隨著新型電力系統建設的快速推進，分布式電源、電動汽車等新興資源發展迅猛，源荷雙側隨機特性凸顯，傳統“源隨荷動”的電網運行調節方式發生轉變，系統靈活性調節資源容量嚴重不足，各地迎峰度夏電力保供面臨極大挑戰。據國家能源局預測，今年度夏期間，全國用電負荷最高負荷預計同比增長超過1億千瓦。“雙碳”目標下，傳統調節容量不足，如何挖掘新的靈活性調節資源、豐富電網調節手段成為當下研究的重點。

虛擬電廠成為電力系統調節的“生力軍”

2023年9月，國家發展改革委等部門印發《電力負荷管理辦法(2023年版)》和《電力需求側管理辦法(2023年版)》，提出建立和完善需求側資源與電力運行調節的銜接機制，逐步將需求側資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡，提高電力系統的靈活性。

當前，需求側可調節負荷、電動汽車、儲能等調節資源未被充分利用，可調節潛力巨大，但需求側各類資源具有點多面廣、單體容量小、電壓等級低、特性差異大等特征，亟須發揮虛擬電廠在市場環境下對各類小微資源組織協調的主動性，將數量多、分布廣、單體規模小的需求側資源“化零為整、聚沙成塔”，通過聚合方式，參與現貨市場、輔助服務市場和市場化需求響應等，在電力供需平衡中實現高效率、規模化的調節，提升電力系統安全裕度，豐富電力安全保供手段。

把握好虛擬電廠的角色定位和概念內涵

虛擬電廠是指利用數字化、智能化等先進技術，將需求側一定區域內的可調節負荷、分布式電源、儲能等資源進行聚合、協調、優化，結合相應的電力市場機制，構成具備響應電網運行調節能力的系統。虛擬電廠是新型電力系統的重要組成部分，通過與電網友好交互發揮作用、產生價值，在服務電力保供、提升新能源消納水平、豐富電力市場經營主體，以及優化全社會生產生活用能方式等方面發揮重要作用。

虛擬電廠具備四個核心特征。一是廣域聚合，從對象維度強調需求側分散靈活資源的跨空間廣域聚合能力。二是可調可控，從能力維度強調通過資源協調優化，形成具有可調控外特性的集成系統。三是邊界清晰，從管理維度強調電網調控邊界，比如山西的虛擬電廠參與不了山東的調度，同時強調容量規模邊界，聚合規模太小沒有規模效應。四是共贏互動，從運營維度強調各方參與，保障虛擬電廠未來可持續發展。

虛擬電廠是需求側資源的一種組織方式，不同于常規電廠。一方面，虛擬電廠與調度機構直接調度控制的電源互為補充，對于被納入調度調管范圍的各類發電資源(如小水電、自備電廠)，已有完善的控制和管理機制，其調節由調度直接控制實施，不應再納入虛擬電廠由運營商進行調節，否則會造成調節效果下降和交叉控制，削弱電網整體調節能力。另一方面，虛擬電廠是對分散在不同地理位置和電網接入點的已建成的用戶側儲能、可調節負荷等資源進行聚合，對現有“在網”資源優化調控，其發展由市場決定，盈利空間大時，項目主體多，盈利空間小時，項目主體少，不存在傳統實體電廠建設的規劃環節，無須重復“并網”，只需要根據相關政策要求接入新型電力負荷管理系統。

虛擬電廠建設應用需要系統性的技術支撐體系

總體來看，虛擬電廠關鍵技術主要包括三類：聚合技術、調控技術和運營技術。

聚合技術是通過動態聚合靈活資源，形成統一外特性及可量化的調節能力，是虛擬電廠調控與運營的基礎。比較關鍵的內容包括融合“物理—市場—信息”的可調節資源動態聚合技術，強調分層分區的動態聚合過程，還有關于聚合外特性模型構建及調節潛力的量化評估、可信評估。聚合技術還面臨較多挑戰，比如如何提升動態聚合的可靠性和有效性，適應電網復雜調控場景等要求;如何提高外特性模型的準確性和適應性，持續跟蹤匹配分布式資源技術形態的快速變化;如何利用大量多源快變數據實現調節潛力的動態評估等。

調控技術是考慮資源時空互補特性，開展資源的優化控制及協同，從而為精準響應電網運行提供支撐。由于虛擬電廠是分層分區的聚合過程，因此適合采用“云—邊—端”協同的調控架構。另外，因為聚合的是大量離散分布的資源集群，通過自適應分布式控制技術，實現自主響應、就地控制與協同運行。調控技術也面臨著許多挑戰，比如如何進行云邊端各層級任務快速分配與決策;如何構建低成本、高適用的虛擬電廠邊緣設備與終端;如何實現實時性調節需求下的就地控制與精確跟蹤等。

運營技術是面向多類型市場及多品種交易目標，形成具體的交易策略，實現虛擬電廠的經濟低碳運營。比較核心的包括市場預測和成本收益模型構建，以及多元市場環境下的交易決策，比如最優投標策略、定價策略等。運營技術同樣面臨著一系列挑戰，比如如何提高預測和決策準確性，應對市場波動和不確定性;如何基于市場信號更好引導用戶參與電網互動;如何建立科學合理的價值量化評估體系等。

推動虛擬電廠規范化、常態化、規模化、市場化發展

虛擬電廠規范化是前提，市場化是手段，規模化、常態化是目標，推動虛擬電廠高質量發展需出實招。

加強頂層設計。由政府主管部門出臺虛擬電廠建設運營指導意見等政策，完善運行機制，從國家層面推進虛擬電廠的規范化、規模化、市場化、常態化發展。

加快標準研制。加快推動資源感知、系統交互、網絡安全防護、入網測試等技術標準體系建設，推進虛擬電廠規范化發展。

完善市場機制。推動完善省級現貨市場規則，逐步完善虛擬電廠資源參與各類市場的運作機制，設計保障各方利益的盈利模式，引導虛擬電廠運營商為用戶提供標準化服務。

加強技術支撐。加強對虛擬電廠調節容量可信度評估、電網安全穩定運行影響評估、需求側電力電量分析預測等關鍵技術研究，鼓勵試點應用創新，探索差異化技術路線和商業模式。

強化宣傳引導。面向各類資源主體宣傳虛擬電廠的作用意義、實施流程等，形成行業共識，主動引導虛擬電廠相關輿論方向，推動構建虛擬電廠健康可持續發展的良好生態。

(作者單位：中國電力科學研究院)