“長沙是個蒸籠”“命是空調(diào)給的”“這居然只是預(yù)熱”.....近日，長沙迎來連日高溫，且高溫還將持續(xù)。7月8日，長沙市氣象臺發(fā)布今年首個高溫橙色預(yù)警信號，8日到14日，晴天為主，最高氣溫將達(dá)38℃。
高溫天氣帶動用電負(fù)荷快速增長，每年“迎峰度夏”對電網(wǎng)運(yùn)行都是一場“大考”。
火電廠里冒著水蒸氣的冷卻塔、風(fēng)電廠中高聳的風(fēng)機(jī)、光伏電站一排排光伏板……印象里，電廠大多是這樣的場景。但在湘江新區(qū)，一座“看不見的電廠”，卻有等同于實體電廠的“發(fā)電”能力。
6月22日，全省首家虛擬電廠在湖南湘江新區(qū)上線。目前，湖南湘江新區(qū)虛擬電廠已接入資源運(yùn)營商12家，容量30萬千瓦，實時可調(diào)能力相當(dāng)于1臺小型火電機(jī)組，迎峰度夏期間可調(diào)負(fù)荷預(yù)計可達(dá)5至10萬千瓦。視頻來源：湖南湘江新區(qū)
何為虛擬電廠？為什么要建設(shè)虛擬電廠？它是如何發(fā)揮作用的呢？類比國內(nèi)其他城市的虛擬電廠，長沙可以從中得到哪些發(fā)展啟示？虛擬電廠其實并不是真正意義上的發(fā)電廠，而是一種智能電網(wǎng)技術(shù)。走進(jìn)國網(wǎng)湖南長沙湘江新區(qū)供電公司的虛擬電廠管理中心，橘洲君一睹它的“真容”。虛擬電廠由一間操作室和機(jī)房、數(shù)據(jù)設(shè)備室組成，操作室有一個巨大的電子屏，工程師打開管理平臺，只見虛擬電廠的發(fā)電控制、虛擬機(jī)組、發(fā)電量、市場交易等信息一一直觀顯示。
虛擬電廠管理中心的操作室有一個巨大的電子屏，虛擬電廠的發(fā)電控制、發(fā)電量、市場交易等信息一一直觀顯示。 均為湖南湘江新區(qū)供圖“‘虛擬電廠’是參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場的能源供給、協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。”湖南湘江新區(qū)虛擬電廠負(fù)責(zé)人介紹，虛擬電廠通過信息、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，將海量分散的、小型的可再生能源發(fā)電單元、儲能設(shè)備、可控負(fù)載以及電動汽車等資源整合起來，加以優(yōu)化控制，參與電網(wǎng)調(diào)度，是降低全社會用電成本的“云端電廠”。“虛擬”即意味著并非實體，因此虛擬電廠本身并不發(fā)電，而是通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，將用電方、儲能方、分布式電源聚合起來，使眾多“小型電站”組合成一個發(fā)電量可觀的虛擬電廠，實現(xiàn)電力的彈性調(diào)整。打個比方，如果把電能比作水流，發(fā)電廠就是自來水廠，輸電線路就是水管，而虛擬電廠的功能就是調(diào)小或關(guān)掉不必要的水龍頭，讓電像水一樣輸送到更需要的地方。傳統(tǒng)電廠需要巨額初期投資用于建設(shè)廠房和發(fā)電設(shè)備，虛擬電廠省去了土地購置、廠房建設(shè)、設(shè)備發(fā)電等費(fèi)用，采用先進(jìn)的控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息通信技術(shù)，將分布式電源、儲能與可調(diào)負(fù)荷等資源進(jìn)行聚合管理與優(yōu)化控制，能實現(xiàn)與常規(guī)電廠相同的調(diào)節(jié)能力。既沒有高聳的煙囪、成片的廠房，也不消耗煤炭等燃料，虛擬電廠看不見、摸不著，卻具有實體電廠的一些屬性，例如提供調(diào)峰調(diào)頻等服務(wù)。舉個簡單例子，每逢周末，商場是用電高峰，而辦公樓則是用電低谷，虛擬電廠就可以做出合理安排，把更多電力調(diào)配給商場。除了可調(diào)節(jié)負(fù)荷，虛擬電廠還能對分布式電源、儲能、電動汽車等各類分布式資源進(jìn)行聚合管理和優(yōu)化控制。簡單來說，就是將不同類型的分布式資源“聚沙成塔”。為什么需要虛擬電廠這么一個“智能調(diào)節(jié)器”呢？來看一組數(shù)據(jù)，研究顯示，絕大多數(shù)省份一年中電力負(fù)荷超過最高負(fù)荷95%的總持續(xù)時間僅有幾十個小時，根據(jù)測算，為了滿足這5%的峰值負(fù)荷需求，建設(shè)電廠和配套電網(wǎng)可能要花費(fèi)幾千億元，電力供需矛盾較為突出。以湖南電力供應(yīng)為例，湖南用電負(fù)荷季節(jié)性特征明顯，湖南電網(wǎng)用電負(fù)荷日最大峰谷差接近60％，居全國第一。一般來講，晚上、春秋季電需求較少，白天、夏冬季用電多。數(shù)據(jù)顯示，2023年，長沙電網(wǎng)最高負(fù)荷達(dá)1073萬千瓦，但尖峰負(fù)荷（即超過最高負(fù)荷的95%的負(fù)荷）僅持續(xù)30多個小時。而湖南湘江新區(qū)的企業(yè)、項目云集，電力需求大，用電量在全市各區(qū)縣（市）公司中排名第一。隨著“雙碳”目標(biāo)政策推進(jìn)，新能源裝機(jī)容量和發(fā)電量占比持續(xù)提升，電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)資源的需求不斷釋放。據(jù)華泰證券預(yù)測，2025年我國“虛擬電廠”市場規(guī)模達(dá)102億元。而隨著電力交易市場的不斷完善，“虛擬電廠”市場規(guī)模在2030年有望達(dá)千億元。既不燒煤，也沒有發(fā)電機(jī)組，那么，虛擬電廠的電從何而來？湖南湘江新區(qū)虛擬電廠負(fù)責(zé)人介紹，虛擬電廠本身不直接發(fā)電，而是把零散電力負(fù)荷聚合起來，對外等效形成一個發(fā)電廠。因此，虛擬電廠的電有的來自能源站、充電樁，有的來自光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電，還可能來自通信基站、工廠以及商場，甚至居民家的新能源汽車等。以新能源汽車為例。用電低谷時，新能源汽車以較低的價格充電，用電高峰時，響應(yīng)虛擬電廠的調(diào)度指令，把儲存的電量反向賣給電網(wǎng)。能源站、儲能電池的情況與新能源汽車類似，高負(fù)荷時段還可采取錯峰用電、降功率充電，降低用電成本，提升利用效率。同時，新能源汽車本身就是體量龐大的儲能載體，從電池全生命周期來看，電池服務(wù)新能源汽車僅僅是全生命周期很小的一部分。有著“新能源巨頭”之稱的寧德時代堅持“車路云一體化”融合發(fā)展，推進(jìn)“云-能”協(xié)同，通過虛擬電廠，以虛擬接口聚合車輛，與電網(wǎng)交互，參與電網(wǎng)的調(diào)頻調(diào)峰，可以將電池全部能量都發(fā)揮出來。通俗來說，“車路云一體化”可以理解為“聰明的車+智慧的路”。打造“車路云一體化”試點城市，長沙早就準(zhǔn)備好了。7月3日，工業(yè)和信息化部、公安部、自然資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部聯(lián)合發(fā)布《智能網(wǎng)聯(lián)汽車“車路云一體化”應(yīng)用試點城市名單》，長沙名列其中。這也是繼國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試區(qū)等四塊國家級牌照后，長沙獲得的第五塊智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域國家級牌照。湖南湘江新區(qū)虛擬電廠投入使用，將進(jìn)一步帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展。
湘江新區(qū)虛擬電廠運(yùn)作模式。電能是動態(tài)的過程性能源，即用即發(fā)，發(fā)電廠發(fā)多少電，用戶就同時用多少電。而風(fēng)電、光伏等能源都是“靠天吃飯”，在用電低峰期，可能會出現(xiàn)電用不完的情況，造成棄風(fēng)、棄光等現(xiàn)象，而在夏冬用電高峰期，又可能出現(xiàn)電量不夠用。虛擬電廠可以靈活調(diào)控可調(diào)節(jié)電力負(fù)荷，減少或避免棄風(fēng)、棄光等現(xiàn)象。對電網(wǎng)而言，有助于提升電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，相當(dāng)于在不增加資源消耗的情況下新建一座大型電廠。充電樁、儲能站等可調(diào)資源運(yùn)營商在用電低谷時充電、高峰時放電，可利用電的峰谷價差獲益。以儲能站為例，在用電低谷大量購買、儲存低價電，在虛擬電廠調(diào)度時將儲存電力放出來，既能獲得電價差異、電量補(bǔ)貼，又能緩解用電緊張，一舉多得。對用戶而言效果如何？最直觀的感受是降低了用能成本。比如大型商場或企業(yè)，將溫度提高1-2攝氏度，不會讓顧客、員工有明顯的感受，但降低了空調(diào)的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。對于普通用戶來說，即使是一戶家庭、一輛電動汽車，也能成為虛擬電廠的一部分。比如，電動汽車充電期間，虛擬電廠可根據(jù)電力市場價格波動情況，實時優(yōu)化充放電策略，從而減少用戶的充電成本，實現(xiàn)電廠、電網(wǎng)、用戶、虛擬電廠的多方共贏。“既能合理使用資源，還能真金白銀省錢�！痹诤舷娼聟^(qū)虛擬電廠管理中心負(fù)責(zé)人看來，虛擬電廠可實現(xiàn)電廠、電網(wǎng)、用戶、虛擬電廠的多方共贏。據(jù)悉，湘江新區(qū)2024年設(shè)立200萬元虛擬電廠專項資金池，對新區(qū)范圍內(nèi)符合條件的虛擬電廠運(yùn)營商給予專項激勵。截至5月底，新區(qū)虛擬電廠已完成中國鐵塔長沙分公司、小桔能源等12家虛擬電廠平臺接入，容量30萬千瓦，迎峰度夏期間預(yù)計實時調(diào)節(jié)容量5萬~10萬千瓦，將有力保障度夏期間湘江新區(qū)可靠供電。近年來，國家出臺多項支持虛擬電廠發(fā)展的相關(guān)政策，鼓勵開展虛擬電廠示范。湖南湘江新區(qū)也落地配套多項相關(guān)政策，支持“虛擬電網(wǎng)”發(fā)展。2023年9月率先全省探索開展虛擬電廠試點建設(shè)，2024年2月率先全省提出在虛擬電廠等領(lǐng)域出臺標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)導(dǎo)則、配套政策環(huán)境，圍繞“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同一體發(fā)展構(gòu)建虛擬電廠管理運(yùn)行體系等超前工作部署。據(jù)悉，新區(qū)擬持續(xù)加大政策支持力度，計劃于近期印發(fā)《湖南湘江新區(qū)虛擬電廠精準(zhǔn)響應(yīng)實施方案（試行）》《湖南湘江新區(qū)虛擬電廠精準(zhǔn)響應(yīng)管理辦法（試行）》，不斷完善虛擬電廠運(yùn)營管理和交易模式，全力推進(jìn)新區(qū)虛擬電廠管理中心實體化運(yùn)營。“計劃到2030年，新區(qū)虛擬電廠調(diào)節(jié)能力達(dá)到20萬千瓦，形成虛擬電廠完整產(chǎn)業(yè)鏈，為加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力、推動能源轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)貢獻(xiàn)力量�！焙舷娼聟^(qū)虛擬電廠管理中心負(fù)責(zé)人表示。目前，我國虛擬電廠項目總體處于前期試點研究階段，但發(fā)展的步伐從未停歇。其中，江蘇、上海、河北、廣東等地相繼開展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點。作為電力大省，江蘇于2016年開始試點“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”，2017年5月，世界首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”在江蘇投運(yùn)，這相當(dāng)于使我國擁有了世界上最大規(guī)模容量的虛擬電廠。截至2023年11月，江蘇已經(jīng)并網(wǎng)的虛擬電廠“發(fā)電”能力超過200萬千瓦，達(dá)210萬千瓦，相當(dāng)于兩臺全球最大的白鶴灘水電站水輪發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，以城市居民每戶每天用電量10度計算，可滿足20多萬戶居民一天的用電。“根據(jù)測算，今年以來，江蘇用電負(fù)荷超過1億千瓦的時長為1246小時，為了滿足峰值負(fù)荷需求，用建設(shè)虛擬電廠代替新建傳統(tǒng)火力發(fā)電廠，可以節(jié)約80%至90%的建設(shè)成本�！眹W(wǎng)江蘇電力調(diào)度控制中心調(diào)度運(yùn)行處處長仇晨光說。2019年12月，國內(nèi)首個虛擬電廠國網(wǎng)冀北泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程投入運(yùn)行。其中，水電熱氣多種能源互聯(lián)互通是該工程特點。該示范工程一期接入與實時控制蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市。秦皇島作為虛擬電廠綜合試點，張家口、廊坊分別作為蓄熱式電鍋爐、大工業(yè)負(fù)荷專項試點，實現(xiàn)了以電為中心，熱、氣、水等能源互聯(lián)互通，打造了能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)樣板間。2022年8月，深圳虛擬電廠管理中心舉行揭牌儀式，這是國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心。截至目前，深圳虛擬電廠管理中心已接入運(yùn)營商90家，接入容量規(guī)模超過250萬千瓦。以一戶家庭報裝容量6千瓦來算，250萬千瓦容量相當(dāng)于40萬個家庭的用電需求。預(yù)計到2025年，深圳將建成具備100萬千瓦級可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。2023年7月，廣州、深圳、柳州三地同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調(diào)控，標(biāo)志著我國首個區(qū)域級虛擬電廠投入運(yùn)行。作為智慧能源和綠色電力的關(guān)鍵技術(shù)，虛擬電廠的出現(xiàn)生動詮釋了人與自然和諧共生的現(xiàn)代化，它將分散的能源碎片凝聚，在厚積薄發(fā)中孕育更大的能量。“小暑大暑，上蒸下煮”，七月中旬初伏將至，這場“大考”即將上難度，虛擬電廠或許會面臨新的一波考驗，但這也正是未雨綢繆、查漏補(bǔ)缺的大好時機(jī)。 
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