安科瑞虞佳豪
近两年，虚拟电厂颇受能源行业热捧，多个省份、企业加速布局相关项目。其中，上海虚拟电厂参与的负荷类型最多；山东虚拟电厂既可参与辅助服务，也可参与日前现货交易；广东开启需求响应市场化交易；山西率先出台虚拟电厂建设和运营管理实施方案，并围绕现货市场修订细化虚拟电厂市场化运营规则，为虚拟电厂实现商业运行探索盈利模式。目前，山西正推动两批合计10个虚拟电厂试点项目，累计可调节容量达400兆瓦。
“山西已初步建成中长期‘电力交易+电力现货+辅助服务+零售市场’协同较完整的电力市场体系，也率先在全国实现电力现货市场的不间断运行。”山西省能源局副局长侯秉让在论坛期间表示。
另外，为解决虚拟电厂运行机制的“灵魂”问题，深圳市成立虚拟电厂管理中心，负责虚拟电厂管理平台的建设和日常运行维护，并建立虚拟电厂日常运行的管理制度，组织开展虚拟电厂用户注册、资源接入、调试管理、调度运行、响应监测和效果评估等工作。同时，深圳市发改委还明确，加快推动分布式光伏、用户侧储能、V2G 等分布式能源接入虚拟电厂集中管理等工作。
企业层面，除国家能源集团、国家电投、国网综能服务集团、国网信通等央企布局虚拟电厂外，天合光能、奥特迅、朗新科技、金智科技、远光软件等民企也加速进入赛道，与虚拟电厂相关的5G技术深化应用、能源工业云网等均在加速探索研究。
虚拟电厂本身并不发电，而是将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合起来，加入电网调度，实现有效削峰填谷。与此同时，还可以提供调频、调压、备用等电力辅助服务，增强电网安全性。
在电力资源持续紧张的当下，数智化手段能否为电力系统提供全新助力？答案当然是肯定的，虚拟电厂就在这一背景下乘势而起。通俗来说，虚拟电厂就是虚拟化的发电厂，它并不具备实体发电厂(如火力发电厂)本身 ，而是一种管理模式或者说是一套系统，其核心思想就是把各类分散可调电源和负荷汇聚起来，通过数字化的手段形成一个虚拟的“电厂”来做统一的管理和调度，同时作为主体参与电力市场。
目前国内电力系统投资呈现出高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征，但也暴露出绿色能源在极端天气或突发灾害下持续供应能力不足的问题。例如四川水电占比高，电源多能互补性不强，在2022年极端高温下产生了电力系统结构性问题。
“虚拟电厂本身并不‘虚’，作为能源智慧化的关键技术，虚拟电厂应用前景广泛。无论是在海外还是国内，虚拟电厂都还很年轻，是传统电力行业的新蓝海。”巨丰投资首席投资顾问张翠霞说。
东吴证券研报称，根据国家电网的测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元，而通过虚拟电厂仅需投资500亿元至600亿元，虚拟电厂的成本仅为火电厂的1/8至1/7。
不过，作为一种新兴模式，虚拟电厂在国内目前尚处于初步发展阶段，大范围推广还面临诸多挑战。当前国内虚拟电厂试点的多为负荷型虚拟电厂，冀北试点的虚拟电厂为国内鲜有的源网荷储一体化虚拟电厂试点。
一位电力行业资深人士对记者表示，虚拟电厂目前面临的主要难点是尚未形成完善的盈利模式，行业还处于发展初期，相关规则制定还有待摸索完善。只有形成一套成熟的市场机制，才能吸引更多投资者入局。
虚拟电厂，能否支撑泛在电力物联网重新起飞？
自2016年2月以来,我国开始逐步推动能源互联网建设,并先后在全国开展试点,建设效果未能满足预期。缺乏配套的商业模式使得各方资本在实际投资过程中缺乏积极性。
2018年3月，由国网冀北电力制定的IEC标准虚拟电厂《用例》提案获批正式立项，这是国家电网在虚拟电厂国际标准编制领域的里程碑突破。国网冀北电力将通过制定虚拟电厂国际标准，推动相关科研和技术的发展，探索在促进清洁消纳等技术领域的冀北方案。
2019年1月,国家电网公司进一步提出“三型两网”发展战略目标,旨在建立智能电网与泛在电力物联网有机联合的国际能源互联网企业。泛在电力物联网建设背景强调建设各级电网协调发展、状态感知、信息处理的坚强智能电网和泛在电力物联网,发挥电网在能源汇集、传输、转换中的枢纽作用,促进清洁低碳发展,促进供需对接,提高系统灵活性。
虚拟电厂的核心在于聚合与通信。分布式电源、分布式储能、可控负荷、充电桩等不同类型的分布式资源就像是“沙”，通过虚拟电厂技术，这些“沙”被聚拢利用、整合协同，形成巨大的“宝藏”。
一般而言，虚拟电厂为新型电力系统提供平衡服务，而非简单的电能量，其本质是一种市场化管理模式，可通过价格进行电力供需风险管理。虚拟电厂作为一种利用市场激励规则,通过优化、协调和控制等手段,聚合分布式能源参与电力市场与电力系统运行的运营模式,将是促进分布式能源与大电网友好协调优化,促进电力系统清洁化的有效途径之一。
以上内容节选自微信公众号：数智锐角《深圳经验，趟出了一条电力物联网大道》，作者不二。
泛在电力物联网、能源物联网与虚拟电厂
泛在电力物联网的建设为能源互联网构建提供了有力支撑,也为虚拟电厂建设与实施提供了技术驱动力。某种程度上来讲，虚拟电厂是泛在电力物联网的具体形式和基本单元。
安科瑞电气多年来一直深耕企业微电网能效管理，根据泛在电力物联网建设要求，在企业微电网“源-网-荷-储-充”各个环节加大研发投入，从AcrelEMS企业微电网能效管理系统从1.0逐渐迭代到3.0，实现企业微电网的需求管理和负荷管理，结合物联网、大数据技术，可实现企业电网电力监控、能耗统计、负荷预测、照明控制、主要负荷监控、充电桩运营管理、光伏发电监控、储能管理、需求响应等功能，提高企业配电和用电智能化，帮助企业实现用电可靠、安全、节约、有序用电，AcrelEMS可以作为虚拟电厂的子系统，促进虚拟电厂的快速发展。
图1 AcrelEMS企业微电网能效管理系统
AcrelEMS企业微电网能效管理系统
① 配电监控
AcrelEMS对企业高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、接点温度进行实时监测和控制，监测企业微电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高企业供电可靠性。
图2 配电监控
② 光伏发电监控
监测企业分布式光伏电站运行情况，包括逆变器运行数据、光伏发电效率分析、发电量及收益统计以及光伏发电功率控制。
图3 光伏发电监控
③ 储能管理
监测储能系统（EMS）、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)运行模式、控制策略，监测电池电流、温度、SOC/SOH，检测直流系统绝缘状况，并根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，降低企业用电成本。
图4 储能系统监控
④ 功率预测
系统基于历史负荷数据，结合天气因素、企业生产计划等，预测企业下个周期的功率需求和光伏发电功率曲线，为企业提前安排能源计划、申报需求响应提供数据支持。
图5 发电功率预测
⑤ 能耗分析
采集企业电、水、燃气等能源消耗，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为企业制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。
图6 能耗分析功能
⑥ 照明控制
智能照明控制功能可以根据企业情况实现定时控制、光照感应控制、场景控制、调光控制等，并结合红外传感器、超声波传感器，实现人来灯亮、人走灯灭，并可以根据系统的控制策略实现集中控制，为企业节约照明能耗。
图7 照明控制功能
⑦ 充电桩管理
监测企业充电桩的运行状态，提供充电桩收费管理和状态监测功能，并根据企业负荷率变化和需求侧管理平台指令调节充电桩功率，有序用电，并响应上级平台的功率需求。
图8 充电桩管理
⑧ 需求响应
根据企业负荷波动数据，再结合上级平台的调度指令，决定以何种方式参与电网需求响应，平台可通过给储能系统下发控制策略，调整充发电时间。平台在需求响应时间段调整可控负荷功率，停止给可中断负荷供电，并且可以根据企业可控负荷数据制定需求响应控制策略，实现一键响应。
企业微电网能效管理系统硬件设备
安科瑞具备能源互联网“云-边-端”的产品生态系统，终端设备包括智能网关、高低压配电综合保护和监测产品、电能质量在线监测装置、电能质量治理、分项计量、照明控制、新能源充电桩、电气消防类解决方案等，可以为企业微电网能效系统提供一站式服务能力。
结束语
从能源互联网概念提出，到泛在电力物联网兴盛一时，再到虚拟电厂走向火爆，能源领域亟需更进一步的数智化发展。如今，随着新型电力系统建设推进，虚拟电厂有望迎来快速发展，随之企业侧的能源数字化也将迎来新一轮的高潮。