編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業快速發展，分布式能源已成為引領能源領域發展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，國網信息通信產業集團信通研究院信息技術研發中心主任劉澤三做了主題為《虛擬電廠支撐新型電力系統建設，促進新能源消納》的報告。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

劉澤三：感謝張秘書長的介紹，現在能夠堅持準點來到這個地方相信是對技術領域有熱衷追求的人。按照慣例首先自報家門，我們公司是國網公司全資子公司，目前一家信通研究院，又是一家分子公司，也是一家上市公司。我們整個集團業務板塊目前涵蓋到終端人工智能大數據、云服務通信、管理系統運維，以及網絡信息安全、北斗地理信息服務綜合能源，其實整個是圍繞集團私企品牌。

第三塊我們有科研屬性的定位，這里包括兩個國家級科研平臺，12個省部級科研平臺，包括工作站。在講虛擬電廠之前，我先用理解把電力系統概念做個回顧。整個電力系統的構成是一張包括發電環節，輸配電以及用電環節，能源是沒法憑空產生的，時刻在幾大主體之間，通過能量流動保持動態平衡。但動態平衡的主體之間，傳統環節在隨著雙碳目標的提出以及新型電力系統的構建，無論是在源側還是其他的變化，比如是在源側，原來更多的是由電網公司在做，現在輸電側打開之后，我們的光伏以及新能源電都會變相由售電公司批發打包參與容量市場以及現貨市場。

從荷側也發生了很大的變化，上午有很多專家講過分布式能源，特別是屋頂光伏和整線光伏元素加入之后，荷側不僅僅是用電側會反向利用余電上網。余電上網過程會知道它是反向往電網注入潮流，在注入潮流的過程中，傳統電網源隨荷動，發電管夠，用戶用多少就發多少，這種模式發生改變，改變成了源網化，更多認為是在荷側，或者增量配電網或者有源配電網這一側帶來了很多變革。

其實我們前面講的這些主體之間需要打造平衡，同時主體之間也有共同的訴求，但是想要達到訴求和主體之間矛盾出現，我們團隊分析認為從主要矛盾上講，供需不平衡。上午很多專家提到過，因為我們國家的資源稟賦和經濟結構的不同，導致實際上很多能源是在西部北部，而負荷是在西南部。能源和負荷之間實際上是矛盾主體，現在這塊有成熟的技術，包括特高壓輸電以及直流輸電。

第二個矛盾是對區域來講，不同時段、氣候、季節的影響，會導致負荷的波動性比較大。我大概查了一下，重慶2022年巔峰時刻負荷是2600萬千瓦，同比上漲負荷是6.8%，如果算下來多了180萬千瓦，從這個數量來講相當于是一個發電廠。但這塊不是常態性負荷，導致電網要實現在風的階段做很多技術手段保證巔峰時的用電安全。

從清潔能源的方向上上午講過，清潔能源天生具備波動性和不穩定性，所以由雙高帶來對電力系統的影響，特別是荷側的影響，也會帶來影響。

其實在雙碳經濟的影響下，次生矛盾不僅僅在影響能源結構，實際上對政府很多主體結構都發生了改變。我們認為現在政府在能耗雙控的擠壓下，政府不僅僅是要保證用電成本低，也要保證用能成本，雙碳經濟壓力就是要獲取更多的碳配額。在獲取更多碳配額的方式時，一種是通過節能改造來降低碳排放，一種是利用更多綠電，這之間也為政府營商環境造成影響。

比如說外向型的經濟，在碳關稅出來之后，向歐盟出售的產品，要么繳納高額的碳關稅，在國內可以通過積累CCER，通過綠證抵消一部分碳排放，這樣來降低成本。在江蘇很多企業都會面臨這樣的問題，他們也都知道這個產業的業態和形態。

我們分析解決矛盾的方式，上風光儲是一部分，上火電也是一部分，但是我們認為現在行業上有一種技術方向，就是虛擬電廠技術。虛擬電廠的出現，是歷史技術的推動，也是屬于需求矛盾主體的推動。虛擬電廠的目標和資源實際上目標是為了聚合分布式光伏、分布式儲能以及商業樓宇的復合。通過聚合這些負荷，來解決前面的一些矛盾。比如說在資源聚合矛盾上，可以通過聚合分布式電源儲能，特別是電動汽車的充電行為，通過資源協同優化來提高能源利用率，降低用能成本，來降低碳的排放。

同時可以通過虛擬電廠引導一部分用戶的用電行為，比如說需求響應，鼓勵企業改變自己的生產時序，來做需求響應。

在達成統一共識之后，團隊實際上對虛擬電場的研究也查閱了很多文獻，我們認為目前產生的虛擬電廠形態有這幾種，最早是歐洲出現的虛擬電廠，它更多是通過打捆新能源發電去上網，這是一種形態，第二種是美國負荷性的形態。因為美國我們知道它的階梯電價，或者說現貨市場開放程度很高，可以看到之前找到的案例是他們提供額外在顛覆負荷的時候，每額外提供1000瓦時的電能，實際上能獲得2美元的收益，在保證實際用電收益之外還有額外的2美元收益。

第三種是我們國家做的比較多的，像冀北的虛擬電廠也是我們國網公司做的虛擬電廠，更多是將電源負荷一起整合起來一起參與調頻調峰服務，后面會詳細介紹。基于這個分析基礎上，團隊試圖給虛擬電廠下了定義，行業上對虛擬電廠的定義有很多。我們團隊認為虛擬電廠是種通過先進通信技術和軟件系統，實現分布式電源儲能系統可控負荷電動汽車等分布式能源聚合和協調優化，做一個特殊的虛擬電廠，參與電力市場和電網運行，進行內部資質和協調的管控系統。

在這個定義之下，我們認為虛擬電廠實際上扮演兩種角色，向內看虛擬電廠是將聚合的資源進行最優化調度之后，一方面達到能效最優一方面達到成本最優。向外看虛擬電廠同時有市場屬性，通過參與電力市場的交易，通過經濟杠桿因素或者碳的杠桿因素來把它當作目標的輸入，保證內部包括能效最優以及經濟最優。虛擬電廠目前的運行模式，團隊總結起來，也是行業達成共識的。虛擬電廠的類型有三種，一種是電源性虛擬電廠，后面會有詳細的片子介紹。第二是負荷性虛擬電廠，第三類是混合性虛擬電廠。對于電源性虛擬電廠，目前應用場景比較多的，或者通過在國網公司內部統計很多虛擬電廠，目前在國家很多虛擬電廠大部分是電源型虛擬電廠，像很多發電企業建立的虛擬電廠，目標是想通過把新能源打捆之后上網。

特別是分布式新能源，打捆上網之后，每度上網電價會比普通綠電多了7分錢，對光伏企業來說這7分錢能解決20-30%的利潤。第二類是負荷性虛擬電廠，之前雖然概念上不見得能達成共識，但業務模式非常多，比較多的是需求響應，每個省，或者發改委或者經信委，在夏天或者冬天的時候都會有需求響應的業務出現，在巔峰負荷的時候，鼓勵企業少用電的模式，去保證電網整個源和荷之間達到平抑。這一類型的虛擬電廠的業務模式包括需求響應也包括調峰調頻，調峰服務是相對于能聚合負荷達到一定規模再實現。第三類是混合性虛擬電廠，雖然目前業態不是特別成熟，但我們認為這是將來國家所發展虛擬電廠的主要形態。

上午很多專家都在講分布式能源，它的主體是什么?有源配電網或者增量配電網。增量配電網是很典型的混合性虛擬電廠，既有電源又有負荷，既能達到區域自治又能反向向電網供電，我們認為這種模式，混合性虛擬電廠將來是發展主流的趨勢。

針對這幾類虛擬電廠模式，我們團隊也有自己的積累和研究。我們給出了整個虛擬電廠整體的解決方案是，從它的架構體系上應該分這幾層，最底下的一層和終端和負荷接觸的，無論是通過能源的采購裝置，這是解決和底層廠站或者設備之間的通信問題，再往上應該有一層類似園區級或者城市級的虛擬電廠，它的主要目標是為了達到能效最優，或者為了達到內部節能最優的調整。再往上會有虛擬電廠的運營平臺，會承擔兩個角色。

第一是虛擬電廠本身，跨虛擬電廠之間的調節和平衡，第二是本身需要運營，運營需要接入和管理平臺，這是對接的整體虛擬電廠的架構。在架構體系下，也給出了我們團隊研究認為虛擬電廠必須具備的幾個模塊。第一模塊是剛才談到的物聯管理模塊，它有南向和北向，南向更多是在接入數據，北向認為是為設備做通信。

再往上有聚合管理模塊，聚合管理模塊叫法不一，但虛擬電廠存在必須存在這塊模塊，虛擬電廠本身是聚沙成塔，將一些分散式負荷聚合或者分散式電源進行聚合，聚合完成之后需要和負荷做匹配，和負荷匹配完成之后再做調控，所以我們認為聚合模塊是虛擬電廠必須存在的模塊。

再往上是系統控制模塊，仿真驗證和負荷分解。這是兩個大的方面，我們認為是必備的。現在所見到的虛擬電廠形態更多是類似區域級或者城市級的虛擬電廠。未來虛擬電廠一定是不同的虛擬電廠之間需要協同的工作模式，有的虛擬電廠電源屬性會比較強，有的負荷性強，必然會要求跨臺區區域的虛擬電廠之間會相互協同。

在相互協同過程中，電網拓撲結構會實時發生變化，我們認為必須得有仿真驗證模塊，在根據電網實時拓撲結構上，在下滑指令過程中要推演一遍指令，最起碼保證變壓器的容量滿足指令的要求，以及負荷分解的控制指令，來了一個需求，比如說要調50兆瓦，必然會分解到不同的園區和用戶間進行調整。

現在講的這套體系里沒有談到虛擬電廠真正怎么存活。我們認為一定有所謂的商業模式存在，沒有商業模式的激勵和滋潤，虛擬電廠不會長久，所以虛擬電廠必然有所謂的運營模塊，面向市場運營模塊要掙錢，我們建的比較多的是調峰調頻、需求響應，以及后續的現貨交易。

從整個對虛擬電廠定義結構來講，虛擬電廠本身的業務類型和應用場景分兩類，第一類叫支撐電網安全穩定運行的業務，前面提到過除了調峰調頻和需求響應，更重要的是有前提分析。我們知道要做調峰調頻之前有兩個前提分析，第一是對初定的分析做預測合，第二是對負荷的前提分析做預測，所有工作都為了理合兩個曲線。

第二是虛擬電廠對外運營的場景，對外運營的場景前面也提到過，包括綠證、碳排放以及用能權交易和智慧運維，這里花點時間解釋一下用能權交易。用能權交易是團隊不敢說首次提出，在產業實踐上是最優先提出來的。用能權置換概念體系產生的背景是這樣，現在在電網里有兩種考核機制，如果作為售電廠商，在購買容量電量之后，或者現貨交易電量之后面臨的問題是偏差考核，買來50兆瓦電，如果沒有按照規定曲線執行50兆瓦，售電廠商要被考核。第二類考核是所謂的需求響應，可以看到需求響應像上海每度電達到2塊錢，需求響應一旦響應之后，如果沒有按照電網公司的曲線降負荷，也會面臨偏差考核。往往傳統的方式是因為無論是售電公司還是負荷廠商，它們之間沒辦法交互，所以我們希望能構建用能權交易池。

我們把所有參加需求響應的資源和負荷企業放到統一的二級市場里。簡單來講兩個企業，一個是A企業50兆瓦，B企業響應50兆瓦，由于某些原因，A企業只能響應40兆瓦，B企業響應60兆瓦。原來面臨的問題是A企業要處罰，B企業多響應10兆瓦是浪費的，如果說能建立二級市場，把B的10兆瓦勻給A，A能達到最優的利，B也能達到經濟利潤的價值，這是一種形態。

我們認為這種形態不單單能解釋用能權交易，更多的是可以啟動分布式電源和儲能，儲能很多商業模式就是兩充一放，可以啟動儲能和電源，通過少向電網買點，實際上變相也是在降負荷。我們認為用能權交易是在江蘇高郵做出這么個業務模式，后面會詳細的介紹。

應用案例上講，今天國網山西的同事也在，我們在山西太原、浙江義烏、四川成都、江蘇高郵都做了虛擬電廠的案例，點了四類典型的場景。山西太原虛擬電廠典型是園區型的虛擬電廠，它能夠強控園區電動汽車達到永續充電，能強控園區空調負荷，按照經濟最優，或者節能降碳最優，是強制控制型的虛擬電廠。浙江義烏的特點是聚合更多負荷側的，比如說現在聚合更多的是達到的1.7萬千瓦時，聚合更多資源是5G基站，每個5G基站都有所謂的儲備電源，這個儲備電源大部分情況下是不會用到的，如果在電網巔峰負荷的時候，讓這些基站不再用電網的電，而是轉向自備電源或者儲能電源，一方面能夠帶來一部分利潤收益，第二部分是降低電網負荷。第三是四川的成都，這是典型的充電汽車型的虛擬電廠。

我們研究這個領域行業的人都明白，充電汽車是非常優質的可調負荷，它的充電時序和功率都可以隨著調節變化發生不同的變化。一個充電樁快充的容量和滿充容量不一樣。最后是江蘇高郵，它是個典型的城市級虛擬電廠，我們認為它是政府主導型虛擬電廠，是由江蘇發改委市政府主導的虛擬電廠。它做虛擬電廠的初衷只有一個，他們有很多企業，一到用電高峰期，目前政府要求的是強制永續用電，他們沒有激勵政策，希望構建優質企業想不停電就向停電企業購買用電權，政府就通過這個來保證整個公平公正的用電權交換以及整個生產安全。

下面兩個之所以放到案例里，不能叫下一步的工作方向，是我們團隊給的兩個方向。第一是虛擬電廠業務的發展分享，提到了綠電交易、綠證交易、CCER等等，這個東西是在調研很多國內企業或者政府出來的，拿安徽蚌埠市為例，它有大量的玻璃產業，他們一直想把玻璃產業做大，但面臨的問題是能效雙控，我們知道玻璃是高能耗企業，碳排永遠超標，所以不可能引進更多玻璃企業，希望能做到第一是引進新興技術幫它做CCER或者做綠證，來降碳，另外一方面通過虛擬電廠的調度來節能，這樣來支撐引進更多，擴大玻璃產業規劃，所以我們認為將來虛擬電廠如果和碳集合在一起，也是很好的業務形態。第二是站在國網公司的角度，通過掌握的信息給出方向的建議，現在無論是國家標準還是國網公司出的技術規范，都有導向，會非常鼓勵市場營利性的虛擬電廠大規模化發展。國網公司現在所謂的需求響應調節是臨時性的，隨便出一個政策商量好調節，沒有儲備池。他們希望通過虛擬電廠作為常規調節手段，只要想調節通過第三方虛擬電廠調節。

大的政策背景是這樣，給的技術政策是國網公司現在有個新型負荷管理系統，希望將來所有虛擬電廠要接入新型負荷管理系統，因為行業里最全，時間精度最高的用戶負荷數據是15分鐘一個點的數據，如果拿到精準的數據，再去配合分布式電源做需求響應或者執行考核，相信未來既能夠為能源的變革作出貢獻，也能為企業帶來經濟價值，更能保證政府的用能安全。

我的分享完畢，謝謝大家!

主持人：謝謝劉主任!

為我們相信介紹了虛擬電廠的發展，從歐盟的虛擬電廠理念提出，到國內虛擬電廠的發展，結合公司虛擬電廠的業務以及應用的案例，給我們做了詳細的介紹。

其實我們自己的理解，虛擬電廠也是通過鏈接聚合商、微電網，以及它們所轄的各類負荷、儲能、微電網、電動汽車、分布式電源等參與電力市場交易來獲利，同時幫助電力市場平和調節，既可以作為“正電廠”向系統供電調峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納配合，實現系統的平衡。虛擬電廠也是分布式領域非常關注的方向，再次感謝劉主任。