虛擬電廠“削峰填谷”的優勢 中國智能電網行業投資前景

• 黃江 2023年12月7日 來源：東方財富 260 9
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當前，全球能源行業正加速從化石燃料轉向可再生能源，而全球電力需求居高不下，新能源發電的間歇性對電力系統的靈活性和平衡能力提出更高要求。對此，虛擬電廠“削峰填谷”的優勢凸顯。

“虛擬電廠”是一種通過先進信息通信技術和軟件系統，實現DG、儲能系統、可控負荷、電動汽車等DER的聚合和協調優化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。“虛擬”表明其并非一般的實體機組電廠，而是由大量散布資源的“發電”能力聚合所形成。“電廠”指其能夠向系統提供常規電廠所能提供的電能量或者輔助服務。

當前，全球能源行業正加速從化石燃料轉向可再生能源，而全球電力需求居高不下，新能源發電的間歇性對電力系統的靈活性和平衡能力提出更高要求。對此，虛擬電廠“削峰填谷”的優勢凸顯。

例如，傳統的能源供應系統容易受到天氣、設備故障等因素影響，導致能源供應中斷和能源價格波動。虛擬電廠通過整合多種能源資源，可以更好地應對這些挑戰，提高能源系統的可靠性和韌性;另外，由于大型發電廠和長距離輸電線路導致大量能源損耗和環境污染，而虛擬電廠將分散的能源資源整合起來，可以更加靈活地滿足能源需求;還可以通過儲能設備將多余的能源儲存起來，提高能源利用率。

國家能源局2022年新能源發展數據表明，2022年新增光伏中的58%是分布式光伏。虛擬電廠一方面可以向這些分布式發電提供更好的市場機會，另一方面將其納入虛擬發電單元承擔市場義務，可以提升系統的安全穩定運行水平。

虛擬電廠的發展潛力和局限性

去年年中開始，“虛擬電廠”或“需求側管理”這一概念在國內電力市場再度走高。

區別于熱電廠、水力發電設施等常規電廠，“虛擬電廠”更類似于一個由各個環節組成的電力系統“緩沖器”，通過各類通信和監測技術，將多地的分布式新能源、儲能設施、用電負荷乃至電力汽車等連接成一個系統，對系統內部的用電情況進行協調和優化，對整體電網系統起到“削峰填谷”的作用。

虛擬電廠熱度走高的背景是電網需求峰谷差逐漸擴大，高峰用電時刻電力供應局部緊張情況不時出現。如果一味通過擴建電廠來滿足尖峰時刻的用電需求，則會在用電低谷期產生巨大浪費，新型電力系統需要挖掘負荷側調節能力來應對發、用電實時平衡。此外，風光等可再生能源大規模裝機并網后，其高波動性和間歇性也為傳統電網帶來消納和穩定性等方面的挑戰，同樣帶來了更多的削峰填谷的需求。

2022年7月，全球能源互聯網發展合作組織發布的《中國虛擬電廠發展前景和商業模式分析》指出，國內虛擬電廠整體仍處于發展初期，政策機制仍不健全，具體項目以研究示范為主，且由政府主導、電網實施。

此前有業內人士指出，當前國內虛擬電廠產業歷經了數年的發展，仍存在用戶側負荷及發電側資源參與意愿不強、電網側業務布局和主導發展力度較弱、監管體系和市場機制不完善以及產業鏈標準規范和商業模式不太明朗等問題。而目前虛擬電廠企業的商業模式尚不清晰，要想實現盈利也存在較大難度。

根據中研普華研究院《2023-2028年中國智能電網行業發展分析與投資前景預測報告》顯示：

國際上早期在推動需求側管理方面有三種模式，其一是政府主導模式，由政府拿出資金補貼需求響應工作的開展;第二種是電力公司主導模式，由電力公司出資購買需求側相應服務;第三種是第三方管理模式，由社會資本成立服務公司，聚合用戶參與需求響應項目。

我國虛擬電廠項目多數處于第一階段，隨著現貨市場的發展，虛擬電廠正迎來新的機遇期，部分地方的現貨市場已經將虛擬電廠納入電力市場交易。

國家能源集團首個虛擬電廠

近日，國家能源集團首個虛擬電廠主體工程“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學儲能電站”進入全面建設階段。

“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學儲能電站”是國家能源集團2022年十大科技攻關項目“以集中式儲能電站為主體的高可靠高靈活新型虛擬電廠關鍵技術研究與工程示范”主體工程，也是浙江省“十四五”第一批電網側新型儲能示范項目。該項目針對虛擬電廠“集中+分布式”資源協同出力置信度提升這一科學問題進行攻關，通過資源優化配置、協同調度、商業模式、綜合評價、示范工程建設等關鍵技術研究，聚合周邊分布式資源和可控負荷，建成整體規模不低于200MW的新型虛擬電廠，最終實現平抑新能源電網波動，促進可再生能源消納，為電力系統提供容量支撐及輔助服務。

項目建成后預計每年可提高清潔能源消納4.8億千瓦時，減少碳排放38萬噸，同時可為浙江電網提供快速靈活的調頻、調峰、備用、黑啟動、需求響應等多種電力輔助服務，對優化浙江電源電網結構、建設新型電力系統具有積極意義。

電力系統體制機制的變革亟待推動，同時，虛擬電廠雖然在新型電力系統構建中具有重要價值，但其在相關配套政策、市場機制以及技術要求等方面均還有待完善，要跳出固有思路，從更高維度來看待新型電力系統的建設。

“虛擬電廠”建設要跳出慣性思維

隨著電網需求峰谷差逐漸擴大，高峰用電時刻電力供應局部緊張情況不時出現，虛擬電廠熱度逐漸走高。據了解，虛擬電廠在支撐電力需求響應方面，可在供電負荷高的時間段，自動發起需求響應指令，通知參與響應的用電戶調節負荷。與會專家指出，目前我國虛擬電廠建設處于初期階段，這一概念仍有諸多局限性。

華北電力大學電氣與電子工程學院教授王鵬介紹，我國虛擬電廠的發展模式分為三個階段，即邀約型階段、市場型階段、自主調度型階段。“目前，我國虛擬電廠項目多數處于第一階段，隨著現貨市場的發展，虛擬電廠正迎來新的機遇期，部分地方的現貨市場已經將虛擬電廠納入電力市場交易。”

國內虛擬電廠產業歷經數年發展，仍存在用戶側負荷及發電側資源參與意愿不強、電網側業務布局和主導發展力度較弱、監管體系和市場機制不完善等問題。對此，中國社會科學院工業經濟研究所能源經濟室主任朱彤認為，在能源轉型背景下談虛擬電廠這個概念有很多局限性，虛擬電廠概念出現在上世紀九十年代末，因此它適用于當時的數量和規模。隨著大量分布式電源的出現，未來電力系統本身不可能是大的集中系統。如果從市場層面來看這個問題，聚合商是一個更為合適的概念。

對此，中國能源研究會學術顧問吳吟指出，在推進虛擬電廠建設過程中，一方面要跳出慣性思維，以全新的視角整體謀劃適應用戶中心時代的新型電力系統;另一方面要回到現實中，堅持先立后破，在地方政府積極性高、具備條件的局部地區搞試點，先把新的系統立起來，再逐步向外擴展。

今年“五一”期間，山東電力現貨市場出現連續22小時的負電價，打破了國內電力現貨市場的負電價持續時間紀錄。這一事件反映了電力行業在能源快速轉型時期保持長期健康發展所面臨的新挑戰，需要社會各界認真反思，協調好市場化改革和能源轉型，確保社會經濟發展所需要的安全、綠色和可負擔的電力供應。

“負電價”往往出現在電力市場上供遠大于求的時期。與一般商品不同，電力一旦被生產出來，就必須被用掉，或者存儲起來。否則多余的電力將打破電力系統的平衡態勢，影響系統的供電安全與穩定運行。

隨著電力低碳轉型的深入，以風光為代表的可再生能源滲透率不斷提高，負電價也會逐漸成為電力市場上的常客。由于可再生能源的邊際發電成本幾乎為零，且往往得到各種政策補貼，因此在風光充足的時期往往以低價、甚至負電價來確保生產的電力得以上網。而火電則由于短期啟停成本很高，往往不要錢，甚至賠錢買需求，保持出力狀態。

虛擬電廠與電力交易是AI在電力領域的最佳落地場景。虛擬電廠協調控制技術要聯通源網荷儲多個環節的調整，并要做出對于發電量、用電量、電價等多個數據的判斷，AI的接入有望極大的提升分析效率和準度。

相對于傳統電力能源生態系統，虛擬電廠的能源生態系統出現了明顯變化，發電、輸電、配電、用電界限相互交叉，同時兼具生產者與消費者的角色，根據需求可以改變身份特征。

“聚合”和“通信”是虛擬電廠的核心，與AI匹配性強。建設虛擬電廠可分為兩大關鍵信息化技術：即協調控制、信息通信技術。其中，協調控制技術要聯通源網荷儲多個環節的調整，并要做出對于發電量、用電量、電價等多個數據的判斷，AI的接入有望極大提升分析效率和準度。另一方面，主要影響B端用電水平的虛擬電廠對于電網整體穩定性影響較小、數據相比C端更容易授權用于訓練，有望率先接入大模型應用。

電力系統的發展正經歷清潔化、電氣化和智能化等一系列轉型，需求側資源的潛力和價值亟待挖掘，其作用也正從傳統的削峰填谷，擴展到靈活調節電力負荷、促進新能源消納等方面。

目前，國內虛擬電廠/需求側響應產業發展仍處于相對初級的階段。多位與會專家提出，新型電力系統用戶側需求側資源的發展已經是必然趨勢，但產業要發展，也需要推動電力系統體制機制的變革，同時也要跳出原有的固有思路，從更高維度的視角來看待新型電力系統的建設。

《2023-2028年中國智能電網行業發展分析與投資前景預測報告》由中研普華研究院撰寫，更多虛擬電廠行業相關信息，請看本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態，對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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