1、什么是虛擬電廠
虛擬電廠，顧名思義就是一個虛擬化的電廠，里面的內(nèi)容不是電廠，但是起到一個電廠的作用。實際上也是如此，就是將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等元素進行集成調(diào)控，形成一個黑匣子，對外等效成一個可控的電源。
這個黑匣子，對外既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負電廠”消納系統(tǒng)的電力，起到靈活的削峰填谷等作用。
以往的電力系統(tǒng)削峰填谷，基本是通過火電廠實現(xiàn)的，根據(jù)測算，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億的電廠和配套電網(wǎng)；而通過虛擬電廠實現(xiàn)，建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)的投資只需要500-800億元。
既然這么節(jié)省，以前為什么沒有這么做？因為虛擬電廠這個黑匣子，要實現(xiàn)上述功能，需要有內(nèi)部可控的資源，比如儲能、充電樁等；需要有機制，比如電力市場交易；需要有技術，黑匣子內(nèi)部資源的控制和調(diào)度。
這些，以前都不太具備條件，現(xiàn)在基本具備了，所以沿海進展比較快。
實際上西方國家，在這塊已經(jīng)有不少案例。各國各有特點，日本和德國以儲能和分布式電源，作為虛擬電廠的主體，美國則是以可控負荷為主，規(guī)模已占尖峰負荷的5%以上。
虛擬電廠結(jié)構示意圖
2、需求側(cè)響應與虛擬電廠
虛擬電廠和需求側(cè)響應好像比較相似，本質(zhì)內(nèi)涵也比較一致。
從廣義來講，虛擬電廠是需求側(cè)響應的延伸版，需求側(cè)響應主要是削峰，主要針對用戶負荷；虛擬電廠則是削峰和填谷兼顧，源網(wǎng)荷儲都包含在內(nèi)。
虛擬電廠的響應機制，比起常規(guī)的需求側(cè)響應，要靈活迅速，一旦系統(tǒng)發(fā)生負荷缺口或者消納困難，虛擬電廠可以迅速實現(xiàn)削峰填谷，自動響應，要求和常規(guī)電廠的效果，基本一樣。
需求側(cè)響應的響應要求，相對低一些，做到自動響應的基本沒有。
虛擬電廠能夠發(fā)展，必須具備以下三種資源：分布式電源、儲能、可調(diào)節(jié)負荷。
分布式電源包括小型光伏、風電、生物質(zhì)、燃機等，當然，調(diào)度關系不屬于現(xiàn)有公用電網(wǎng)系統(tǒng)。
可調(diào)節(jié)負荷主要是一些工業(yè)、交通和空調(diào)負荷，需要考慮用戶中斷負荷的意愿、中斷量和補貼價格。據(jù)國網(wǎng)統(tǒng)計，夏季空調(diào)負荷占最大負荷約30%，其中華北、華東、華中部分省市占比達40%-50%?？照{(diào)負荷已經(jīng)成為拉大用電峰谷差、加劇電網(wǎng)高峰運行壓力的重要因素。
3、案例介紹
2020年，上海黃浦區(qū)虛擬電廠項目。迄今最大規(guī)模的一次試運行，參與樓宇超過50棟，釋放負荷約1萬千瓦。
怎么實現(xiàn)的？在用電高峰時段，系統(tǒng)對虛擬電廠區(qū)域內(nèi)，相關建筑中央空調(diào)的溫度、風量、轉(zhuǎn)速等多個特征參數(shù)，進行自動調(diào)節(jié)，且對用戶體驗影響不大。
技術層面的工作包括控制、計量、調(diào)度、交易等等，以往的能源調(diào)控顆粒度比較大，虛擬電廠針對的是設備級，而且要求自動響應的話，復雜程度就很高了。
這是基于一套“云管邊端”軟件去實現(xiàn)。
業(yè)務流程圖
這里面，不同的空調(diào)，比如中央空調(diào)，VRV空調(diào)、分散式空調(diào)，他們的控制策略和實現(xiàn)，都不一樣，現(xiàn)在的成果也都需要根據(jù)項目實踐，進一步完善。
那么，用戶怎么參與虛擬電廠項目，實現(xiàn)收益？以上海項目為例，還是在系統(tǒng)平臺上，負荷集成商進行競價。三級的架構，平臺、負荷集成商、用戶。
補貼價格根據(jù)響應時間，也是有區(qū)分。用戶在30分鐘之內(nèi)進行削峰，給你的補貼就是3倍的價格（有一個基準值），30分鐘到2小時之間是2倍，時間更長就更低。
補貼的來源，目前主要是來源于各省的跨省區(qū)可再生能源電力現(xiàn)貨交易購電差價的盈余部分，所以還是有一些制約，很多省份還沒有開始現(xiàn)貨交易。
國外的典型虛擬電廠，德國Next Kraftwerke公司的項目，實現(xiàn)了對4000多個分布式發(fā)電設備的管理，也包括一部分可調(diào)節(jié)負荷，2019年底已經(jīng)實現(xiàn)對跨5個國家7000多個分布式能源和可調(diào)負荷的管理，總規(guī)模接近300萬千瓦。
2009年成立的Next Kraftwerke公司員工總數(shù)不超過200人，銷售收入4億歐元左右，交易電量140GWh，業(yè)績非常突出。
Next Kraftwerke某區(qū)域虛擬電廠聚合資源
主要通過幾方面獲得效益，一是光伏、風電等邊際成本較低的電源，參與市場化交易獲利，二是生物質(zhì)、燃機等調(diào)節(jié)性能較好的電源，參與調(diào)頻獲利，三是調(diào)節(jié)分布式電源和可控負荷，利用峰谷差在電力市場獲利。
這樣的案例，對于資源協(xié)調(diào)和聚集能力，要求是非常高的。源網(wǎng)荷儲資源的特征，如何與電力市場的商務模式銜接，怎么及時響應，高效控制，都是很大的課題。
4、國內(nèi)發(fā)展的趨勢與判斷
虛擬電廠一定是個大趨勢，是未來高滲透新能源下的電力系統(tǒng)必然產(chǎn)物，但是推廣的速度還是要看如下幾個方面：
一是盈利模式?？缡^(qū)可再生能源現(xiàn)貨交易購電差價盈余作為資金池，只是當前權宜之計，還是要形成商業(yè)模式，且不是那種被動的補貼模式：虛擬電廠使得電網(wǎng)、電廠投資減少了，就去找他們出錢。
這種模式很難推廣，不好核定，沒人愿意出錢，需要形成市場化行為，電力市場里面，有人愿意買單，自然不愁沒人主動去做。
二是場景延伸。例如充電樁站用這樣的元素，能否充分融合進來，充電樁可調(diào)節(jié)性能很強，對時間和舒適度要求不高，發(fā)展體量很大，需要統(tǒng)籌規(guī)劃。
現(xiàn)在很多案例，都是以空調(diào)負荷為主，受到到很多制約，單個樓宇空調(diào)需求響應項目改造投資較大，但可調(diào)負荷有限，性價比不高，難以回收投資。
三是成本問題。目前虛擬電廠平臺、終端成本還是很高的，自控、信息設備都很花錢，如何優(yōu)化成本，對于案例的市場化復制，也是至關重要的。
