虚拟电厂，电力“智能管家”

今年夏天，全球多地连续出现高温天气，用电负荷陡增。如何通过用户侧资源与电网供需互动，缓解电网负荷压力成为热点问题，也是一些城市、新能源企业等加速试点虚拟电厂项目的目的所在。在全球推动绿色能源转型的大背景下，发展虚拟电厂对于促进电网供需平衡、实现分布式能源低成本并网、清洁能源充分消纳、保障电力系统安全运行等具有重要意义。

“虚拟电厂”概念已提出近20年。虚拟电厂不是一个实体发电厂，而是一套能源管理系统，即通过先进计量、信息通信、控制和管理技术，将用户侧分散的清洁能源、储能系统、可控负荷等分布式能源资源聚合并协调优化，参与电网运行。它可以通过安装在工厂车间、商场楼宇、大型用电设备的控制终端，把空调、照明等负荷纳入控制序列，在不影响企业正常生产和居民正常生活的情况下，通过科学调控达到供需平衡。例如，在用电高峰时，虚拟电厂可实现大批商场负荷与电网的互动，通过将商场室内温度提升1至2摄氏度，在顾客几乎无觉察的情况下，大幅降低商场空调负荷，缓解电网用电压力。虚拟电厂还能通过对用户侧分布式光伏、风电等新能源和储能系统进行聚合管理和集成调控，为电网安全运行提供支撑。

自2000年起，德国、法国、美国等国开展了一系列虚拟电厂研究和验证，一些项目实现了一定规模的商业化应用。中国也在江苏、上海、河北、广东、天津等地开展了虚拟电厂试点工作。各国根据本国实际应用场景，对虚拟电厂的研究和应用各有侧重。欧洲以发电资源聚合为主，重点关注如何实现分布式电源可靠并网、智能互动和参与电力市场。美国以用电侧资源聚合为主，一些州正在试验家庭虚拟电厂技术，整合更多的屋顶光伏和储能，同时扩大基于时间的费率试点范围。中国虚拟电厂项目在调节负荷侧资源、参与需求响应方面成效明显，同时在分布式电源、可控负荷以及储能资源协调等方面作出了积极探索。《“十四五”现代能源体系规划》进一步强调，需要开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。

加快发展虚拟电厂，需要不断实现技术突破，提升用户侧电力资源的智能聚合、互动调控能力，研发强大的运行决策支持平台，满足多元市场运营环境和复杂系统运行的调度控制需求。比如，需要发展动态集群辨识与响应能力量化分析技术、区块链可信交易技术等。随着家庭分布式电源、电动汽车、储能的快速发展，普通居民也可以参与到虚拟电厂的价值创造中，成为虚拟电厂的重要成员。

未来，我们需要进一步完善虚拟电厂参与电力市场的主体认定、准入、交易和结算规则，通过顶层设计及标准制定，引导虚拟电厂参与电力市场、电力调峰辅助服务等。同时，充分发挥中国分布式可再生能源大规模装机优势，通过虚拟电厂聚合大量光伏和储能设备，实现规模效益，降低用电及基础设施投资成本，提高电网安全性。

（作者为中国工程院院士、天津大学教授）