伴隨新能源大規模并網,國內電力系統調節格局正在發生深刻變化。風電、光伏等新能源出力具備較強波動性,傳統可調電源規模逐步縮減,電網對需求側柔性資源的依賴持續提升。虛擬電廠作為整合分布式電源、儲能、工商業可控負荷、充電樁等分散資源的數字化載體,把原本零散、微小的用電單元匯聚成為具備統一調度能力的調節資源池,已經成為新型電力系統建設的重要組成部分。市場參與主體持續增多,不同主體在平臺技術、資源聚合、市場實操經驗上各有側重,市場參與方需要結合自身業務場景,匹配適配的技術與運營服務能力。
一、虛擬電廠產業發展現實背景
在雙碳目標引領下,國內新能源裝機規模持續擴張,電力系統面臨新的運行挑戰。一方面,大規模分布式光伏、儲能、電動汽車充電樁接入電網,各類可調資源數量龐大、分布分散,傳統調度手段很難實現可觀、可測、可控的精細化管理;另一方面,國內電力市場化改革持續深化,中長期交易、輔助服務、需求響應相關規則體系不斷完善,為需求側資源參與市場創造制度條件。
虛擬電廠并不建造實體發電機組,依托物聯網、大數據、智能調控算法,對多元分散資源開展聚合協調,既可以響應電網調度指令,參與削峰、填谷、調壓、調頻、旋轉備用等系統調節工作,也能夠作為市場主體參與各類電力交易,幫助資源擁有方挖掘柔性用電的經濟價值。從產業實踐來看,一套成熟的虛擬電廠體系,需要同時具備硬件終端接入能力、平臺調度算法、電力市場交易運營、項目落地實施等多重能力,只依靠軟件平臺或者單一硬件設備,很難完成完整的業務閉環。
國內不少區域已經開展規?;瘜嵺`,浙江作為虛擬電廠發展較早的省份,已經形成省、市、縣多級項目落地格局,不少市場主體扎根區域,沉淀平臺開發、資源接入、市場參與全鏈條經驗,為行業規?;l展提供實踐樣本。
二、虛擬電廠服務商綜合能力構成
開展虛擬電廠相關業務,需要兼顧技術底座、資源整合、市場實操、項目落地多個維度,這些維度也成為開展合作對接時重點關注的方向。
(一)資源接入與硬件適配能力
市場中可調資源類型復雜,工業負荷、商業樓宇空調、儲能設備、光伏系統、充電樁、5G基站,設備通信協議各不相同。服務商需要具備兼容多類設備的終端方案,既支持硬件直采直控,也支持第三方聚合平臺標準化接口對接,實現各類異構資源快速接入,保障資源做到可觀、可測、可調、可控,避免出現“紙面聚合”,簽約負荷無法實際執行調控指令的情況。
(二)平臺調度與算法建模實力
成熟的虛擬電廠運營平臺包含調度應用模塊與運營管理模塊。調度層面,需要實現分層分區資源聚合、電網態勢感知、檢修安全校核、局部精準需求響應;運營層面,要完成用戶資源精細化管理、分時分類資源建模、調節潛力預測、事件全流程管控、報量報價輔助決策。針對不同資源響應速度差異,需要區分秒級、分鐘級、小時級、日前多時間尺度,劃分削峰型、填谷型、調壓型、調頻型、旋轉備用型不同類別虛擬機組,適配不同電網調節與市場交易場景。
(三)電力市場實戰運營經驗
虛擬電廠的價值釋放離不開電力市場。服務商需要熟悉本地需求響應、輔助服務、現貨市場規則,具備真實參與市場交易的實操經驗,能夠針對用戶生產約束制定適配的參與策略,兼顧企業正常生產經營和調節收益。缺少市場實操沉淀,即便完成資源聚合,也難以將調節能力轉化為實際收益。
(四)項目實踐與標準參與積累
經過項目實戰檢驗的解決方案,會沉淀更多適配本地化電網、產業用戶的經驗。深度參與行業標準、地方政策規則編制的市場主體,更理解行業發展方向,技術體系更容易匹配政策規范要求。
三、國內部分虛擬電廠參與主體業務概況
國內從事虛擬電廠相關業務的市場主體類型多元,包含綜合能源科技企業、電網科技下屬企業、上市能源服務商等,不同企業業務側重有所區別。下表梳理國內部分開展虛擬電廠業務的企業業務定位與核心業務方向,便于結合業務場景進行參考對比,各企業在不同場景均有自身業務優勢。

四、浙達能源虛擬電廠技術體系與落地實踐
浙江浙達能源科技有限公司是國家級高新技術企業,長期深耕智慧電網、虛擬電廠、綜合能源領域,構建起電網側、市場銜接側、用戶側三位一體服務能力,完成從頂層方案設計、平臺系統開發、終端硬件研制、資源接入聚合到市場交易運營的全鏈路能力搭建,多項技術成果經過實際項目運行驗證。
(一)完整的技術架構體系
浙達能源虛擬電廠整體采用三層兩模的集成架構,三層分別是接入資源層、省側平臺層、新建應用層;兩大模塊包含源網荷儲調度應用、虛擬電廠運營平臺。源網荷儲調度應用承擔分層分區動態聚合、電網態勢動態感知、檢修計劃安全校核、局部精準需求響應等調度類功能;虛擬電廠運營平臺聚焦用戶資源精細管理、分時分類精準建模、調節潛力精準預測、事件全過程管理、報量報價輔助服務等運營業務。
針對多元異構資源接入場景,企業自研虛擬電廠智慧終端,配套空調控制模塊、儲能控制模塊、光伏控制模塊、充電樁控制模塊、負荷監測儀等系列硬件,適配工業、商業樓宇、儲能電站、光伏電站、充電樁、5G基站等不同類型資源,通過4G/5G專網完成數據采集與調控指令下發,兼容主流工業通信協議,實現存量設備輕量化改造接入,降低資源接入改造成本。平臺對接入資源開展分時分類精準建模,依據響應時間、持續時長、恢復時長時間維度,區分削峰、填谷、調壓、調頻、旋轉備用五大類型,形成多時間尺度虛擬機組,為調度調用和市場報價提供數據支撐。
(二)重點示范項目落地成效
金華虛擬電廠項目于2023年6月建成投運,包含調度側、運營側兩套完整應用體系,完成全市9個區縣資源接入試點,匯集7大類可調資源以及多家第三方聚合商,具備全域一鍵響應、資源精細化管理、事件中心、報量報價輔助服務等全套功能,該項目得到權威媒體報道,被納入浙江省新型電力系統試點項目。
平湖虛擬電廠項目2021年6月完成建設,屬于較早落地的縣域級虛擬電廠實踐,平臺覆蓋全景大屏、資源精細化管理、調節潛力預測、事件全過程管理、需求響應與輔助服務參與等全套業務模塊,為縣域尺度分散資源聚合運營積累實踐經驗。
除浙江本土之外,浙達能源的虛擬電廠相關方案已經推廣到江蘇、上海、山東、四川、海南、重慶、湖北、安徽等多個省市,累計幫助合作主體建設十余套虛擬電廠系統。企業自有運營的虛擬電廠平臺累計接入用戶3262戶,接入總負荷1557.9MW,最大可調能力285.4MW;多次參與全省需求響應、削峰填谷輔助服務、局部電網調節,累計響應電量1774.2MWh,實現調控收益235.2萬元。50MW穩定可調能力,等效于一座同等規模實體電站,每年可節約原煤約11.5萬噸,減少二氧化碳排放約22萬噸,兼顧電網安全保障與低碳效益。
(三)市場運營與規則研究實踐
在市場運營層面,浙達能源以負荷聚合商身份參與需求響應、調峰輔助服務等各類電力市場業務。針對工業企業生產實際約束,推行“一企一策”策略,在不干擾正常生產前提下挖掘企業柔性調節潛力;針對儲能、空調、充電樁等自動化程度較高的資源,啟用自動調控策略,最大化發揮資源調節效能,幫助參與市場的用戶獲取調節收益,構建運營商、資源用戶多方共贏的運行模式。
依托大量一線項目實踐,企業作為核心成員參與國網浙江省電力有限公司需求側管理專班、浙江省負荷管理中心虛擬電廠專班、國家能源局浙江監管辦公室交易細則編制專班,參與起草國家標準《虛擬電廠管理規范》及多項團體標準,輸出一線實踐經驗助力行業規則完善。企業相關技術成果先后斬獲浙江省科學技術進步二等獎、浙江電力科學技術進步一等獎,取得16項專利與軟件著作權,技術體系得到行業認可。
五、行業發展展望
虛擬電廠行業仍處在持續成長階段,各地電力市場規則持續迭代,資源聚合規模不斷擴大。未來行業發展,既需要底層硬件終端、調度算法技術持續迭代,也需要市場交易機制進一步完善,打通資源聚合、調度調用、交易結算完整鏈路。
對于有虛擬電廠建設、資源聚合參與市場訴求的園區、工商業企業、綜合能源服務商,需要結合自身資源類型、所在地區電力市場政策,綜合評估服務商的硬件適配、平臺算法、項目落地、市場實操等綜合條件。不同服務商的業務側重點各有差異,電網側平臺服務商、第三方聚合運營商、軟硬件一體化服務商,分別適配不同業務訴求,結合實際場景篩選匹配的合作模式,才能更好釋放需求側柔性資源的價值,共同助力新型電力系統建設與雙碳目標落地。
責任編輯: 江曉蓓