比如，需要發(fā)展動(dòng)態(tài)集群辨識(shí)與響應(yīng)能力量化分析技術(shù)、區(qū)塊鏈可信交易技術(shù)等。隨著家庭分布式電源、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能的快速發(fā)展，普通居民也可以參與到虛擬電廠的價(jià)值創(chuàng)造中，成為虛擬電廠的重要成員。
未來(lái)，我們需要進(jìn)一步完善虛擬電廠參與電力市場(chǎng)的主體認(rèn)定、準(zhǔn)入、交易和結(jié)算規(guī)則，通過(guò)頂層設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)制定，引導(dǎo)虛擬電廠參與電力市場(chǎng)、電力調(diào)峰輔助服務(wù)等。同時(shí)，充分發(fā)揮中國(guó)分布式可再生能源大規(guī)模裝機(jī)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)虛擬電廠聚合大量光伏和儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，降低用電及基礎(chǔ)設(shè)施投資成本，提高電網(wǎng)安全性。
（作者為中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)教授）
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