當(dāng)前,，全球能源正處在轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，人類(lèi)社會(huì)正推動(dòng)以油氣為代表的傳統(tǒng)能源系統(tǒng)向以可再生能源為代表的現(xiàn)代能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型,。從能源生產(chǎn),、消費(fèi)和配置各環(huán)節(jié)看，現(xiàn)代能源系統(tǒng)以電為中心,，電網(wǎng)為平臺(tái)的特點(diǎn)日益顯著,。
隨著世界各國(guó)向清潔、低碳的新型能源體系發(fā)展,，分布式可再生能源,、電動(dòng)汽車(chē)、終端用戶的再電氣化比例大幅增長(zhǎng),。國(guó)際能源署(IEA)發(fā)布的《2017年世界能源展望》指出,，分布式可再生能源發(fā)展速度之快“超乎想象”，因其良好的經(jīng)濟(jì)性,、可靠性,、靈活性和環(huán)保性，已成為全球最大新增電源之一,。
虛擬電廠，正在加速走來(lái)
未來(lái),，配電網(wǎng)中的分散發(fā)電和有源負(fù)荷將呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),，更多電力用戶將由單一的消費(fèi)者(consumer)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲偷漠a(chǎn)消者(prosumer)。在技術(shù)層面,，由于分布式可再生能源,、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)施以及電動(dòng)汽車(chē)等具有地理位置分散,、隨機(jī)性強(qiáng),、波動(dòng)性大、并具有弱可觀性和可控性的特點(diǎn)，隨著接入電網(wǎng)總體規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，對(duì)電網(wǎng)的安全,、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等提出新的挑戰(zhàn),。從經(jīng)營(yíng)層面,，分散資源可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式亟待研究，需要深入探討一種可行路徑,，去激勵(lì)混合型產(chǎn)消者與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)友好互動(dòng),。
虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)正是針對(duì)這些新現(xiàn)象，聚焦再電氣化進(jìn)程中生產(chǎn)側(cè)和消費(fèi)側(cè)同步發(fā)力的重要特征,，提出的適應(yīng)未來(lái)能源清潔低碳發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)和商業(yè)模式,。該技術(shù)模式能夠在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)上，依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù),，把分布式電源,、儲(chǔ)能、負(fù)荷等分散在電網(wǎng)的各類(lèi)資源相聚合,，進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行控制和市場(chǎng)交易,，對(duì)電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。虛擬電廠不是電廠,，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，虛擬電廠就是“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源環(huán)境下，以用戶為中心,，以商業(yè)化市場(chǎng)為平臺(tái)的源網(wǎng)荷聚合管理模式,。
虛擬電廠概念自1997年提出以來(lái)，受到了歐洲,、北美和澳洲多國(guó)廣泛關(guān)注,。近年來(lái)，隨著信息通訊技術(shù)(ICT),、分布式協(xié)調(diào)控制技術(shù)和智能計(jì)量技術(shù)的提高,，分布式電源、儲(chǔ)能,、電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展,，工業(yè)領(lǐng)域逐漸表現(xiàn)出對(duì)虛擬電廠的極大需求并付諸工程實(shí)踐。從世界范圍來(lái)看,，歐洲虛擬電廠聚焦于“源”,，主要目標(biāo)是提高分布式電源并網(wǎng)友好智能互動(dòng)性和打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式，先后在歐盟第六,、第七框架計(jì)劃下開(kāi)展了FENIX項(xiàng)目和TWENTIES項(xiàng)目,，前者旨在將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠,，提高歐盟電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可控性和安全性,，后者的示范重點(diǎn)在于如何利用虛擬電廠實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn),、分布式電源和負(fù)荷的智能管理。北美虛擬電廠起源于“荷”,，通過(guò)自動(dòng)需求響應(yīng)和能效管理,，提高綜合能源的利用效率。近年來(lái)隨著分布式能源的發(fā)展,，美國(guó)紐約州在能源改革愿景(REV)戰(zhàn)略指導(dǎo)下開(kāi)展了ConEd VPP項(xiàng)目,，旨在將用戶側(cè)“太陽(yáng)能+儲(chǔ)能”系統(tǒng)集群友好并網(wǎng)，降低居民用電成本,，提高電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和應(yīng)急響應(yīng)能力;在加利福尼亞州探索分布式光伏的管理方式,，包括虛擬電廠和分布式能源供應(yīng)商(DERP)如何參與電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和電力市場(chǎng)。澳洲近年投運(yùn)了多項(xiàng)虛擬電廠示范工程,，主要目標(biāo)是降低用電成本,，促進(jìn)清潔能源消納，提高澳洲電網(wǎng)穩(wěn)定性,，并與特斯拉公司聯(lián)合打造AGL VPP示范工程,，旨在聚合大量光伏電源和儲(chǔ)能設(shè)備，應(yīng)對(duì)分布式電源高滲透率帶來(lái)的挑戰(zhàn),，降低基礎(chǔ)設(shè)施投資成本,。
目前我國(guó)分布式可再生電源占比還不大，但發(fā)展迅速,，電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃明確提出十三五期間分布式光伏裝機(jī)達(dá)6000萬(wàn)千瓦以上;我國(guó)已成為全球最大電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng),，2017年國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)77萬(wàn)輛，占世界的一半以上,，至2020年電動(dòng)汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)量將超過(guò)500萬(wàn)輛;電能替代,、清潔供暖有序推進(jìn)，2017年全年電能替代量超1500億千瓦時(shí),，到2020年電能替代新增用電量約4500億千瓦時(shí),。分布式電源和可控負(fù)荷發(fā)展迅速，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將帶來(lái)巨大影響,，因此,，虛擬電廠在分布式電源、北方清潔供暖,、用戶側(cè)需求響應(yīng),、電動(dòng)汽車(chē)等方面都將具有廣闊的應(yīng)用前景,。虛擬電廠可以“串聯(lián)”起分布式光伏,、儲(chǔ)能設(shè)備,、蓄熱鍋爐和可控負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)冷,、熱,、電整體能源供應(yīng)效益最大化。在繁華的城市樓宇群,，虛擬電廠可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中央空調(diào),、電動(dòng)汽車(chē)等柔性可控負(fù)荷，環(huán)境參數(shù)以及分布式能源出力,，圍繞用戶和系統(tǒng)需求,，自動(dòng)調(diào)節(jié)并優(yōu)化響應(yīng)質(zhì)量，減少電源和電網(wǎng)建設(shè)的投資,，在創(chuàng)造良好舒適的生活環(huán)境的同時(shí),，實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)，技術(shù)和商業(yè)模式的雙贏,。
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，貢獻(xiàn)中國(guó)智慧
由于虛擬電廠應(yīng)用前景廣泛，全球都在搶占先機(jī),，爭(zhēng)取戰(zhàn)略主動(dòng),，標(biāo)準(zhǔn)制定成為主導(dǎo)國(guó)際話語(yǔ)權(quán)的必爭(zhēng)之地。2017年10月,，國(guó)網(wǎng)冀北電力公司和中國(guó)電科院組成的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì),，代表中國(guó)向國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)提交了虛擬電廠《用例》和《架構(gòu)與功能要求》提案，經(jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)和淘汰,，順利通過(guò)了投票,，并獲得德、英,、法,、瑞等成員國(guó)的加盟支持，于2018年3月獲批正式立項(xiàng),，成為IEC在虛擬電廠領(lǐng)域立項(xiàng)的首批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，標(biāo)志著中國(guó)正式主導(dǎo)虛擬電廠這一能源轉(zhuǎn)型熱門(mén)領(lǐng)域的國(guó)際最高話語(yǔ)權(quán)。
在前沿新興領(lǐng)域編制國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)極具挑戰(zhàn)性,，必須實(shí)現(xiàn)技術(shù)和實(shí)踐的真正領(lǐng)先,，方能把握主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)?；谶@一特點(diǎn),，國(guó)網(wǎng)冀北電力公司在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編制工作中創(chuàng)新提出了“研創(chuàng)示編”四融合模式，把虛擬電廠領(lǐng)域的科研攻關(guān),、創(chuàng)新創(chuàng)效,、示范應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)編制緊密融合,，在相互佐證、迭代提升中,，實(shí)現(xiàn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量編制,，并同步建立虛擬電廠科研、創(chuàng)新創(chuàng)效和應(yīng)用成果體系,，帶動(dòng)電網(wǎng)技術(shù)和功能的領(lǐng)先發(fā)展,。具體來(lái)說(shuō)，就是要依托冀北地區(qū)資源稟賦,，在新能源和科技創(chuàng)新中探索和積累,，把握2022年北京——張家口冬奧會(huì)的歷史契機(jī)，冀北地區(qū)虛擬電廠用例將在可再生能源富集地區(qū)打造可復(fù)制,、可推廣的綠色能源共享經(jīng)濟(jì)商業(yè)模式,，探索將不可控的可再生能源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可靠的綠色能源的技術(shù)創(chuàng)新,，推動(dòng)以用戶為中心的分布式可再生能源與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展,，以標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)通為能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)“中國(guó)智慧”。
無(wú)論是在海外還是中國(guó),，虛擬電廠都還很年輕,。在能源轉(zhuǎn)型的道路上，需要政府,、企業(yè),、用戶等各方共同努力，在市場(chǎng)機(jī)制建設(shè),、商業(yè)模式創(chuàng)新,、核心技術(shù)推廣以及用戶廣泛參與等方面積極探索，追尋新一代能源系統(tǒng)的詩(shī)與遠(yuǎn)方,。