近年來，隨著風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性可再生能源在電力系統(tǒng)中占比不斷攀升，電力系統(tǒng)固有的“剛性”調(diào)節(jié)能力面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

今年4月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《指導(dǎo)意見》）指出，“隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)和電力市場建設(shè)的加快推進(jìn)，虛擬電廠的發(fā)展條件日益成熟、作用日益顯著、需求日益增長?！薄霸谙到y(tǒng)運(yùn)行方面，可提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等多種調(diào)節(jié)服務(wù)?！?/p>

虛擬電廠作為一種創(chuàng)新性的資源聚合與協(xié)調(diào)管理模式，通過數(shù)字智能技術(shù)整合海量、分散、異構(gòu)的靈活性資源，能夠構(gòu)建起可集中響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令的“虛擬”實(shí)體，正日益成為優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、增強(qiáng)系統(tǒng)韌性的關(guān)鍵解決方案。

01

虛擬電廠的調(diào)節(jié)價(jià)值日益凸顯

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要依賴大型火電機(jī)組、抽水蓄能電站等提供調(diào)頻、調(diào)峰等調(diào)節(jié)能力，然而，在能源轉(zhuǎn)型加速期，這一模式遭遇諸多瓶頸。

其一，調(diào)節(jié)速度不足，大型機(jī)組爬坡速率相對有限，難以匹配風(fēng)光功率的分鐘級(jí)甚至秒級(jí)劇烈波動(dòng)。其二，調(diào)節(jié)容量受限，系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源總量相對固定，難以滿足新能源高占比下日益增長的靈活性需求。其三，調(diào)節(jié)成本攀升、頻繁啟停加劇機(jī)組損耗，推高系統(tǒng)整體運(yùn)行成本。其四，時(shí)空分布不均，調(diào)節(jié)資源分布與新能源出力、負(fù)荷中心在時(shí)空上往往不匹配。

那么相比于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，虛擬電廠的核心價(jià)值是什么？

上海交通大學(xué)教授劉東簡要指出，虛擬電廠充分利用分布式資源的聚合能力，使得其能夠在總體上表現(xiàn)出穩(wěn)定的出力，從而參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，滿足電力系統(tǒng)功率平衡的需求。

具體而言，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的進(jìn)程中，虛擬電廠將海量、分散的分布式能源資源，如可調(diào)節(jié)負(fù)荷、分布式儲(chǔ)能、分布式電源等，通過先進(jìn)的信息通信技術(shù)和智能控制算法整合為一。這種聚合模式釋放出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)單一調(diào)節(jié)設(shè)施的巨大調(diào)節(jié)容量，為電網(wǎng)提供了前所未有的削峰填谷潛力。

尤為關(guān)鍵的是，虛擬電廠賦予了電力系統(tǒng)卓越的快速響應(yīng)能力，大量可中斷負(fù)荷和儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在接收到調(diào)控指令后的秒級(jí)至分鐘級(jí)時(shí)間內(nèi)迅速作出反應(yīng)，或降低用電需求，或釋放存儲(chǔ)能量。這種“即插即用”的靈活性，使虛擬電廠成為提供快速調(diào)頻和爬坡能力等關(guān)鍵輔助服務(wù)的寶貴資源，極大地增強(qiáng)了電網(wǎng)應(yīng)對可再生能源出力波動(dòng)和突發(fā)故障的韌性，保障了系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定。

在優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性方面，虛擬電廠通過高效調(diào)用用戶側(cè)資源的響應(yīng)潛力，有效優(yōu)化了調(diào)節(jié)成本。這種基于需求響應(yīng)的調(diào)節(jié)方式，通常比投資新建昂貴的調(diào)峰電源（如燃?xì)廨啓C(jī)）或調(diào)用運(yùn)行成本高昂的傳統(tǒng)機(jī)組（如燃油機(jī)組）進(jìn)行調(diào)節(jié)更具經(jīng)濟(jì)效益。

可以說，虛擬電廠挖掘了用戶側(cè)資源的“沉睡價(jià)值”，以更低的邊際成本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平衡。

更進(jìn)一步，虛擬電廠實(shí)現(xiàn)了源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)的深度協(xié)同。它并非簡單的資源疊加，而是基于實(shí)時(shí)電網(wǎng)狀態(tài)、電價(jià)信號(hào)、資源可用性和網(wǎng)絡(luò)約束信息，在局部區(qū)域乃至更廣范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度，顯著提升整體電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率與可靠性。

在實(shí)踐方面，當(dāng)前全國已有多地對虛擬電廠進(jìn)行了有益嘗試。

面對近3年用電負(fù)荷年均增長超12%的壓力，武漢啟動(dòng)虛擬電廠建設(shè)并已接入大量可靈活調(diào)節(jié)的資源，這些資源匯聚起來，最大調(diào)節(jié)能力已超過55.7萬千瓦。例如，蔚來能源已將其在武漢的約30個(gè)充換電站接入，可提供高達(dá)1.8萬千瓦的靈活調(diào)節(jié)能力。

“用電高峰時(shí)，我們就可以利用虛擬電廠削峰填谷保用電。”據(jù)國網(wǎng)武漢供電公司營銷運(yùn)營中心負(fù)管室主管彭伊伊介紹，虛擬電廠能有效減輕電網(wǎng)瞬時(shí)壓力，降低停電風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)對企業(yè)而言，如果愿意配合調(diào)整用電錯(cuò)峰生產(chǎn)，就能獲得實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼?！坝械钠髽I(yè)一天獲得的錯(cuò)峰補(bǔ)貼就能超過萬元?！?/p>

與此同時(shí)，虛擬電廠正在各地發(fā)揮關(guān)鍵作用。

上海市發(fā)展和改革委員會(huì)副主任朱明林此前曾指出，上海這樣一個(gè)用能總量大、對外依存度高的超大型城市，更加需要發(fā)展虛擬電廠來聚沙成塔，推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)高效互動(dòng)，有效破解資源瓶頸和保供調(diào)峰矛盾，有力支撐城市能源安全低碳轉(zhuǎn)型。

記者獲悉，截至2025年5月，國網(wǎng)上海市電力公司已實(shí)現(xiàn)37家虛擬電廠運(yùn)營商接入，完成資源接入3692戶，申報(bào)可調(diào)節(jié)容量123.16萬千瓦，最大調(diào)用能力達(dá)70.43萬千瓦，容量相當(dāng)于28萬戶居民用電負(fù)荷。

作為東部沿海地區(qū)首個(gè)新能源裝機(jī)過億的省份，山東省打造了國內(nèi)首個(gè)現(xiàn)貨市場模式下的省級(jí)虛擬電廠服務(wù)中心，正全面塑造虛擬電廠發(fā)展的“齊魯樣板”。2024年4月，隨著《山東電力市場規(guī)則（試行）》出臺(tái)，虛擬電廠在當(dāng)?shù)乇幻鞔_賦予獨(dú)立市場主體地位，可參與電能量市場、輔助服務(wù)市場和需求響應(yīng)。緊接著，山東省的虛擬電廠市場主體迎來爆發(fā)式增長，從2024年首批8家到2025年4月的20家，聚合容量274.8萬千瓦、調(diào)節(jié)能力55萬千瓦。

國網(wǎng)湖北省電力有限公司數(shù)據(jù)顯示，2024年，湖北虛擬電廠參與調(diào)峰（填谷）輔助服務(wù)市場交易28次，累計(jì)調(diào)節(jié)電量3001.48萬千瓦時(shí)，這些電力可供上萬戶家庭用一年。目前，湖北電力調(diào)控中心累計(jì)接入虛擬電廠35家，共接入用戶2248戶，可調(diào)資源包括電動(dòng)汽車充電樁、鐵塔基站、空調(diào)、工業(yè)負(fù)荷等20余類，總體報(bào)裝容量2057.68萬千瓦，累計(jì)驗(yàn)證雙向調(diào)節(jié)能力253.69萬千瓦，接入及調(diào)節(jié)規(guī)模全國領(lǐng)先。

02

優(yōu)化調(diào)節(jié)能力關(guān)鍵在于技術(shù)創(chuàng)新

虛擬電廠的核心競爭力，在于能否像傳統(tǒng)電廠一樣“聽話”。

早在2023年5月，深圳虛擬電廠首次基于5G專用切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠參與南方區(qū)域調(diào)頻技術(shù)驗(yàn)證，其將分散的充電樁、空調(diào)、儲(chǔ)能設(shè)備整合為“虛擬機(jī)組”，在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，1秒內(nèi)完成本地頻率變化監(jiān)視和功率調(diào)節(jié)?！邦A(yù)計(jì)2025年底可常態(tài)化參與南方區(qū)域調(diào)頻市場。”南方電網(wǎng)科學(xué)研究院新型電力系統(tǒng)研究所一級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理趙文猛表示。

《指導(dǎo)意見》提出，加強(qiáng)虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)應(yīng)用。開展虛擬電廠資源聚合、調(diào)節(jié)能力、智慧調(diào)控、交易輔助決策、安全穩(wěn)定及評(píng)估檢測等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推進(jìn)智能量測與通信技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，支撐實(shí)現(xiàn)分散資源廣泛感知、精準(zhǔn)響應(yīng)、高速互聯(lián)，持續(xù)提升虛擬電廠調(diào)節(jié)性能和運(yùn)行控制水平。

虛擬電廠實(shí)現(xiàn)高效調(diào)節(jié)能力優(yōu)化，高度依賴一系列核心技術(shù)的融合與突破。

資源精準(zhǔn)感知與動(dòng)態(tài)建模技術(shù)解決了分布式資源“看不見、控不準(zhǔn)”的難題，為精細(xì)化調(diào)度奠定數(shù)據(jù)基石。依托廣域部署的智能量測裝置、物聯(lián)網(wǎng)傳感器，該技術(shù)可實(shí)時(shí)采集海量分散資源的運(yùn)行狀態(tài)、物理特性及環(huán)境參數(shù)。通過大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法對資源的可調(diào)潛力、響應(yīng)行為進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測與建模，構(gòu)建動(dòng)態(tài)更新的“資源畫像”。

多時(shí)空尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度則像決策中樞，采用“集中優(yōu)化+邊緣自治”的分層架構(gòu)，基于負(fù)荷、新能源預(yù)測及市場電價(jià)，利用高級(jí)優(yōu)化算法制定最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃，最大化市場收益并滿足電網(wǎng)約束。

此外，安全可靠通信與信息交互技術(shù)則通過高速、低延時(shí)、高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)海量資源與控制中心、電網(wǎng)調(diào)度的雙向?qū)崟r(shí)連接，并應(yīng)用加密認(rèn)證、區(qū)塊鏈等技術(shù)，確保指令傳輸?shù)陌踩院陀脩魯?shù)據(jù)的隱私保護(hù)。

值得一提的是，目前虛擬電廠技術(shù)還開發(fā)支持參與多類型電力市場的交易決策模型，為公平透明的市場定價(jià)和結(jié)算提供依據(jù)。

記者了解到，由深圳虛擬電廠管理中心和南方電網(wǎng)科研院系統(tǒng)所聯(lián)合研發(fā)的虛擬電廠調(diào)控管理云平臺(tái)及“瀚?！毕盗袊a(chǎn)化自主可控產(chǎn)品，能夠覆蓋加密芯片、安全通信模組、智能終端和測試裝置，解決了虛擬電廠并網(wǎng)的多項(xiàng)技術(shù)難題，為虛擬電廠技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用提供了一體化解決方案。

在上海，虛擬電廠可控制樓宇空調(diào)的秒級(jí)響應(yīng)。據(jù)國家電網(wǎng)公司消息，近日，國網(wǎng)上海浦東供電公司和營服中心通過上海市虛擬電廠運(yùn)管平臺(tái)向上海電力大學(xué)虛擬電廠運(yùn)營平臺(tái)下發(fā)削峰指令，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，校園內(nèi)2棟樓的空調(diào)相應(yīng)調(diào)整了溫度和風(fēng)速，并在50秒內(nèi)降低了約300千瓦的空調(diào)負(fù)荷。本次虛擬電廠響應(yīng)測試持續(xù)1小時(shí)，參與測試的辦公室和教室內(nèi)平均溫度僅上升1.5攝氏度，樓內(nèi)師生無任何不適感受。

“目前校區(qū)樓宇空調(diào)已具備秒級(jí)精準(zhǔn)響應(yīng)的能力?！眹W(wǎng)上海浦東供電公司工作人員介紹，“我們自主研發(fā)的虛擬電廠多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度模型可以將負(fù)荷指令分解為各空調(diào)機(jī)組的水溫、風(fēng)速調(diào)節(jié)指令，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)校區(qū)988臺(tái)多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組在10秒內(nèi)完成相應(yīng)操作，以80%以上的精準(zhǔn)度來匹配電網(wǎng)的削峰填谷需求。”

技術(shù)突破，標(biāo)準(zhǔn)先行。

《指導(dǎo)意見》提出，推動(dòng)虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)，建立健全虛擬電廠全環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)體系。加快推動(dòng)虛擬電廠聚合響應(yīng)、并網(wǎng)調(diào)控、智能計(jì)量、數(shù)據(jù)交互、安全防護(hù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)、編制與發(fā)布。對行業(yè)亟需但標(biāo)準(zhǔn)尚未覆蓋的領(lǐng)域，應(yīng)通過技術(shù)指引等政策性文件先行規(guī)范。結(jié)合發(fā)展實(shí)際修訂已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)中的不適應(yīng)條款，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的適用性。

針對現(xiàn)有虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范缺失的現(xiàn)狀，南方電網(wǎng)公司成立了新型電力系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)資源靈活調(diào)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作組，發(fā)布了南方電網(wǎng)虛擬電廠領(lǐng)域首個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合南網(wǎng)總調(diào)編制《南方電網(wǎng)虛擬電廠并網(wǎng)調(diào)度服務(wù)手冊》《南方電網(wǎng)虛擬電廠并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議》等系列規(guī)范性文件，這些標(biāo)準(zhǔn)方案明確統(tǒng)一了資源接入?yún)f(xié)議與調(diào)度規(guī)則，能夠有效推動(dòng)分散資源聚合發(fā)力。

03

因地制宜破解瓶頸問題

盡管當(dāng)前已步入發(fā)展快車道，但虛擬電廠在充分發(fā)揮調(diào)節(jié)能力優(yōu)化潛力方面仍存瓶頸，如何深入了解用戶端的負(fù)荷特性、生產(chǎn)計(jì)劃和用電設(shè)備，以及如何優(yōu)化負(fù)荷分類、組合和運(yùn)營以實(shí)現(xiàn)最大化收益，這些都是行業(yè)需要解決的問題。

資源聚合廣度與深度不足也是當(dāng)前虛擬電廠優(yōu)化調(diào)節(jié)能力需要發(fā)力的一大方向。當(dāng)前大量具備調(diào)節(jié)潛力的分布式資源，尤其是中小型工商業(yè)負(fù)荷、戶用儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等資源的接入，面臨技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、成本、用戶意愿等多重壁壘；對于已接入資源，虛擬電廠的實(shí)際可調(diào)用率、響應(yīng)可靠性和持續(xù)性也有待提高，其中特性差異大、通信協(xié)議多樣、響應(yīng)行為復(fù)雜等問題更是對平臺(tái)技術(shù)提出了極高要求。

此外，虛擬電廠的完善之路還存在精準(zhǔn)感知與預(yù)測、協(xié)同控制與優(yōu)化、信息安全與信任機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，而且當(dāng)前各地相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系尚未統(tǒng)一，在資源接入、通信協(xié)議、信息模型、交互接口、性能測試、安全防護(hù)等方面缺乏全國統(tǒng)一、行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，制約了不同虛擬電廠間、虛擬電廠與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)間的互聯(lián)互通和資源大規(guī)模跨域流動(dòng)共享。

“當(dāng)前，我國虛擬電廠在優(yōu)化調(diào)節(jié)能力方面已取得顯著進(jìn)展，但仍處于發(fā)展的關(guān)鍵成長期，面臨著機(jī)制、技術(shù)、市場、規(guī)模等多重挑戰(zhàn)。未來發(fā)展的核心在于，以健全的市場機(jī)制為核心驅(qū)動(dòng)力，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為互聯(lián)基礎(chǔ)，以持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新為關(guān)鍵支撐，以創(chuàng)新的商業(yè)模式為活力源泉，最終實(shí)現(xiàn)分布式靈活性資源調(diào)節(jié)能力在廣度、深度和價(jià)值上的全面躍升?！睒I(yè)內(nèi)專家指出。

在《指導(dǎo)意見》及相關(guān)政策文件的規(guī)劃引導(dǎo)下，各責(zé)任主體還需協(xié)同發(fā)力，充分釋放虛擬電廠優(yōu)化電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的巨大潛力。

我國幅員遼闊、資源分布復(fù)雜，因地制宜開展虛擬電廠的建設(shè)尤為重要。

對此，《指導(dǎo)意見》提出，積極推動(dòng)虛擬電廠因地制宜發(fā)展，省級(jí)主管部門要結(jié)合本地區(qū)實(shí)際制定虛擬電廠發(fā)展方案，在發(fā)展規(guī)模、業(yè)務(wù)類型、運(yùn)營模式、技術(shù)要求等方面作出安排，針對省級(jí)、地市級(jí)電力調(diào)節(jié)需要，培育不同特點(diǎn)的虛擬電廠主體，完善虛擬電廠發(fā)展體系，圍繞聚合分散電力資源、增強(qiáng)靈活調(diào)節(jié)能力、減小供電缺口、促進(jìn)新能源消納等場景加快推進(jìn)虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展。

同時(shí)，技術(shù)的發(fā)展離不開產(chǎn)業(yè)的支撐，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院副院長郭琦認(rèn)為，應(yīng)持續(xù)開展虛擬電廠技術(shù)攻關(guān)，聯(lián)合各方力量，深度融合信息技術(shù)、新能源、高端裝備、新能源汽車、綠色環(huán)保5大新興產(chǎn)業(yè)，和人工智能、未來網(wǎng)絡(luò)、新型儲(chǔ)能3大未來產(chǎn)業(yè)，打造虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈、價(jià)值鏈，共建虛擬電廠百花齊放的生態(tài)，引領(lǐng)數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)鏈提質(zhì)升級(jí)，激活新質(zhì)生產(chǎn)力。

可以預(yù)見，隨著政策環(huán)境的持續(xù)完善、關(guān)鍵技術(shù)的加速突破、市場機(jī)制的日益成熟以及商業(yè)模式的不斷創(chuàng)新，虛擬電廠必將從“示范盆景”成長為支撐新型電力系統(tǒng)安全、高效、低碳、靈活運(yùn)行的“參天大樹”。其構(gòu)建的這張無形而強(qiáng)大的“柔性調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)”，將成為保障能源轉(zhuǎn)型平穩(wěn)推進(jìn)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)不可或缺的核心基礎(chǔ)設(shè)施，為構(gòu)建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟(jì)高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)貢獻(xiàn)至關(guān)重要的調(diào)節(jié)力量。虛擬電廠的發(fā)展，標(biāo)志著電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷一場深刻的柔性化、智能化革命，其深遠(yuǎn)影響或?qū)⒅厮芪磥砟茉锤窬帧?/p>