建设新型能源强省，虚拟电厂蓄势待发

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党的二十大报告指出，加强能源产供储销体系建设。省委十届三次全会提出，到2035年，建成新型能源强省。

在实现“双碳”目标的背景下，推动能源转型，以新能源为主体的新型电力系统加速构建。其中，提升电力系统灵活调节能力、实现分布式能源低成本并网、充分消纳清洁能源发电量的虚拟电厂，正受到越来越多的关注。今年以来，已有10余省份出台文件，加紧相关布局。

2019年底，冀北虚拟电厂建成投运我国首个以市场化方式运营的虚拟电厂示范工程，截至目前，已在线连续提供调峰服务超过4800小时，累计增发新能源电量3701万千瓦时。此外，河北南网也在分步推进虚拟电厂建设，雄安虚拟电厂运营平台已部署上线。

什么是虚拟电厂？河北建设新型能源强省，虚拟电厂在其中扮演怎样的角色？

■ 看不见的电力“智能管家”

在张家口沽源县西南山区，一排排白色的风力发电机依山势而建，巨大的叶片迎风转动，生产出源源不断的清洁电能。

这里是莲花滩风电场，眼前的风景背后，还有一座“看不见的”虚拟电厂，正为这座服役10余年的老牌风电场带来新活力。

2019年12月11日，冀北虚拟电厂建成投运我国首个以市场化方式运营的虚拟电厂示范工程，莲花滩风电场接入其中，当月发电指标就提升了5个百分点，实现单机发电能力和利润的提升。

“风电存在波动性，比如秋冬季的夜间是风电大发期，但此时的电网处于负荷低谷期，用电需求小，因此有弃风弃电的情况发生。”国网冀北电力有限公司科技创新部主任王宣元介绍，虚拟电厂能够聚合各类型分散资源，包括亿万电力用户，让富余风电有处可去，缓解由调峰困难引起的弃风限电，实现风电的多发增发。

2022年11月1日0时起，张家口正式进入供暖季。张家口宣和科技煤改电供热站安排下属3个蓄热站，共计14.3兆瓦容量的电采暖，每天0时到早8时准时开机，利用弃风电量加热电锅炉，再将热力输送到千家万户。

“加入虚拟电厂，通过电热联动，我们优化生产工序，合理安排设备负荷投入，14.3兆瓦总功率中，8兆瓦用于直接供热，6.3兆瓦用于储蓄热能满足白天供热需要。利用夜间的低谷电能进行生产，能在不改变供热质量的基础上降低成本。”供热站相关负责人表示。

在类似的场景中，虚拟电厂不同于传统意义上的实体发电厂，更像是电力的“智能管家”，通过发挥削峰填谷的作用，提升电力系统的整体运行效益。

究竟什么是虚拟电厂？

王宣元介绍，虚拟电厂是聚合优化“网源荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式，在传统电网物理架构上，依托互联网和现代信息通信技术，聚合分布式电源、储能、负荷等尚未纳入电网现有调控范围的各类分散资源，与系统进行协同优化运行控制和市场交易，实现电源侧的多能互补、负荷侧的双向互动、储能的灵活调剂，对电网提供调峰、调频、备用等辅助服务。

虚拟电厂可以很“大”。依托先进的信息技术，它可跨地域运行。冀北虚拟电厂累计聚合张家口、秦皇岛、承德、廊坊、唐山等冀北5市和北京市蓄热式电采暖、智慧楼宇、可调节工商业等11类可调节资源，总容量 35.8万千瓦，最大调节能力20.4万千瓦。

虚拟电厂也可以很“小”。未来，一个社区、一所学校都可能设置自己的虚拟电厂，将空调、电动汽车或是光伏发电板等纳入其中管理。

国网秦皇岛供电公司营销大楼是一栋位于海港区的10层建筑，也是一栋经过现代化智能改造的办公楼宇。通过虚拟电厂用户端APP，管理者能轻松实现对大楼用电的能源托管。

打开虚拟电厂APP，不仅能实时监控大楼用电情况，还能远程控制大楼办公室照明开关、预设空调温度等。不仅如此，大楼依托虚拟电厂智能管控平台，实时与电力系统柔性互动，实现灵活连续调节。

“比如，在不影响办公体感舒适度的情况下，在夏季电网用电高峰时段适当降低空调温度，减少用电负荷；在冬季电网低谷时段启动空调，提升用电负荷，并获得一定的市场贡献收益。”相关负责人表示。

■ 拓展新型商业模式

目前，我国多地已开展虚拟电厂试点工作。在河北，除冀北虚拟电厂外，河北南网也在分步推进虚拟电厂建设，雄安虚拟电厂运营平台已于去年底部署上线。

为什么虚拟电厂受到越来越多的关注？

国网河北省电力有限公司电力科学研究院正高级工程师马瑞分析，随着光伏、风电等新能源的快速发展，当前，传统的集群调控服务技术已经不再适用于新型电力系统稳定经济运行的要求，开展聚合优化“源网荷”清洁发展的灵活性聚合调控技术研究，已成为行业重点突破方向。

具体来说，可以从“源侧”与“荷侧”两个角度入手，理解“聚合”“优化”两个关键词。

源侧，即发电侧。近年来，河北立足资源禀赋优势，大力推进风电、光伏等新能源开发利用。截至今年8月底，全省风光电总装机6109.6万千瓦，居全国首位。而新能源的波动性、随机性和反调峰性，给电力系统安全运行带来新的挑战。

“比如光伏发电，分布较为分散，且受天气因素影响并不稳定，所以不能用传统调控火电厂的方式，解决其并网消纳的难题。”马瑞说。

他进一步说明，以河北南网为例，当前，夏冬季负荷高峰的“双高”特征，以及高比例可再生能源、高比例电力电子装备的“双峰”特征愈加明显，现有统调电厂可调资源难以满足电网调峰填谷需求。而虚拟电厂能将用户侧、非统调电厂、微电网、生物质发电、余热发电等各类型资源有效聚合，释放出巨大的可调节能量空间。

荷侧，即用户侧。一条工厂里的生产线、一台居民家中的空调，都是电力系统的参与者，目前，大量用户侧可调节资源尚未纳入电力系统可调控范围。将数量多、体量小、总量大的用户侧资源进一步挖掘整合，虚拟电厂将实现聚沙成塔的价值增值。

聚合起源侧与荷侧的大量可调控灵活资源后，如何进行“源荷互动”，实现电力系统运行的优化？虚拟电厂带来了可交易的新型市场机制和商业模式。

“以往提到电力交易，参与的主要是发电企业，如火电厂和大水电机组。但在虚拟电厂里，工厂生产线、电锅炉，甚至是居民楼、充电桩等用户侧资源，都可以化身为一个个微型发电机，参与电力市场交易。”马瑞解释。

他介绍，河北电科院联合有关高校为此开展了一系列基础研究，正在依托中国电工技术学会能源智慧化专业委员会制定相关标准。

在负荷高峰的时候，增加发电机的出力，在负荷低谷的时候，减少发电机出力，解决电能发、供、用瞬时平衡的难题，并为用户带来相应的调峰辅助服务费用。在冀北虚拟电厂两年多的实践中，已经有了不少这样的成功案例。

“比如有的工厂车间，原来一天内各时段开机数量较平均，用电负荷相对均匀。接入虚拟电厂后，则可事先将生产负荷进行调整，用电高峰时段少开机甚至不开机。这样不仅不影响生产，还能享受到低谷电价，并得到一笔调峰费用。”王宣元介绍。

据了解，国网冀北电力的虚拟电厂自2019年起参与华北（京津唐）调峰辅助服务市场运营。目前，京津唐的辅助服务市场主要针对低谷新能源调峰，一般在每年11月到次年的4月开展，每天开展11个小时。截至目前，冀北虚拟电厂已在线连续提供调峰服务超过4800小时，累计增发新能源电量3701万千瓦时。从收益来看，虚拟电厂运营商和用户总收益达673.70万元，平均度电收益182元/兆瓦时。

■ 巨大市场潜力仍待深挖

省委十届三次全会提出，到2035年，建成新型能源强省。

“建设新型能源强省，虚拟电厂大有可为。”马瑞表示，发展虚拟电厂，河北有着自身的独特优势。“一方面，河北的新能源产业基础良好；另一方面，在河北推动工业转型升级的过程中，虚拟电厂能为部分高耗能产业发展提供新的路径。此外，京津冀协同发展还能为河北带来广阔的市场发展空间。”

看到虚拟电厂巨大市场潜力的同时，业内也普遍认为，目前我国的虚拟电厂发展仍处于概念验证阶段。对此，马瑞也表示认同，“推动虚拟电厂由‘概念’转向‘落地’，确实还面临诸多挑战。”

日前，省发改委印发通知，进一步完善河北南网工商业及其他用户分时电价政策。通知规定，平段电价按市场交易购电价格或电网代理购电平均上网价格执行，高峰和低谷时段用电价格在平段电价基础上分别上下浮动70%；尖峰时段用电价格在高峰电价基础上上浮20%。

新的电价政策将于12月1日起开始执行，马瑞认为，这对河北南网发展虚拟电厂来说，无疑是一利好消息。

“电价是影响虚拟电厂盈利能力的重要因素之一，峰谷电价差越大，用户购买辅助服务和需求侧响应的激励也就越大，越能带动虚拟电厂用户参与电网削峰填谷，获得更多收益。”马瑞表示，虚拟电厂构建了综合能源服务商、辅助服务供应商等新兴市场主体广泛参与的新型商业模式，想要可持续发展，需要在交易中实现盈利，探索多方共赢的新业态。

今年5月，省发展改革委印发《河北省“十四五”新型储能发展规划》提出，到2025年，全省布局建设新型储能规模400万千瓦以上，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，具备规模化商业化应用条件。

规划还明确，加快推动源网荷储融合建设，鼓励电网企业联合社会资本建设以大规模共享储能为支撑的区域性虚拟电厂。

“储能系统可以看作大型充电宝，能实现能量的搬移，是电力交易中的关键一环。”马瑞表示，虚拟电厂通过储能系统，能更有效地对新能源进行集成调控。此外，储能还可更好地让虚拟电厂参与峰谷电价差的套利，增强虚拟电厂的盈利能力。“目前储能行业投资成本仍然相对较高，我国新型储能技术尚处于从示范应用进入商业化运用的探索阶段，想要推动虚拟电厂加速落地，离不开储能行业的进一步发展。”

作为我国最早开始以市场化方式运营的虚拟电厂，冀北虚拟电厂运营近3年积累的经验，给行业规模化发展带来了哪些启示？

王宣元从四个方面进行了总结，首先是要进一步完善政策机制和标准体系，包括完善负荷侧（配电侧）资源纳入新型电力系统的体系设计，完善参与市场类型、准入、机制、商业模式的设计，以及完善标准和管理体系等。

“除了政策机制的鼓励引导，技术的不断优化才是推动虚拟电厂规模化发展的关键。”王宣元建议，应持续优化虚拟电厂核心技术，推进产业链高质量发展。

此外，她还提到了加强网络和信息安全体系建设。“冀北虚拟电厂采用的是公有云加专属服务器模式。虚拟电厂是近用户的，在用户数众多的情况下，如何保证系统网络和信息安全是一个重要课题。”

最后，王宣元表示，为了引导虚拟电厂行业的健康可持续发展，还应将其纳入新兴业务整体布局，避免聚合平台不良竞争，引导行业健康可持续发展。

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政策助推，虚拟电厂发展提速

虚拟电厂正在受到越来越多的关注。目前除河北外，江苏、上海、广东等地都已陆续开展虚拟电厂试点工作。近两年，从国家到地方，一系列相关政策出台，进一步助推了行业发展。

今年初，国家发展改革委和国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》，在实施智慧能源示范工程、完善电力辅助服务市场机制等方面，对发展虚拟电厂提出明确规划，包括开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范等内容。

8月，科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，提出建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂。

从地方层面来看，已有10余省份相继出台有关文件，加紧布局虚拟电厂，有的已提出具体实施方案。

北京市在去年出台了《北京市关于加快建设全球数字经济标杆城市的实施方案》，提出加快推广分布式能源云网解决方案，发展“虚拟电厂”“负荷聚合商”等新业态。

今年该市又在《北京市“十四五”时期能源发展规划》中明确，提高电力需求侧响应能力。发挥电力在能源互联网中的纽带作用，挖掘需求响应资源，聚集大型商务楼宇、电动汽车和储能设施等资源，建设虚拟电厂。

上海市仅在今年就在《上海市瞄准新赛道促进绿色低碳产业发展行动方案（2022—2025年）》《上海市数字经济发展“十四五”规划》《上海市碳达峰实施方案》《上海市能源电力领域碳达峰实施方案》等多个文件中，对虚拟电厂建设进行了部署。

今年6月，山西省能源局印发《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，对建立现货背景下的虚拟电厂市场化运营机制提出了具体实施方案，包括虚拟电厂的建设内容、建设与入市流程、退出方式等多方面内容。

此外，广州、深圳、杭州、成都等地，也已分别制定政策，推进虚拟电厂落地。

值得注意的是，在各有关方面发布的相关规划及实施方案中，基本都关注到了储能产业的发展。

国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出，到2025年，新型储能装机容量达到3000万千瓦以上。到2030年，抽水蓄能电站装机容量达到1.2亿千瓦左右，省级电网基本具备5%以上的尖峰负荷响应能力。

在新型储能发展方面，还有多个省份制定了具体规划。

浙江省发展改革委、能源局研究编制《浙江省“十四五”新型储能发展规划》，并遴选出浙江省“十四五”第一批新型储能示范项目。示范项目共34个，包括4个电源侧储能项目、20个电网侧储能项目和10个用户侧储能项目。

《江苏省“十四五”新型储能发展实施方案》提出，完善适应新型储能发展的电力市场体系，探索建立独立储能作为新型市场主体参与中长期和现货市场交易机制。

内蒙古印发《关于加快推动新型储能发展的实施意见》，着力推动新型储能示范应用与技术创新，建立健全配套体制机制，加快推动自治区新型储能产业规模化高质量发展。意见提出，到2025年，建成并网新型储能装机规模达到500万千瓦以上。

文/河北日报记者 常方圆