4年前的秋天，国际电工委员会（IEC）在北京开了一个会。各国电力专家云集于此，讨论为一种电厂编制国际标准。

(资料图片)

这种电厂看不见也摸不着。它不是一个实际的电厂，而是一个能源管理系统，但却是当时许多电力专家心目中能源转型的“诗与远方”。

它就是如今炙手可热的虚拟电厂。也正是在那年3月，由中国国家电网主导的IEC虚拟电厂标准获批立项。

（来源：微信公众号“电网头条” 作者：许争 王一凡 国士豪）

01

填补全球空白

这项国际标准“说中国话”

顾名思义，虚拟电厂与传统电厂不同，不烧煤，也没有厂房，而是建在“云端”。

研究虚拟电厂多年的科研人员都知道，虚拟电厂并不具有实体形式，却真具有一个电厂的功能，而且其功能远超传统实体电厂。它打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。

图片来源：国网冀北电力

对于这样一种前景广阔的新事物，标准至关重要。对此，国网冀北电力颇有发言权。

虚拟电厂的国际标准是世界“通用语言”，是这一领域各国间互联互通的基本规范和技术合作的基础条件。

2018年3月，国网冀北电力和中国电科院组成的专家团队代表中国向IEC提交的虚拟电厂《架构与功能要求》和《用例》提案获批立项，成为IEC在虚拟电厂领域立项的首批国际标准。

虚拟电厂国际标准提案获批立项，标志着国家电网在虚拟电厂领域处于国际领跑地位，增强了我国制定能源转型国际标准的话语权，具有十分重要的现实意义和长远的战略价值。

此外，两项虚拟电厂标准获批立项，使得虚拟电厂的概念在原本体系架构上进一步提升：

虚拟电厂是聚合优化“网源荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式，在传统电网物理架构上，依托互联网和现代信息通信技术，聚合分布式电源、储能、负荷等尚未纳入电网现有调控范围的各类分散资源，与系统开展协同优化运行控制和市场交易，实现电源侧的多能互补、负荷侧的双向互动、储能的灵活调剂，为电网提供调峰、调频、备用等辅助服务。

02

实力不虚

让分散资源凝聚成强大合力

虚拟电厂到底好在哪呢？

简单来说，“聚沙成塔”是虚拟电厂的关键词。它能把海量、分散、异质的能源资源变成可调控的持续能源资源。为电网提供调峰、调频、备用等辅助服务是虚拟电厂的重要作用，也是它之所以能够被称为电厂的主要原因。

图片来源：国网冀北电力

电网讲究源随荷动，需求侧用多少电，供应侧就发多少电。但用户用电有“峰谷”之分，需要调节电厂出力做到平衡。

以往，为电网提供调峰、调频、备用等辅助服务，一般由稳定的火电机组来完成。

随着新型电力系统建设的持续推进，不稳定的可再生能源发电大规模并网。作为可再生能源富集地，国网冀北电力新能源装机容量占比已经超过70%。

相较传统的电厂，虚拟电厂有着不小的优势。

更便宜

以往在出现较大用电负荷时，供应侧的调节方式往往是扩建电厂、调动备用电源、加强有序用电管理等。而虚拟电厂通过科学降低用电侧负荷来保障用电稳定，不会对居民、工商业用电产生影响，成本更低。

例如，冀北虚拟电厂调峰能力20.4万千瓦，发电侧若要实现相同调峰能力改造费用将超亿元，而虚拟电厂改造成本仅为发电侧的5%，将大大降低系统运行成本费用。

更绿色

使用虚拟电厂调峰，可以减少电网和尖峰电源的建设，提高电网设备使用效率，促进新能源消纳，达到降碳减排的目的。

用一组直观数据来比较一下：

预计2023年京津唐电网尖峰负荷95%以上持续时间不到30小时。如通过虚拟电厂压降尖峰负荷365万千瓦，可节约常规电源投资110亿元、配套电网投资数十亿元。

预计，2023年冀北电网最大负荷3080万千瓦，如果最大负荷的10%通过虚拟电厂响应市场价格信号进行实时填谷响应，初步测算一个供热季可增加消纳新能源近3亿千瓦时。

03

走向市场

从“诗与远方”到广阔蓝海

远方清晰可见，前景诗意盎然。

但制定标准，获得国际最高话语权，只是迈出的第一步。如何让这个美好的“诗与远方”成为可以抵达的现实之境？

一个项目好不好，得看它能不能经得起市场的检验。与我国其他地区的“邀约型”虚拟电厂不同，国网冀北电力的实践率先进入了“市场型虚拟电厂”阶段。

2019年，也就是国际标准获批立项的第二年，国网冀北电力虚拟电厂示范工程投运。

这个虚拟电厂聚合了冀北五地市的可调节工商业、蓄热式电锅炉、智慧楼宇、储能等资源，主要参与华北调峰辅助服务市场的运营，通过实时响应京津唐电网调度指令，在后夜风电大发、电网低谷调峰困难时期，为京津唐电网提供调峰服务，拉升低谷用电负荷，促进新能源消纳。

小贴士

电力辅助服务是指为维持电力系统安全稳定运行，保证电能质量，促进清洁能源消纳，除正常电能生产、输送、使用外，由火电、水电、核电、风电、光伏发电、光热发电、抽水蓄能、自备电厂等发电侧并网主体，电化学、压缩空气、飞轮等新型储能，传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络等能够响应电力调度指令的可调节负荷（含通过聚合商、虚拟电厂等形式聚合）提供的服务。

“国网冀北电力的虚拟电厂自2019年起参与华北（京津唐）调峰辅助服务市场运营，纳入了电网调度计划和自动发电控制（AGC）闭环控制。”国网冀北电力科技创新部主任王宣元牵头参与了虚拟电厂示范工程建设、国际标准制定全过程。

据她介绍，目前京津唐的辅助服务市场主要针对低谷新能源调峰，一般在每年11月到次年的4月开展，每天开展11个小时。

截至目前，冀北虚拟电厂已在线连续提供调峰服务超过5225小时，累计增发新能源电量3747万千瓦时，虚拟电厂运营商和用户收益达682万元。

值得一提的是，在2022年北京冬奥会电力保供工作中，冀北虚拟电厂发挥了很大作用。

国网冀北电力副总经理李阿勇介绍，在服务奥运场馆用电时，虚拟电厂技术将电与热联系起来，合理利用低谷电能供热，在降低场馆供热成本的同时，为电网提供调峰服务，促进清洁能源消纳。通过全国统一电力交易平台，国家体育馆、北京冬奥组委办公园区、延庆场馆群、张家口赛区等冬奥场馆实现100%绿电供应。

冀北虚拟电厂支撑了奥运史上首次全部场馆采用绿电，其关键技术研究及应用被纳入国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项。

冀北虚拟电厂平台上目前已接入3家运营商——冀北电力综合能源公司、恒实科技和国电投中央研究院，国网综合能源集团等多家运营商也在自建系统或平台。

“运营商最重要的作用就是做好聚合用户的指导与管理工作，引导用户更好地参与辅助服务市场。”冀北电力综合能源公司需求侧管理中心主任孙雷说，运营商的用户就是这些具备可调节能力的资源主体。

3月24日下午，位于河北张家口市的河北建筑工程学院教室内暖气充足，但为校园供暖的电锅炉并没有启动。供暖来自不远处的储热装置，锅炉的启动时间是在凌晨1～6时。

“这组蓄热电锅炉，正是组成冀北虚拟电厂众多可调节资源的冰山一角。”孙雷说，河北建筑工程学院的这组蓄热电锅炉作为可调节负荷参与辅助服务市场，只需按照要求调整启动时间，每年就能带来约20万元的收益。

“业界讨论虚拟电厂，肯定会说到冀北。大家都想去那里调研‘打卡’，毕竟国际标准是他们牵头制定的，市场化探索也从那里起步。”恒实科技业务规划总监马天放这样评价。

如今，虚拟电厂已从当年的“诗与远方”迈向一片广阔的蓝海。

2021年1月，国家能源局印发《2021年能源监管工作要点》，指出要积极推进储能设施、虚拟电厂等参与辅助服务市场，推动建立电力用户参与辅助服务的费用分担共享机制。2021年12月，国家能源局印发《电力辅助服务管理办法》，指出电力辅助服务包括能够响应电力调度指令的可调节负荷（含通过聚合商、虚拟电厂等形式聚合）提供的服务等。2022年3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》明确，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（V2G）能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范；力争到2025年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%～5%。这标志着国家正式认可了虚拟电厂在新型电力系统建设中的重要意义。

“接下来还需加强顶层设计，完善政策机制和标准体系；持续优化核心技术，推进产业链高质量发展；加强网络和信息安全体系建设；将虚拟电厂纳入新兴业务整体布局等。”王宣元说。

市场化的下一步是规模化，国网冀北电力已开始新一轮发力。