虚拟电厂价值需通过市场体现
作为新型电力系统的重要组成部分，虚拟电厂的发展状况一直备受关注。近日，国网上海经研院主持申报的《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》（以下简称《规范》）已由国家标准化管理委员会正式批准立项。发展虚拟电厂有何意义？我国虚拟电厂发展现状如何？后续将有何规划？围绕这些问题，中国能源报记者日前专访了参与《规范》研究的东南大学电气工程学院教授高赐威。从功能上看，虚拟电厂是应用先进的通讯和控制技术，实现对大量散布的分布式资源的聚合调控，使这些分布式资源规模化，并具备参与电力系统运行调度的资格和能力。“虚拟”表明其并非一般的实体机组电厂，而是由大量散布资源的“发电”能力聚合所形成。“电厂”指其能够向系统提供常规电厂所能提供的电能量或者辅助服务。微电网要求内部独立成网且有自平衡能力，具有一定的孤网运行能力，同时并不要求向外输出电功率或者辅助服务。与之相比，虚拟电厂则并不一定具有自平衡能力，甚至相关资源都不一定在同一个局部配网中，但是要求资源聚合后形成的虚拟电厂具有向外输出电功率或者提供功率平衡的能力。由此可见，虚拟电厂和微电网是完全不同的概念，但在特定场景下，微电网可以是虚拟电厂。比如，一个园区型微电网如果具备向系统提供电能量或者辅助服务的能力，就可以称之为虚拟电厂。《规范》是建设虚拟电厂的基础性标准，将指导相关企业配置分布式电源、柔性可调负荷、分布式储能等不同种类的虚拟电厂资源，同时将形成对于虚拟电厂配置方案的评价方法，客观评价虚拟电厂资源构成的优劣，对于目前国内虚拟电厂建设中所遇到的建设规模、建设类型、参数整定等难题起到了纲领性的指导作用。具体来说，《规范》的主要内容包括资源配置与评估流程、虚拟电厂建设需求、虚拟电厂资源配置方案、虚拟电厂评估方法四个模块，在安全运行需求分析、能源低碳转型需求分析和社会、经济发展需求分析的基础上，制定虚拟电厂建设需求评估方法，明确虚拟电厂建设规模和应用范围；同时，还规定了分布式资源调节潜力评估方法和虚拟电厂聚合构建方法，在此基础上形成了虚拟电厂建设方案；最后，制定了虚拟电厂发电能力评估方法，从而对虚拟电厂建设方案整体呈现的技术性能和经济性效益进行评估。虚拟电厂的发展是建设新型电力系统的必然要求。一方面，构建新型电力系统必然要求大规模的新能源接入，间歇性的新能源发电对电力系统的灵活性和平衡能力提出更高要求。与此同时，系统中存在大量散布的分布式资源，却由于单体容量微小、数量众多而无法被系统调用。而虚拟电厂则可以提供一种有效的技术手段和商业模式，通过聚合分布式资源实现规模化，向系统提供灵活性。另一方面，国家能源局刚刚公布的2022年新能源发展数据表明，2022年新增光伏中的58%是分布式光伏。这些分布式光伏发电间歇性强且单个体量微小，无法直接参与批发市场交易获利，也无法承担市场义务，在现行体制下对于降低自身出力的随机性、提升预测的准确性毫无动力，而是完全依赖系统向其提供平衡能力。虚拟电厂则一方面可以向这些分布式发电提供更好的市场机会，另一方面将其纳入虚拟发电单元承担市场义务，可以提升系统安全稳定运行水平。因此，虚拟电厂的发展将有效提升系统消纳新能源的水平，极大促进新型电力系统建设。不论是国内还是国外，虚拟电厂在功能上均针对分布式资源的聚合，通过专业化技术手段挖掘海量分布式资源潜力，将闲散资源汇聚起来形成可调度单元。但目前国内虚拟电厂的实际利用技术水平还较低，应用场景也较少，绝大多数依然处于需求响应阶段，而非与常规电厂同台竞价，从而在电能量或者辅助服务市场中通过竞争获取市场份额，所以，发挥的作用和效果十分有限。而德国等发达国家的虚拟电厂不仅能够提供需求响应，还可从事售电业务、参与电能量交易、调频与备用等辅助服务交易。目前国内缺少常态化参与电力市场运营或者系统运行的虚拟电厂，尤其是前者。受限于我国电力现货市场发展程度，虚拟电厂的市场化运行不畅。目前国内的需求响应多是为了解决电力供需缺口是导致这一问题的主要原因。比如，削峰需求响应或者填谷需求响应，是在发电侧无法满足系统需要情况下的不得已措施。一般一年中实施的次数有限，无法支撑虚拟电厂的产业化发展。不过，从发展道路来看，虽然当前我国电力市场还不够成熟，但正在逐步推进电力市场化改革，电力现货市场发展迅速。相信随着电力市场的逐步完善，虚拟电厂也将迎来更好的发展环境。虚拟电厂的价值要通过市场来体现，目前的市场环境对于虚拟电厂的发展支持不足，也制约了虚拟电厂技术的应用。从技术层面看，一是缺少储能的更大规模配置和应用。储能是提升虚拟电厂发电性能非常重要的元件，它的推广应用将对虚拟电厂的低成本发展起到巨大的推动作用。二是缺少精细化管理技术和理念的普及。但事实上，更重要的问题不是不具备相关的技术储备，而是成本问题和企业经营理念问题。例如，在电能调控能力筹措方面，企业需要用户侧有较完善的能源管控系统，这与精细化管理理念相适应。但目前我国许多企业尚不具备精细化管理能源的技术支持系统，导致短时间尺度内的电力调节几乎无法实现，也导致不能参与系统的调频业务。对于电力系统来说，“双碳”目标和新型电力系统建设都指向了新能源的快速大规模发展所导致的系统灵活性不足的问题。这意味着，虚拟电厂一方面可以组织散布闲置的用户侧可调资源向系统提供灵活性，提升系统消纳新能源的水平；另一方面，其聚合的资源本身就可以包括分布式发电单元，通过聚合可调资源，形成一定程度的可控电力单元，使所聚合的分布式发电更好更多地被系统消纳。因此，虚拟电厂与新型电力建设是密切相关的，既是解决问题的一把钥匙，又可使原有问题弱化或消失。