想象一座“電廠”,沒有廠房、沒有機(jī)器,卻可以解決用電尖峰時(shí)段的用電荒、電價(jià)貴問題。
這種“看不見的電廠”叫虛擬電廠,是一種通過數(shù)字化技術(shù)聚合分布式能源資源(如光伏、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等)的智慧能源管理系統(tǒng)。
虛擬電廠本身并不發(fā)電,但“看不見的電廠”卻能夠?qū)⒎稚⒌目烧{(diào)控用電設(shè)備、儲(chǔ)能裝置以及分布式新能源等多種資源,整合為統(tǒng)一調(diào)度的“城市電力調(diào)節(jié)池”。
炎炎夏日空調(diào)狂開時(shí),虛擬電廠運(yùn)營方能引導(dǎo)用戶降低用電,或讓電動(dòng)車向電網(wǎng)反向放電。
如今,我國已經(jīng)建成投運(yùn)的“虛擬電廠”總調(diào)節(jié)能力超過3500萬千瓦,相當(dāng)于1.5個(gè)三峽電站的裝機(jī)容量。而在未來五年,這個(gè)數(shù)字要突破5000萬千瓦。
虛擬電廠環(huán)保又省錢
近年來,中國用電量飆升。“十四五”前四年我國能源消費(fèi)增量達(dá)“十三五”五年增量1.5倍。
尤其是今年在高溫天氣的影響下,全國多地用電負(fù)荷屢創(chuàng)新高。今年7月,全社會(huì)月度用電量數(shù)據(jù)歷史性突破萬億千瓦時(shí)大關(guān)——是十年前的近兩倍,相當(dāng)于東盟國家一年的用電量。
在此背景下,傳統(tǒng)電廠“反應(yīng)慢”“成本高”的短板暴露無遺,推動(dòng)虛擬電廠應(yīng)運(yùn)而起,靈活調(diào)度資源,保障電力穩(wěn)定供應(yīng),成為應(yīng)對(duì)用電高峰的“救星”。
虛擬電廠的興起回應(yīng)了我國能源結(jié)構(gòu)中對(duì)靈活性和經(jīng)濟(jì)性的兩大需求,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)系統(tǒng)“僵硬、昂貴、不環(huán)保”的核心不足。
長期以來,電力系統(tǒng)都遵循“發(fā)電跟著用電走”的模式:用戶用多少電,電廠就發(fā)多少電。火電廠、水電站、風(fēng)電廠這些實(shí)體電廠,有固定的廠房和機(jī)器,專門用來大規(guī)模發(fā)電。雖然能提供穩(wěn)定電力,但大輪船難掉頭。
當(dāng)用電負(fù)荷突然飆升時(shí),傳統(tǒng)電廠限于容量上限無法增加額外的發(fā)電量。而為了保障特定時(shí)段的電量高峰,傳統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)需要為了短短幾個(gè)小時(shí)的用電高峰增加電廠作為備用,但大部分時(shí)間都在“睡大覺”,冗余建設(shè)的成本超高。
虛擬電廠則能夠通過聚合一定區(qū)域內(nèi)的用電負(fù)荷和發(fā)電單元,將單體容量小、分布散的需求側(cè)資源“化零為整、聚沙成塔”,來彌補(bǔ)傳統(tǒng)電廠調(diào)節(jié)性不足的難題,成為電網(wǎng)的“柔性調(diào)節(jié)器”,在電力供需平衡困難時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率、成規(guī)模快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷。
從經(jīng)濟(jì)性來看,建一個(gè)大型燃煤/燃?xì)怆姀S,動(dòng)輒幾十億甚至上百億元的投資,占用土地面積大,審批建設(shè)周期漫長,虛擬電廠的核心價(jià)值在于省掉建峰值電廠的錢又能聚合出一個(gè)臨時(shí)電廠——通過“喚醒”現(xiàn)有的、沉睡的分散資源,提供同樣的峰值電力服務(wù)。
根據(jù)國家電網(wǎng)測算,通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷,滿足其經(jīng)營區(qū)5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元,而通過虛擬電廠,在建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需500億~600億元,既滿足環(huán)保要求,又能夠降低投入成本。
政策激發(fā)投資熱
隨著新型電力系統(tǒng)對(duì)靈活性可調(diào)節(jié)資源的需求飆升,政策也在“加柴添火”。
國家能源局發(fā)布的《關(guān)于支持電力領(lǐng)域新型經(jīng)營主體創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確鼓勵(lì)虛擬電廠聚合各類分布式資源;《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案(2024—2027年)》等文件更構(gòu)建了制度框架,推動(dòng)其從技術(shù)試點(diǎn)向規(guī)模化應(yīng)用轉(zhuǎn)型。
《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》對(duì)我國未來虛擬電廠的調(diào)節(jié)能力提出了量化指標(biāo),2027年實(shí)現(xiàn)2000萬千瓦以上,2030年實(shí)現(xiàn)5000萬千瓦以上的可調(diào)節(jié)能力。
在政策的催化下,虛擬電廠未來的投資規(guī)模相當(dāng)可觀。
據(jù)華西證券測算,到2025年,我國虛擬電廠投資建設(shè)市場規(guī)模將超過300億元,年均投資建設(shè)規(guī)模在105億至200億元之間。在政策支持和潛在市場的吸引下,多家上市公司已開始布局和參與該領(lǐng)域。
不過,虛擬電廠在中國起步較晚,相比美國、德國等國,產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟。
眼下,諸多省份在政府引導(dǎo)下,由電網(wǎng)公司開展系列示范項(xiàng)目,并以參與需求側(cè)響應(yīng)為主要運(yùn)營和盈利模式,持續(xù)推進(jìn)虛擬電廠商業(yè)模式的形成。
例如,上海城區(qū)用電負(fù)荷密度高、負(fù)荷峰谷差極大,作為靈活高效、低碳環(huán)保的能源管理方式,虛擬電廠正成為解決此類超大城市能源問題的重要途徑。截至2025年8月,上海虛擬電廠管理中心已接入49家虛擬電廠運(yùn)營商,總申報(bào)可調(diào)能力達(dá)203.24萬千瓦,較2024年底大幅提升81.17%。
國網(wǎng)上海市電力公司披露,今年以來,上海虛擬電廠累計(jì)削峰能力突破200萬千瓦,單次最大響應(yīng)達(dá)116.27萬千瓦——相當(dāng)于瞬間“喚醒”一座中型火電廠的供電能力,為迎峰度夏提供了關(guān)鍵支撐。
今夏,浙江首次開啟虛擬電廠的市場化響應(yīng)。19家虛擬電廠,265家二級(jí)用戶參與其中,充電樁、儲(chǔ)能、分布式電源、景觀照明等零散的發(fā)用電資源通過統(tǒng)一調(diào)度,多放電、少用電。這座“看不見”的城市電廠在夏季用電高峰季,幫助全社會(huì)集中用電的“尖峰時(shí)刻”平穩(wěn)度過。
深圳虛擬電廠管理中心是國內(nèi)最早投入運(yùn)營的虛擬電廠平臺(tái)之一。作為市場啟動(dòng)期的重要角色,政府通過真金白銀的輸血推動(dòng)試點(diǎn)項(xiàng)目成功、驗(yàn)證商業(yè)模式。
構(gòu)建虛擬電廠平臺(tái)是電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力的有效補(bǔ)充,也對(duì)新能源消納帶來了幫助。寧夏是新能源發(fā)電大區(qū),新能源裝機(jī)占比超過50%。寧夏在2023年實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠常態(tài)化市場運(yùn)營實(shí)質(zhì)性突破。
在新能源發(fā)電量多的時(shí)段,虛擬電廠平臺(tái)可以引導(dǎo)用戶上調(diào)負(fù)荷,提升新能源消納能力;在用電高峰期,虛擬電廠則可以引導(dǎo)用戶下調(diào)負(fù)荷來增加電網(wǎng)的保供能力,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷跟隨發(fā)電調(diào)節(jié)。
值得注意的是,盡管近年來各地和相關(guān)企業(yè)積極探索虛擬電廠建設(shè),部分省份虛擬電廠發(fā)展較快,但總體來看,全國虛擬電廠建設(shè)還處于起步階段,各方對(duì)虛擬電廠定義和功能定位還缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí),適應(yīng)虛擬電廠發(fā)展的管理要求、市場機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)體系還有待進(jìn)一步健全。
今年8月21日,中國能源研究會(huì)虛擬電廠專業(yè)委員會(huì)在上海成立,這個(gè)由政府、電網(wǎng)公司、發(fā)電公司和民營企業(yè)等多方參與的虛擬電廠產(chǎn)業(yè)平臺(tái)的誕生,將帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展,向產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化和數(shù)智化方向邁進(jìn)。
在該次成立會(huì)議上,上海電力大學(xué)黨委副書記、校長顧春華對(duì)此指出,“隨著AI技術(shù)日新月異發(fā)展和智慧虛擬電廠推廣應(yīng)用,虛擬電廠面臨AI技術(shù)賦能升級(jí)、商業(yè)模式創(chuàng)新等挑戰(zhàn),也催生出強(qiáng)烈的專業(yè)人才需求。”