如果用一個詞來形容今年的夏天，那一定是酷熱。

在經歷了夏季的酷暑的人們希望能有穩定的氣溫，而對于經歷了無數個“大起大落”的電力行業來說，則希望能建構一套穩定的電力管理系統。虛擬電廠就在這個時候，逐步走向人們的視野。

虛擬電廠是什么？

在現實世界中，實體電廠的功能主要有兩個：一是發電，為電力市場提供電能；二是根據現實情況，對供電的負荷進行調節，從而保證電網的穩定性。而虛擬電廠，就是要利用一套建立在“空中”的管理系統來模擬出電廠的兩個功能。

虛擬電廠的相關概念最早由 Shimon Awerbuch 博士于 20 世紀末提出，在《虛擬公共設施：新興產業的描述、技術及競爭力》論文中對虛擬公共設施進行了定義：受市場驅動的獨立實體間靈活合作，且能夠為消費者提供所需的高效電能服務而不必擁有相應的資產。

在降碳減排逐漸成為全球共識的背景下，風電和太陽能作為清潔能源和可再生能源的重要組成部分，將成為降低碳排放，實現全球氣候、可持續發展目標的重要抓手。然而風電、太陽能等發電形式將對電網出力端形成較大的沖擊，影響到電力系統的穩定性維護。同時，峰谷差問題催生的儲能、分布式電源的大規模裝機也增加了出力資源的數量，調度復雜度大幅提升。

虛擬電廠聚合發電、儲能資源，并進行統一優化調度，是解決峰谷差的有效形式。虛擬電廠能夠有效聚合分布式電源和儲能電站等資源，依靠物聯網等技術，處理風電、光伏等出力端帶來的不確定性，幫助電網實現協調優化控制，加強新型電力系統內部各單元間的協同，從而提升電力系統的靈活性與穩定性。

虛擬電廠的核心競爭力在于技術和資源的運用。本質是通過計量、通信、智能調度決策算法以及信息安全防護技術將各類分布式發電設備與儲能設施結合，對電力負荷進行協調和控制，聚合資源越多，調節能力越強。

計量技術：精確地計量用戶側電、熱、氣、水等耗量，建立精準的能源網絡供需平衡，為虛擬電廠的調度、生產提供依據；

通信技術：控制中心接收各子系統的狀態信息、電力市場信息、用戶側信息等，并根據這些信息進行決策、調度、優化；目前可利用包括互聯網、虛擬專用網、電力線路載波、無線通信等技術，在此基礎上還需要開發虛擬電廠專用的通信協議和通用平臺；

智能調度決策技術：各子系統的統籌優化調度是虛擬電廠實現分布式能源的消納及保障電網安全、高效、穩定運行的關鍵；控制中心需要收集、處理的信息包括：用戶的需求信息、各子系統運行信息、電網調度信息、電力市場價格信息以及影響分布式電廠的天氣、風能、太陽能等信息；根據收集的信息，控制中心需要建立完善的數學模型及優化算法。

信息安全防護技術：虛擬電廠與各個分布式能源站的工業控制系統、面向用戶的用電信息系統、公開的市場營銷信息系統、電網的調度信息系統都存在接口，需要做好系統安全防護、強化邊界防護、提高內部安全防護能力，保證信息系統安全；在當前針對工業控制系統的安全防護技術和面向用戶的用電信息系統防護技術基礎上，發展與虛擬電廠相適應的大型綜合用電信息系統安全技術也是未來虛擬電廠發展的關鍵。

虛擬電廠的產業鏈由上游基礎資源、中游系統平臺和下游電力需求方共同構成。分布式電源、儲能、可控負荷的發展共同構成了虛擬電廠上游的基礎資源，中游為資源聚合商，而由公共事業企業能源零售商（售電公司）及一切參與電力市場化交易為主體的產業鏈下游。

根據國家電網的測算，通過火電廠實現電力系統削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億，而通過虛擬電廠僅需投資500-600億元，虛擬電廠的成本僅為火電廠的1/8-1/7，能夠促進電力系統實現低碳、高效的多贏市場化運營。

虛擬電廠，從概念到實踐

在Shimon Awerbuch 提出虛擬電廠概念后，全球首個虛擬電廠項目在2000年誕生。德國、荷蘭、西班牙等 5 國 11 家公司共同啟動虛擬電廠項目 VFCPP，以中央控制系統通信為核心，搭建了由 31 個分散且獨立的居民燃料電池熱電聯產 (CHP)系統構成的虛擬電廠。

2005 年，英、法等 8 國 20 家機構啟動了 FENIX 項目， 以 FENIX 盒、商業型虛擬電廠和技術性虛擬電廠為創新點，分別在英國和西班牙實施，該項目為接下來虛擬電廠的設計奠定了框架基礎。

隨后，丹麥、波蘭、比利時等國家也開展了虛擬電廠項目的嘗試，運用智能計量、智能能量管理和智能配電自動化等支柱技術，先后在虛擬電廠中引入電動汽車充電站平臺、氧化還原電池、鋰 電池、光伏電站、風電場、小型水電站等資源，虛擬電廠規模逐漸擴大。

德國的Next-Kraftwerke的虛擬電廠平臺研發成功，并投入使用，幫助可再生能源發電企業更為精準地預測電力的供求情況，從而更理性地和TSO簽訂合同，規避損失。2021年，Next-Kraftwerk被殼牌公司收購。根據殼牌的預測，到2030年，通過Next-Kraftwerk交易的電量將會是現在的兩倍。

另一個商業化的成功案例就是特斯拉的Powerwall。美國是一個太陽能資源豐富的國度，Power－wall是特斯拉和太陽能面板安裝商SolarCity于2015年5月聯合推出的家用儲能電池。從外觀上看，Powerwall就是一塊大型的“充電寶”，它可以搭配特斯拉家用太陽能電池SolarRoof，白天利用太陽能電池對其充電。充電完成之后，它就可以被用來向家庭供電，或者接入電網來售賣富余電力。當然，在陰天等光照不充分的情況下，用戶也可以通過Powerwall來從電網購買電力。

這是目前國際市場上，虛擬電廠的兩種不同商業模式。前者是側重于分布式發電單位，通過參與電力交易來獲取收益；后者則是側重于用戶端的電力資源，通過提供輔助服務來獲取收益。

國內商業化探索的伊始

與國際市場相比，虛擬電廠引入我國的時間較晚，但對于這項重要的能源調配技術，我國一直給予了高度重視。在“十三五”期間，我國就在江蘇、上海、河北等地先后開展了關于電力需求響應和虛擬電廠的試點工作。

我國虛擬電廠目前處于從零到一的起步階段，參與者通過參與電網公司邀約，獲取相應的響應補貼。從各省電力現貨交易試點情況和缺電情況來看，廣東、浙江、江蘇有望最先發展虛擬電廠。廣東省作為缺電大省，每年 30%左右電量來自于外省輸送，是我國電力市場化需求最為迫切、也是市場化進展領先的地區。

中國企業虛擬電廠領域拓展出更多的可能。恒實科技是國內最先布局虛擬電廠的企業之一，曾參與國網冀北虛擬電廠示范工程。恒實科技作為虛擬電廠的聚合商和平臺提供商，全程參與了國網冀北虛擬電廠示范工程。

與國網冀北電力、清華大學等多家產學研機構共同參與了“面向能源互聯網的虛擬電廠調控與運營關鍵技術及應用”項目，首創虛擬電廠參與調峰輔助服務的市場機制與商業模式，提出了大規模多元用戶標準化接入和虛擬電廠互動運營技術，構建了電力市場環境下開放共享的能源互聯生態。

除此之外，在北京亦莊的涼水河畔，金風科技在亦莊智慧園區內配置兩臺總容量4.8MW的風電機組和總容量超過1MW的光伏發電設備，實現清潔能源就地采集和消納。 金風科技采用定制化“零碳能源供應+能效提升+能源管理”解決方案， 將風機、光伏、儲能結合在一起的智能微網，通過風光互補發電，保證穩定的電能供應。

該園區在總用電量1573萬千瓦時，其中使用金風科技自有風電機組和光伏設備發電量482萬千瓦時，剩余電量購自電網，園區總的可再生能源發電比例近50%。通過這種因地制宜建設分布式光伏，結合儲能配置定制化智能微網，實現了園區的綠電自發自用，有效降低碳排放，推進園區建設。

在全球能源結構轉型浪潮中，虛擬電廠是一座橋梁，將實體電廠與數字化連接。伴隨電力現貨交易試點的推進，虛擬電廠的商業模式也將得到持續優化，有望成為電力行業打開智能新世界大門的關鍵。

數千億藍海市場的虛擬電廠，將電力市場帶入“源網荷儲“系統與電力銷售和服務系統相連，開放整個能源產業鏈，提高能源利用效率，促進電力能源產業低碳綠色轉型升級。