网讯：一百五十年来，人类已经经历了三次科技革命，每一次科技革命都重塑了世界。
在1999年冬天，电影《黑客帝国》风靡全球，其中让人印象尤为深刻的，就是整个世界都被解构成绿色的数字洪流，那是关于新一轮科技革命最明显的隐喻。
今天，世界各国都在发力数字科技，在人工智能等关键技术上踊跃争先，这注定是一场漫长的竞争，背后则是巨量的能源消耗。于是，能源革命与数智化浪潮如同天命姻缘一般耦合到了一起，而中国政府把这个历史进程称之为构建新型电力系统。
新型电力系统的发展顺应未来趋势，处理好新能源发电的消纳问题和分布式能源的统筹管理则是我国必须解决的重要课题，因此，虚拟电厂成为当下构建新型电力系统的关键节点。
虚拟电厂是什么？
虚拟电厂虽名为“电厂”，但并非发电厂，简单来说，虚拟电厂就是凭借能源互联网技术，将闲散在终端用户的充电桩、储能、空调、分布式光伏等电力负荷资源聚合起来，通过对这些资源进行优化控制并加入电网调度，可以有效地削峰填谷，并提供电力辅助服务，从而提升电网的安全运行能力。
目前在人们的生活当中，和虚拟电厂性质类似的典型例子就是滴滴平台。滴滴自己不拥有车，却能随时调用车辆资源，满足乘客们的用车需求。同理，虚拟电厂不拥有电，本质上它是一套智能管理系统，拥有调用各种电力资源的能力。
再看这些电力资源是如何构成虚拟电厂的：首先需要一个虚拟电厂建设方牵头推进，并购买相关设备（硬件）、提供管理系统（软件）。之后，由构建方与储能、充电桩、光伏电站、空调等电力资源的所有者签订合同，就像滴滴与司机签订相关协议一样。一个由虚拟电厂和电力资源共同搭建的“智能管理管理平台”，就是虚拟电厂。
因此，虚拟电厂其实是一座基于能源互联网技术的“隐形”电厂，其主要作用就是推动可再生能源的消纳和有效利用。它能够以较小的成本，解决城市电网峰谷差大、局部电力供应紧张以及占地面积大等问题，从而为实现能源转型和降碳减排目标提供强力支持。
虚拟电厂技术主要体现在以下五个方面：
智能电网技术。智能电网技术是包括物联网、大数据分析、云计算等技术在内的虚拟发电厂的基础。智能电网技术通过收集和分析分散的能源供应数据，可以优化能源生产、传输和消费调度，提高能源利用效率和供电可靠性。
预测和优化技术。根据历史数据和实时信息，预测和优化技术可以预测能源需求和供应，并通过优化调度算法实现最佳能源分配。虚拟发电厂可以通过准确的需求预测和灵活的优化调度，实现能源平衡和高效利用。
能量储存技术。能源存储技术是虚拟发电厂实现能源调度灵活性的重要手段。利用能源存储技术，虚拟发电厂可以在需求高峰期保存能源，释放储备能源，确保供电稳定。常见的能源存储技术包括电池能源存储、压缩空气能源存储、重力能源存储等。
协同控制技术。协同控制技术是实现虚拟发电厂多能源系统协同运行的核心。虚拟发电厂可以实现各种能源之间的灵活转换，通过建立多能源供应之间的协同关系和协同控制方法，提高能源利用效率和供电的可靠性。
安全技术。安全技术是虚拟发电厂运行的基本保证。它包括能源供应的安全监测、故障检测和故障隔离技术。安全技术可以通过实时监控和快速故障排除，及时发现和处理隐藏的问题，确保虚拟发电厂的运行安全。
借助Hightopo等先进的数据融合技术，虚拟电厂可以实现对分散DER的统一管理，通过可视化的界面展示，使得调度更加直观、高效。这种协调控制不仅减小了DER并网对公网的冲击，还降低了分布式发电增长带来的调度难度，使配电管理更加合理有序，系统运行更加稳定。
此外，商业型虚拟电厂更是从商业收益的角度出发，通过精准的需求预测、发电计划制定和市场竞标，实现了DER投资组合的灵活运作，这不仅提升了电力市场的竞争力，还可以为投资者带来可观的收益。
在欧美发展已经成熟
近几年来，在俄乌冲突的能源危机阴影下，欧洲多个国家陆续加大能源转型力度，虚拟电厂发展进一步提速。以德国为例，据德国伍珀塔尔研究所的最新数据，德国的能源聚合市场和灵活性市场规模约为75吉瓦，这一数字预计到2030年还会翻番。
业内人士认为，虚拟电厂在德国的迅速发展，主要受益于市场和监管双重驱动。德国政府通过制定相关政策和法规，鼓励企业和个人参与分布式能源发展，并提供相应的补贴和支持。
早在2008年，德国政府联合能源公司、咨询公司、清洁能源服务提供商、实验室等机构推出一项名为eTelligence的虚拟电厂研究项目。2012年，德国修订《可再生能源法》，引入可再生能源电力“直接销售”的要求，即批发市场直接售电，作为固定上网电价的可选替代方案。2014年《可再生能源法》再修订要求，100千瓦以上的新增可再生能源机组都必须进行直接销售，因此很多分布式新能源项目倾向于选择交由虚拟电厂运营。
政策鼓励下，众多德国虚拟电厂运营商得到快速发展。以成立于2009年的德企Next-Kraftwerke为例，2022年，其在德国、比利时、奥地利、法国、波兰、荷兰、瑞士和意大利运营的各类分散式能源单元超过1.3万个，总容量超过11吉瓦，是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一。
美国电动汽车制造商特斯拉则带来了一大重要创新：Autobidder虚拟电厂系统。其通过整合分布式能源资源和电动车辆的电池储能系统，建立“车+桩+光+储+荷+智”的新能源产业生态闭环。Autobidder不仅是电力交易数字化软件，还是虚拟电厂实时交易和控制平台，可以在车辆、电池、光伏设备等特斯拉生态系统，甚至电网中自动调度能源电力，以实现高效的资源分配和最大的商业效益。
在特斯拉的官网可以看到，特斯拉启动的虚拟电厂业务对参与用户的要求只有简单的两段：在用电前几个小时，用户会收到通知，太阳能电池尽可能提前充电，充满后才会为用户供电，并将其余的电力输出至电网。参与用户全程不需要操作，自家的太阳能电池就完成了输出过程。
加入虚拟电厂的用户，可以根据实际情况反向卖电，每向电网输送1度电可获得2美元的奖励。而在这个过程中，特斯拉、电网以及用户，三方都能获益。电网稳定性提升、虚拟电厂运营方和用户可以分得奖励，这也构成了虚拟电厂最基础的利益模型。
虚拟电厂在国内发展迅速
在国内，能源管理及虚拟电厂相关扶持政策近几年来接连出台，其中以广东深圳的虚拟电厂发展建设最为迅速。
自2022年以来，深圳出台多项政策支持虚拟电厂发展，并成立国内首家虚拟电厂管理中心。今年6月，深圳印发《深圳市支持虚拟电厂加快发展的若干措施》，拿出真金白银推动虚拟电厂全链条、全生态发展。据统计，深圳通过虚拟电厂的管理，已带动100余家企业进入相关产业链。
中国储能网查阅公开资料发现，进入2024年以来，深圳虚拟电厂管理中心已开展精准响应31次，有效解决全市负荷高峰、断面重载、主变重载等问题。深圳虚拟电厂调控管理云平台共计接入资源容量逾275万千瓦，可调容量为60万千瓦，接入资源设备总数5.5万个，接入虚拟电厂运营商近50家。
为何那么多企业愿意参与深圳虚拟电厂管理中心的电力需求响应业务？显然市场收益是最大动力。以充电场站为例，过去只能挣取服务费，如今通过参与响应还能获得一定的收益。以用户侧储能为例，由于收益渠道增加，投资商的投资回报周期缩短，又因数字化运营能力提升，平台运营成本也大大降低。
业内人士认为，用户侧储能在参与虚拟电厂调节响应时，有三方面优势，一是具有更稳定的响应容量与响应时间；二是基本不会对参与响应的用户造成用电影响；三是储能本身在投运后可以享受峰谷价差所带来的收益。
同时，不占用土地资源，无须新建输电通道，是虚拟电厂的另一大优势。以建设200兆瓦虚拟电厂为例，每年可节约标煤4.07万吨，减排二氧化碳10.8万吨、二氧化硫3261吨，节省土地资源价值约9亿~10亿元。
数据显示，到2025年，深圳计划建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，形成年度最大负荷5%的稳定调节能力，引导规模化可调用户资源主动参与系统调节，每年可减排温室气体约54万吨，有力支撑新型电力系统建设和双碳目标的顺利实现。
上市公司积极布局
据相关报告显示，2022年中国虚拟电厂项目累计装机容量约为3.7GW，占全球虚拟电厂装机总量的17.5%；预计2025年中国虚拟电厂累计装机总容量39GW，投资规模300亿元。预计2025年虚拟电厂调节电量占全社会用电量达2%，2030年将达5%；预计到2025、2030年，虚拟电厂整体的市场空间有望达到723、1961亿元，其中聚合商市场空间有望达到374、858亿元。
出于对虚拟电厂市场前景的看好，众多上市公司纷纷加快布局。如国电南瑞在虚拟电厂关键技术和市场机制方面已有多年研究，可以提供完整的虚拟电厂解决方案，拥有虚拟电厂平台、虚拟机组、调控终端等系列化成熟产品和不同类型虚拟电厂的建设经验，并突破秒级精准调频控制等虚拟电厂运营管控关键技术。目前，国电南瑞建设的虚拟电厂运营管理系统在上海、福建、江苏等地成功支撑国家电网、售电公司、负荷聚合商等，打造了多个样板工程。
国网信通参与了虚拟电厂相关示范工程建设，打造了覆盖“源网荷储充”一体化运行的虚拟电厂运营平台。该平台已接入华北辅助服务市场、天津虚拟电厂、上海虚拟电厂，参与电网调节，实现了面向企业园区、商业楼宇用户的区域能源资源优化配置。目前，国网信通的虚拟电厂业务已在天津、上海等地开展试点。
南网能源开展的能源托管、用户侧储能、光储用一体化能源站、冰（水）蓄冷等负荷优化调节设施的投资建设运营。公司完善业务矩阵，为负荷供应、负荷优化、能效提升、负荷响应等综合能源服务打下基础，推出了七个典型应用场景综合能源解决产品。
此外，国能日新提供的软件和信息技术服务，主要向新能源电站、发电集团和电网公司等主体提供新能源发电功率预测产品（包括功率预测系统及功率预测服务），未来将向电力交易、智慧储能、微电网、虚拟电厂等相关领域延伸和拓展。
虚拟电厂商业化亟需解决哪些难题？
目前，业内最为关注的问题，就是虚拟电厂能不能解决商业模式难题，从而在国内遍地开花真正落地。
自2016年以来，中国就开始探索虚拟电厂，当前仍处于初级的邀约模式阶段，大多虚拟电厂由政府有关部门、电网企业、或调度机构牵头组织，发出邀约信号，以负荷侧调节为主，各种原因导致电源侧、储能侧参与很少。
纯市场型的虚拟电厂获益主要有两种渠道，一种是提供调峰辅助服务、需求响应交易，另一种是引导其聚合的分布式电源、储能等以最优的方式参与电力市场交易。可当前的现状是，无论是参与需求响应还是辅助服务交易，受限于组织频次、资金规模，虚拟电厂的运营商难以获得可持续的收益。多数虚拟电厂仅以邀约、投标等方式参与政策性需求响应，盈利依赖于政府专项费用补贴。
虚拟电厂发展未如预期，专家认为，主要原因在以下三方面：
在政策规定方面，虚拟电厂概念内涵尚未形成权威统一认识，发展暂无全局性、系统性产业规划，存在发展速度与质量效益失衡现象；
管理规范方面，技术标准和建设运行管理规范不健全，难以满足产业规范化规模化发展需求；
市场机制方面，参与电力市场机制设计处于起步阶段，准入条件、交易品种、交易机制等还有待完善，运营商获利空间有待扩展，产业健康发展延续性不强。
从上述问题来看，虽然各地鼓励政策相继出台，虚拟电厂的示范试点项目也在如火如荼开展中，但要成为电力市场中的成熟模式将比较艰难。业内普遍认为，在实现虚拟电厂在电力现货市场的有效参与和商业化运营，探索虚拟电厂的商业化运作模式方面，还需克服诸多挑战。
业内人士表示，虚拟电厂未来的商业模式具有两方面发展趋势。一方面是运营商依托虚拟电厂业务切入用户内部，增强客户黏性，积累数据信息资源，拓展综合能源服务，打造多元业务一体化业务布局。另一方面，随着虚拟电厂规模不断提升，物联网平台将作为虚拟电厂产业运转的基本底座，进一步构建促进运营商、聚合资源主体、各类专业服务商供需对接的产业生态平台，形成“物联网平台+供需对接平台”新型平台模式。
今后几年，虚拟电厂是否能在电力现货市场发挥主流作用，业界殷切期待。
