虛擬電廠(chǎng)：能源轉型的詩(shī)與遠方

當前，全球能源正處在轉型的關(guān)鍵時(shí)期，人類(lèi)社會(huì )正推動(dòng)以油氣為代表的傳統能源系統向以可再生能源為代表的現代能源系統轉型。從能源生產(chǎn)、消費和配置各環(huán)節看，現代能源系統以電為中心，電網(wǎng)為平臺的特點(diǎn)日益顯著(zhù)。

隨著(zhù)世界各國向清潔、低碳的新型能源體系發(fā)展，分布式可再生能源、電動(dòng)汽車(chē)、終端用戶(hù)的再電氣化比例大幅增長(cháng)。國際能源署（IEA）發(fā)布的《2017年世界能源展望》指出，分布式可再生能源發(fā)展速度之快“超乎想象”，因其良好的經(jīng)濟性、可靠性、靈活性和環(huán)保性，已成為全球最大新增電源之一。

虛擬電廠(chǎng)，正在加速走來(lái)

未來(lái)，配電網(wǎng)中的分散發(fā)電和有源負荷將呈現高速增長(cháng)態(tài)勢，更多電力用戶(hù)將由單一的消費者（consumer）轉變?yōu)榛旌闲偷漠a(chǎn)消者（prosumer）。在技術(shù)層面，由于分布式可再生能源、可控負荷、儲能設施以及電動(dòng)汽車(chē)等具有地理位置分散、隨機性強、波動(dòng)性大、并具有弱可觀(guān)性和可控性的特點(diǎn)，隨著(zhù)接入電網(wǎng)總體規模的不斷擴大，對電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行等提出新的挑戰。從經(jīng)營(yíng)層面，分散資源可持續發(fā)展的商業(yè)模式亟待研究，需要深入探討一種可行路徑，去激勵混合型產(chǎn)消者與電網(wǎng)實(shí)現友好互動(dòng)。

虛擬電廠(chǎng)（VirtualPowerPlant,VPP）正是針對這些新現象，聚焦再電氣化進(jìn)程中生產(chǎn)側和消費側同步發(fā)力的重要特征，提出的適應未來(lái)能源清潔低碳發(fā)展趨勢的技術(shù)和商業(yè)模式。該技術(shù)模式能夠在傳統電網(wǎng)物理架構上，依托互聯(lián)網(wǎng)和現代信息通訊技術(shù)，把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網(wǎng)的各類(lèi)資源相聚合，進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化運行控制和市場(chǎng)交易，對電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。虛擬電廠(chǎng)不是電廠(chǎng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，虛擬電廠(chǎng)就是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源環(huán)境下，以用戶(hù)為中心，以商業(yè)化市場(chǎng)為平臺的源網(wǎng)荷聚合管理模式。

虛擬電廠(chǎng)概念自1997年提出以來(lái)，受到了歐洲、北美和澳洲多國廣泛關(guān)注。近年來(lái)，隨著(zhù)信息通訊技術(shù)（ICT）、分布式協(xié)調控制技術(shù)和智能計量技術(shù)的提高，分布式電源、儲能、電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域逐漸表現出對虛擬電廠(chǎng)的極大需求并付諸工程實(shí)踐。從世界范圍來(lái)看，歐洲虛擬電廠(chǎng)聚焦于“源”，主要目標是提高分布式電源并網(wǎng)友好智能互動(dòng)性和打造持續穩定發(fā)展的商業(yè)模式，先后在歐盟第六、第七框架計劃下開(kāi)展了FENIX項目和TWENTIES項目，前者旨在將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠(chǎng)，提高歐盟電力系統的經(jīng)濟性、可控性和安全性，后者的示范重點(diǎn)在于如何利用虛擬電廠(chǎng)實(shí)現熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式電源和負荷的智能管理。北美虛擬電廠(chǎng)起源于“荷”，通過(guò)自動(dòng)需求響應和能效管理，提高綜合能源的利用效率。近年來(lái)隨著(zhù)分布式能源的發(fā)展，美國紐約州在能源改革愿景（REV）戰略指導下開(kāi)展了ConEdVPP項目，旨在將用戶(hù)側“太陽(yáng)能+儲能”系統集群友好并網(wǎng)，降低居民用電成本，提高電網(wǎng)調峰調頻和應急響應能力；在加利福尼亞州探索分布式光伏的管理方式，包括虛擬電廠(chǎng)和分布式能源供應商（DERP）如何參與電網(wǎng)運營(yíng)和電力市場(chǎng)。澳洲近年投運了多項虛擬電廠(chǎng)示范工程，主要目標是降低用電成本，促進(jìn)清潔能源消納，提高澳洲電網(wǎng)穩定性，并與特斯拉公司聯(lián)合打造AGLVPP示范工程，旨在聚合大量光伏電源和儲能設備，應對分布式電源高滲透率帶來(lái)的挑戰，降低基礎設施投資成本。

目前我國分布式可再生電源占比還不大，但發(fā)展迅速，電力發(fā)展“十三五”規劃明確提出十三五期間分布式光伏裝機達6000萬(wàn)千瓦以上；我國已成為全球最大電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)，2017年國內電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)77萬(wàn)輛，占世界的一半以上，至2020年電動(dòng)汽車(chē)累計產(chǎn)量將超過(guò)500萬(wàn)輛；電能替代、清潔供暖有序推進(jìn)，2017年全年電能替代量超1500億千瓦時(shí)，到2020年電能替代新增用電量約4500億千瓦時(shí)。分布式電源和可控負荷發(fā)展迅速，對電網(wǎng)的安全穩定運行將帶來(lái)巨大影響，因此，虛擬電廠(chǎng)在分布式電源、北方清潔供暖、用戶(hù)側需求響應、電動(dòng)汽車(chē)等方面都將具有廣闊的應用前景。虛擬電廠(chǎng)可以“串聯(lián)”起分布式光伏、儲能設備、蓄熱鍋爐和可控負荷，實(shí)現冷、熱、電整體能源供應效益最大化。在繁華的城市樓宇群，虛擬電廠(chǎng)可以實(shí)時(shí)監測中央空調、電動(dòng)汽車(chē)等柔性可控負荷，環(huán)境參數以及分布式能源出力，圍繞用戶(hù)和系統需求，自動(dòng)調節并優(yōu)化響應質(zhì)量，減少電源和電網(wǎng)建設的投資，在創(chuàng )造良好舒適的生活環(huán)境的同時(shí)，實(shí)現用戶(hù)和系統，技術(shù)和商業(yè)模式的雙贏(yíng)。

國際標準，貢獻中國智慧

由于虛擬電廠(chǎng)應用前景廣泛，全球都在搶占先機，爭取戰略主動(dòng)，標準制定成為主導國際話(huà)語(yǔ)權的必爭之地。2017年10月，國網(wǎng)冀北電力公司和中國電科院組成的專(zhuān)家團隊，代表中國向國際電工技術(shù)委員會(huì )（IEC）提交了虛擬電廠(chǎng)《用例》和《架構與功能要求》提案，經(jīng)過(guò)激烈的競爭和淘汰，順利通過(guò)了投票，并獲得德、英、法、瑞等成員國的加盟支持，于2018年3月獲批正式立項，成為IEC在虛擬電廠(chǎng)領(lǐng)域立項的首批國際標準，標志著(zhù)中國正式主導虛擬電廠(chǎng)這一能源轉型熱門(mén)領(lǐng)域的國際最高話(huà)語(yǔ)權。

在前沿新興領(lǐng)域編制國際標準極具挑戰性，必須實(shí)現技術(shù)和實(shí)踐的真正領(lǐng)先，方能把握主導優(yōu)勢?；谶@一特點(diǎn)，國網(wǎng)冀北電力公司在國際標準編制工作中創(chuàng )新提出了“研創(chuàng )示編”四融合模式，把虛擬電廠(chǎng)領(lǐng)域的科研攻關(guān)、創(chuàng )新創(chuàng )效、示范應用和標準編制緊密融合，在相互佐證、迭代提升中，實(shí)現國際標準的高質(zhì)量編制，并同步建立虛擬電廠(chǎng)科研、創(chuàng )新創(chuàng )效和應用成果體系，帶動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)和功能的領(lǐng)先發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，就是要依托冀北地區資源稟賦，在新能源和科技創(chuàng )新中探索和積累，把握2022年北京——張家口冬奧會(huì )的歷史契機，冀北地區虛擬電廠(chǎng)用例將在可再生能源富集地區打造可復制、可推廣的綠色能源共享經(jīng)濟商業(yè)模式，探索將不可控的可再生能源轉化為穩定、可靠的綠色能源的技術(shù)創(chuàng )新，推動(dòng)以用戶(hù)為中心的分布式可再生能源與堅強智能電網(wǎng)之間的協(xié)調發(fā)展，以標準聯(lián)通為能源轉型貢獻“中國智慧”。

無(wú)論是在海外還是中國，虛擬電廠(chǎng)都還很年輕。在能源轉型的道路上，需要政府、企業(yè)、用戶(hù)等各方共同努力，在市場(chǎng)機制建設、商業(yè)模式創(chuàng )新、核心技術(shù)推廣以及用戶(hù)廣泛參與等方面積極探索，追尋新一代能源系統的詩(shī)與遠方。

來(lái)源：<能源評論>

國網(wǎng)冀北電力交易中心副主任王宣元