虚拟电厂 - 多用户仪表-母线槽监控装置-机房动环监控系统-蓄电池在线监测-开关柜无线测温-工厂能耗管理系统-安科瑞数据中心能效管理事业部

虚拟电厂

发展现状
功能作用
系统构成
运行方式

（1）国外虚拟电厂发展现状

21 世纪初，欧美多国已关注虚拟电厂，在虚拟电厂聚合资源方面类型丰富且各国各有侧重，包括了电源侧、负荷侧和储能侧等各类资源。其中，欧洲各国侧重分布式电源+储能，北美侧重可控负荷，澳大利亚以用户侧储能为主，日本以用户侧储能+分布式电源为主。

德国的虚拟电厂已完全商业化，由于《可再生能源法》规定了可再生能源发电直接销售的要求，德国的虚拟电厂运营商可以在批发市场销售 100kW 以上中型可再生能源电厂产出的电量，并在日前市场优化其售电。目前，德国虚拟电厂主要有三类运营商：1)独立虚拟电厂运营商。这类运营商不隶属于传统客户的电力供应商。它们也可以作为电力供应商(主要是装机在 100kW 以上的大客户)成为平衡责任方。2)大型电力公司(跨国、地区和市级企业)。将自己的发电资源以及可能的负荷用户和发电机组聚合到虚拟电厂当中，作为电力公司，也是平衡责任方。3)新型市场参与者，特别是小规模分布式能源资源的制造商，它们主要将其用户的资源聚合到虚拟电厂当中。

美国的虚拟电厂以聚焦可控负荷的需求响应为主，其原因主要有两点：1)美国拥有众多直接连接到用电侧的分布式太阳能(5.780, 0.01,0.17%)资源。2)美国存在众多竞争性电力市场，电力批发与零售市场相较于欧洲更为活跃，与用户端联系紧密。截至 2020 年底，北美建成投运的虚拟电厂装机规模约 1000MW，其中大部分在美国，预计到2029 年，北美虚拟电厂市场规模将达到 8600MW。目前美国虚拟电厂试点项目数量超过20 个，分布在14个联邦州。主要包括居民社区、工商业园区、分布式光伏、储能设施和电动汽车。美国的虚拟电厂市场呈一超三强格局，各有侧重差异发展：特斯拉为美国虚拟电厂龙头，深耕加州市场，利用机器学习技术整合优化家庭电池和工业发电两类虚拟电厂。AutoGrid 则注重平台服务，不运营自有虚拟电厂，Stem利用 AI 优化能源利用，Sunrun 则注重住宅能源市场。澳大利亚虚拟电厂聚合资源以用户侧储能为主，目前虚拟电厂可以参与紧急频率控制辅助服务市场和电能量市场，主要提供频率控制

辅助服务。

澳大利亚分布式能源发展势头强劲，各州政府相继推出大力发展家庭储能电池计划。澳大利亚能源市场运营商（AEMO）牵头组织 2019 年 7 月到 2021 年 6 月进行为期两年的虚拟电厂参与电力市场试点运行示范项目，试点运行虚拟电厂在前四个月参与了 6 个频率控制辅助服务，以及在 2019 年 9 月 13 日至 2020 年 1 月 12 日期间，参与了五起需要虚拟发电厂干预的重大事件。示范项目运行结果表明由家用太阳能发电系统和电池储能组合得到的虚拟电厂可以为参与

用户带来更多收益，同时有助于电力系统的安全稳定运行。

日本将广义虚拟电厂的概念和范畴定义为 ERAB（EnergyResource Aggregation Business）商业模式，ERAB 商业模式主要有三大类交易产品：为售电企业提供“正瓦特”，为售电企业提供“负瓦特”，为系统运营商提供“正瓦特或负瓦特”。虚拟电厂具有提供电力供给、备用服务和平衡服务三大基本功能，并分别在批发市场、容量市场和辅助市场实现其价值。日本推广 VPP/DR 的重点集中在居民住宅、办公大楼、工厂、商业设施、学校、医院等公用事业部门以及电动汽车等七大领域，“光伏+储能”为主要形式。

（2）国内虚拟电厂发展现状

国内虚拟电厂的发展可分为三个阶段，分别为邀约型、市场型以及跨空间自主调度型。我国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段，项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，尚未到商业化阶

段，呈现以下 4 个特点：

1）相关政策框架仍需进一步完善，亟需制定国家和省级专门政策；

2）项目开发总体上仍处于试点和示范阶段，且在省级范围内缺乏统一的虚拟电厂平台；

3）大多数虚拟电厂试点已实现用户用能监测的初步目标，但实现

虚拟电厂的优化调度和对分布式能源的闭环控制的项目仍然稀缺；

4）商业盈利模式尚未明晰，仍在探索阶段，目前主要通过价格补偿和政策引导来参与市场。

广东、江苏、浙江和上海等经济发达地区主要通过聚合充电桩、商业体等负荷端资源，积极参与需求侧响应。而在冀北等其他地区，主要的虚拟电厂模式则是聚合发电侧、储能装置和可控负荷等多种资源的综合型虚拟电厂。其原因在于基于城市功能区不同应用场景，负荷类型、通用能源需求、能源典型配置的对应关系不同，虚拟电厂建设需因地制宜，基于现有电力市场与需求侧响应市场开展。国网冀北虚拟电厂是国内首个虚拟电厂试点项目，于 2019 年 12

月建成投运。该工程实时接入并控制了蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等资源。翼北虚拟电厂项目可以提供实时、柔性、连续的能量调节，增强了系统调节能力，参与调峰辅助服务有效促进京津唐电网在低谷时段的新能源消纳。2019 年起，冀北虚拟电厂全程参与华北(京津唐)调峰市场出清。已在线连续提供调峰服务超过 5225 小时，累计增发新能源电量 3747 万千瓦时。资源总容量 358MW，最大调节能力 204MW，2022

年已响应最大调节功率为 154MW，最大调节速率 15.7MW/min （占额定有功功率的 4.4%），调节性能良好。

上海是全国最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一。在工商业用电比例极高的情况下，构建了以商业楼宇为主的调度-交易-运营一体化虚拟电厂运营体系，实现了虚拟电厂直接参与电力市场交易和调度系统优化调控，主要应用场景包括商业楼宇能源管理、削峰填谷等。截至 2023 年 3 月底，上海市级平台已接入 12 家虚拟电厂，初步形成1000MW 发电能力。所涵盖资源类型包括工商业楼宇、冷热电三联供能源站、电动汽车充换电站、动力照明、铁塔基站分布式储能等。试点项目包括黄浦区商业建筑需求侧管理示范项目等，黄浦区约 50%商业建筑接入虚拟电厂平台，响应资源约 60MW。上海虚拟电厂目标为消纳能力达到地区最高负荷的 5%，以保障电网的安全稳定运行。目前上海虚拟电厂实现了对负荷资源的监测，但尚未实现对负荷资源的在线自动控制，且总体规模相对于电网负荷规模仍旧较小，还需通过不断培育负荷聚合商、接入用户可控资源，以扩大虚拟电厂规模。

深圳虚拟电厂管理中心于 2022 年 8 月 26 日成立，是国内首家虚拟电厂管理中心。其平台采用“互联网+5G+智能网关”的先进通信技术，打通了电网调度系统与聚合商平台接口，实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，可满足电网调度对聚合商平台实时调节指令、在线实时监控等技术要求，为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应，实现电网削峰填谷提供坚强技术保障。目前，深圳区域的虚拟电厂已基本具备实体电厂功能，开始常态化参与电网调节业务，帮助电网在负荷尖峰时段减轻负担，提升用户用电可靠性、稳定性。深圳虚拟电厂平台已成功接入了 14 家聚合商，接入装机容量约为 87 万千瓦（相当于约 9 万户家庭的用电报装容量，接近一座大型煤电厂的装机容量），其中分布式光伏容量为 21 万千瓦。预计到2025 年，深圳将建成具备 100 万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，逐步实现年度最大负荷 5%左右的稳定调节目标。

城市中市有大量的工商业企业用电负荷资源、可调节负荷、电动汽车充电站以及储能资源，具有巨大的削峰填谷潜力。在电源侧，虚拟电厂可以提供海量分布式电源精益化管理手段，促进新能源消纳；在电网侧，虚拟电厂可以为电网提供调频调峰服务、负荷备用服务等，提高电网安全运行水平；在用户侧，电力用户通过参与需求响应，用能效率大幅提升，在降低电费的同时，还可以获取需求响应收益。虚拟电厂可以有效消纳新能源光伏发电的过剩产能。风电和光伏发电的波动性、随机性、反调峰特性、极热无风、晚峰无光等问题，储能装置可以有效解决源-荷不匹配问题，在负荷低谷吸纳冗余发电能源，在负荷高峰释放电能，削峰填谷作用显著。储能配置于负荷侧更有助于提升系统调节性能和保证供电的可靠性，新能源端配置储能

更有助于提升系统安全稳定水平和整体经济效益。

虚拟电厂的协调优化控制大大减小了分布式发电机组并网对电网造成的冲击，降低了分布式电源增长带来的调度难度，使配电管理更加合理有序，提高了电力系统运行的稳定性，助力“双碳”目标的实现。

示范项目建设的虚拟电厂由能量管理云主站（运营平台）、用户园区智能能量控制器、分布式资源及其控制终端三部分构成。

虚拟电厂能量管理云主站：部署在云端服务器上的软件系统，与智慧能量控制器通信，采集用户园区储能、可调负荷与供电系统运行信息；能够根据来自电力调度的功率调节指令，制定储能与可调负荷控制策略并下发至用户园区内的智慧能量控制器，并可对储能与可调负荷进行远程控制；运维人员或用户通过电脑、手机访问云主站，可浏览储能、光伏与供电系统运行状况、储能与光伏系统收益、报警与故障信息等。

用户园区智慧能量控制器：安装在用户园区内，采集储能系统、光伏系统与供电系统运行信息；能够按照储能收益最大化原则，对储能充放电系统进行优化控制；接受到云主站功率调节策略或功率调节指令后，自适应调整园区储能与可调负荷控制方法，在确保响应电力调度的功率调节指令的前提下，实现收益最大化。

分布式资源及其控制终端：分布式资源主要指用户侧散布的储能、可调节负荷，基于配用电物联网平台技术，对分布式资源的能量状态、健康情况等信息进行采集与分析，支撑用户侧光储电站、可调节负荷实时监控、运行管理与联合控制应用。

‌虚拟电厂是一种通过先进的信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能、可调负荷等多种分布式资源的聚合和协同优化，作为一个特殊的电厂参与电力市场和电网运行的协调管理系统。它的运行方式主要依赖于信息技术的资源聚合，包括互联网、大数据等技术的应用，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一协调控制能力。虚拟电厂的核心功能在于聚合分散的电力资源，进行优化控制与分配，相当于一个调度控制平台。

虚拟电厂的运行不仅涉及技术的聚合和协调，还包括参与电力市场的策略。它可以作为“正电厂”向系统供电调峰，也可以作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷，通过这种方式，虚拟电厂在电力系统中发挥着重要的调节作用，有助于提高电力系统的稳定性和经济性，促进可再生能源的消纳和利用。

此外，虚拟电厂的运营还包括资源聚合商的角色，这些资源聚合商在电力交易市场和辅助服务市场分别开展供给侧和需求侧资源优化。随着分布式能源种类和数量的增加，部分聚合商将发展成为跨种类、广域的源网荷储集成商，在电力行业中发挥举足轻重的作用。

虚拟电厂的提出旨在解决分布式电源接入电网所带来的问题，如容量小、数量大、分布不均等，以及给电网稳定运行带来的技术难题。对于面临“电力紧张和能效偏低矛盾”的中国来说，虚拟电厂无疑是一种好的选择，具有非常大的市场潜力。随着可再生能源的快速发展和电力市场的逐步开放，虚拟电厂将在智能电网和电力市场中发挥越来越重要的作用‌