虚拟电厂

随着世界能源紧缺、环境污染等问题的日益突出，分布式电源( distributed generator， dg)以其可靠、经济、灵活、环保的特点而被越来越多的国家所采用。然而，尽管dg优点突出，但仍存在诸多问题。首先，dg容量小、数量大、分布不均，使得单机接入成本高，对系统操作员常不可见乃至管理困难；其次，dg的接入给电网的稳定运行带来了许多技术难题，如潮流改变、线路阻塞、电压闪变、谐波影响等;再次，目前“安装即忘记(fit and-forget)”的dg操作方式以及电力市场容量的限制亦更加阻碍了dg的大规模并网。

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2017年10月，由国网冀北电力公司和中国电科院组成的专家团队代表中国向国际电工技术委员会（iec）提交了提案。经过激烈竞争于今年获批正式立项，成为iec在虚拟电厂领域首批国际标准。

2018年9月21日，从国家电网公司获悉，由其主导发起的两项“虚拟电厂”标准获得国际电工委员会（iec）批准立项，成为全球这一领域首批国际标准，填补了行业空白。

从整个世界范围来看，虚拟电厂的研究和实施主要集中于欧洲和北美。根据派克研究公司(pike research)公布的数据，截至2009年底，全球虚拟电厂总容量为19·4 gw；截至2011年底，全球虚拟电厂总容量增至55·6 gw。然而，欧洲与美国虚拟电厂的应用形式有着显著的不同，欧洲各国的虚拟电厂亦各具特色。欧洲现己实施的虚拟电厂项目，如欧盟虚拟燃料电池电厂(virtual fuel cell power plant，vfcpp)项目、荷兰基于功率匹配器的虚拟电厂项目、欧盟fenix(flexible electricity network tointegrate expected)项目以及德国专业型虚拟电厂(professional vpp， provipp)试点项目，主要针对实现dg可靠并网和电力市场运营的目标考虑而来，dg占据der的主要成分;而美国的虚拟电厂主要基于需求响应计划发展而来，兼顾考虑可再生能源的利用，因此可控负荷占据主要成分。因此，尽管虚拟电厂的概念己提出十余年之久，但对于虚拟电厂的框架尚无统一的定义。

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“虚拟电厂”解决电力危机的思路还体现在对电力供求形势的极大适应性。中国作为全球发电大国，电力供应规模已经达到相当水平。因此如果把困扰着我们的“电荒”问题完全归结为发电规模，显然是不合适的。 高耗能一直是我国经济生活中一个严峻的问题。据相关统计，中国单位gdp的耗电量为世界平均水平的3·8倍，韩国的3·1倍，日本的11倍。能源利用效率低，资源浪费严重无疑是造成电力紧缺的症结之一。能耗高的另一面就是节电潜力大，中国的高耗能设备应用较多，照明设备、锅炉、制冷空调等都有待提高效率。据测算，中国终端用电设备的总节电潜力约为2000亿千瓦时。国家发改委的节能规划要求，到2020年，中国每万元国内生产总值耗能要由2002年的2·68吨标准煤降到1·54吨标准煤，形成节能能力14亿吨标准煤，其中很大一部分需要通过节电来完成。

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协调控制技术

智能计量技术

信息通信技术

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虚拟电厂最具吸引力的功能在于能够聚合der参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。

商业型虚拟电厂是从商业收益角度考虑的虚拟电厂，是der投资组合的一种灵活表述。其基本功能是基于用户需求、负荷预测和发电潜力预测，制定最优发电计划，并参与市场竞标。商业型虚拟电厂不考虑虚拟电厂对配电网的影响，并以与传统发电厂相同的方式将der加入电力市场。

商业型虚拟电厂投资组合中的每个der向其递交运行参数、边际成本等信息。将这些输入数据整合后创建唯一配置文件，它代表了投资组合中所有der的联合容量。结合市场情报，商业型虚拟电厂将优化投资组合的潜在收益，制定发电计划，并同传统发电厂一起参与市场竞标。一旦竞标取得市场授权，商业型虚拟电厂与电力交易中心和远期市场签订合同，并向技术型虚拟电厂提交der发电计划表和运行成本信息。

技术型虚拟电厂是从系统管理角度考虑的虚拟电厂，考虑der聚合对本地网络的实时影响，并代表投资组合的成本和运行特性。技术型虚拟电厂提供的服务和功能包括为dso提供系统管理、为tso提供系统平衡和辅助服务。

本地网络中，der运行参数、发电计划、市场竞价等信息由商业型虚拟电厂提供。技术型虚拟电厂整合商业型虚拟电厂提供数据以及网络信息(拓扑结构、限制条件等)，计算本地系统中每个der可作出的贡献，形成技术型虚拟电厂成本和运行特性。技术型虚拟电厂的成本及运行特性同传统发电厂一起由tso进行评估，一旦得到技术确认，技术型虚拟电厂将控制der执行发电计划。

当然，虚拟电厂并非完全适合中国电力工业的现状，针对中国实际情况，对未来开展虚拟电厂提出以下几点建议。

1)鼓励用户积极参与虚拟电厂。虚拟电厂在中国还是一个崭新的概念，用户及dg所有者对其知之甚少。然而，虚拟电厂的实施需要用户及大量私有dg的支持，这就要求相关部门积极宣传参与虚拟电厂的益处，并制定一系列的鼓励机制，从而在不同地区建立虚拟电厂试点项目。

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2025年3月25日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》。到2027年，虚拟电厂建设运行管理机制成熟规范，参与电力市场的机制健全完善，全国虚拟电厂调节能力达到2000万千瓦以上。到2030年，虚拟电厂应用场景进一步拓展，各类商业模式创新发展，全国虚拟电厂调节能力达到5000万千瓦以上。