通常人们一提到电厂，联想到的都是钢筋、水泥筑成的高大烟囱和大坝。有这么一座不同寻常的发电厂，它不建厂房、不烧煤、不烧气，却能“发电”。
日前，国家电投深圳能源（000027）发展有限公司（以下简称“深圳能源”）的虚拟电厂平台参与电力现货市场，获得平均度电0.274元的收益，成为国内首个调度用户负荷参与电力现货市场并盈利的虚拟电厂。
什么是虚拟电厂？虚拟电厂的电从哪里来？虚拟电厂参与电力市场对行业有哪些利好？
何为虚拟电厂
所谓虚拟电厂就是一个虚拟化的电厂，通过连接聚合商、微电网，将相对分散的源、网、荷、储等元素进行集成调控，构造一个大型“充电宝”，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。
例如，在电力供应紧张时段，虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、储能等用电资源，降低用电功率。
冀北电力交易中心总经理王宣元表示，所谓“虚拟”，体现在它并不具有实体存在的电厂形式，却真有一个电厂的功能，而且是远超传统实体电厂的功能，因为它打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。它是互联网+源网荷储售服一体化（即电源、电网、负荷、储能、销售、服务的聚合体）的清洁智慧能源管理系统，是对多种分布式能源进行聚合、优化控制和管理，为电网提供调频、调峰等辅助服务，并能够参与电力市场交易的技术和商业模式。
虚拟电厂自21世纪初在德国、英国、西班牙、法国、丹麦等欧洲国家开始兴起，同期北美推进相同内涵的“电力需求响应”。中国同时采用这两个概念，一般认为虚拟电厂的概念包含需求响应。目前虚拟电厂理论和实践在发达国家已成熟，各国各有侧重，其中美国以可控负荷为主，规模已超3000万千瓦，占尖峰负荷的4%以上；以德国为代表的欧洲国家则以分布式电源为主；日本以用户侧储能和分布式电源为主，计划到2030年超过2500万千瓦；澳大利亚以用户侧储能为主，特斯拉公司在南澳建成了号称世界上最大的以电池组为支撑的虚拟电厂。
“十三五 ”期间，江苏、上海、河北、广东等地也相继开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点。如国内首个虚拟电厂“国网冀北虚拟电厂示范工程”在2019年12月11日投入运行。该示范工程一期实时接入与控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三地。
应运而生
众所周知，人们平常用的电是瞬时平衡的，也就是说，你用多少，电厂就要发多少。就像一个天平，一端是用户，一端是电厂，让它平衡的支架就是电网。
电厂每天都持续在发电，而用电的需求总是一会儿高一会儿低，白天需要的电多，晚上需要的电少，夏天需要的电多，冬天需要的电少。随着经济社会的发展，城市电网峰谷差变得越来越大，但若一味通过扩建电厂来满足尖峰时段的用电需求，便会在用电低谷期产生巨大浪费。
如何更经济、更高效地减小峰谷差成为城市电网难题。
分层分区弹性平衡的虚拟电厂由此应运而生。针对减小峰谷差这一难题，从用户端入手，与愿意参与其中的用电客户约定好时间，用电低谷期多用电、高峰期少用电，虽然没有建起真的电厂，但虚拟电厂可以合力完成“削峰填谷”的电网调节任务。
相较于真实的电厂来说，虚拟电厂可以理解为一个电力服务的“管家”角色，不仅具备电厂的功能，甚至远超实体电厂。虚拟电厂的系统对外既可以作为“正电厂”向系统供电，也可以作为“负电厂”消纳系统的电力，可以灵活地削峰填谷，打破传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。
如何运作
业内人士认为，从某种意义上讲，虚拟电厂是一个中心化的“大电厂”，将各种分布式的能源通过各种储能装置组织起来，通过双向控制，将各种配电网单位联合起来，以智能算法和科学调度，盘活了以前那些沉淀资源。
虚拟电厂与虚拟VR技术、虚拟数字人不同，虽然挂靠“虚拟”二字，但在电网系统中干的事却一点都不“虚拟”，甚至超越了传统电厂。
如2021年5月5日至6日，国家电网在上海开展了国内首次基于虚拟电厂技术的电力需求响应行动，仅仅一个小时的测试，就能产生15万千瓦时的电量。在这次测试中，累计调节电网负荷56.2万千瓦，消纳清洁能源电量123.6万千瓦时，减少碳排放量约336吨。
用户怎么参与虚拟电厂项目，实现收益？以上海项目为例，还是在系统平台上，负荷集成商进行竞价。三级的架构，平台、负荷集成商、用户。
补贴价格根据响应时间也有区分。用户在30分钟之内进行削峰，给你的补贴就是3倍的价格（有一个基准值），30分钟到2小时之间是2倍，时间越长就越低。
补贴的来源，目前主要是跨省区可再生能源电力现货交易购电差价的盈余部分，所以还是有一些制约，很多省份还没有开始现货交易。
此外，早在2019年，深圳供电局就主动承担了南网第一批“灯塔项目”中的“基于海量分布式资源聚合的虚拟电厂高级应用分析平台开发”，将虚拟电厂作为用户侧资源高效利用的平台。以建设200兆瓦虚拟电厂为例，每年可节约标煤4.07万吨，减排二氧化碳10.8万吨、二氧化硫3261吨，节省深圳土地资源价值约9亿至10亿元。
作为上线前的实战演练，此次虚拟电厂平台试运行充分检验了平台功能的完整性和稳定性，为平台正式运行奠定了良好基础。其间，深圳供电局通过该平台向10余家用户发起电网调峰需求，国家电投深圳能源售电公司代理的深圳地铁集团站点、深圳水务集团笔架山水厂参与响应。随后，深圳地铁、深圳水务在保证正常安全生产的前提下，按照计划精准调节用电负荷共计3000千瓦，相当于2000户家庭的空调用电。
值得一提的是，为使虚拟电厂平台有更多的适用场景，此次深圳供电局还验证了该平台准实时调控功能。负荷侧资源在接到该局调度下发的紧急调控需求后，10分钟内负荷功率即下调至目标值。这是深圳虚拟电厂平台的亮点，表示虚拟电厂可以像常规电厂一样，为电网提供备用辅助服务。
随着国家对清洁能源和新兴技术的大力推动，虚拟电厂将成为智能电网和能源互联网中重要的能源聚合形式。
在虚拟电厂的控制下，对电网供需侧平衡起到了重要作用，大大缓解了高峰用电的紧张，起到削峰填谷的作用。工厂、企业用户，未来居民也可以参与到虚拟电厂的价值创造中。居民家里的空调、冰箱，大楼的电锅炉、充电桩等都可以交给虚拟电厂“托管”，通过无线通信技术，让“电力管家”充分挖掘客户的用电、能耗、能效数据信息并实现能源的灵活配置，既提升了企业、居民的用电体验，也实现了用户、系统、技术和商业模式多赢。
因此，电力公司需要依赖于虚拟发电厂技术来掌控市场。
上述业内人士认为，发展虚拟电厂，不仅可以提高电网安全保障水平，还可以促进新能源消纳，同时大大提升系统调节能力，降低“三弃”电量。此外，还可以节约电厂和电网投资，以往的电力系统削峰填谷，基本是通过火电厂实现的。根据测算，满足5%的峰值负荷可能需要投资4000亿的电厂和配套电网；而通过虚拟电厂实现，建设、运营、激励等环节的投资只需要500亿-800亿元。
（编辑：王星）
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