高溫?zé)峥萘艘槐娝Πl(fā)電站，卻再次帶火了“虛擬電廠”這個(gè)概念。不僅各地都有新的虛擬電廠開建或投入運(yùn)行，連相關(guān)的概念股也上漲了 50%。

要知道，就在一個(gè)月前，馬斯克也剛宣布一個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目 —— 給家里自備“大儲(chǔ)能電池”Powerwall 的特斯拉用戶，開放一個(gè)賺錢的好途徑，用戶如果有用不完的電，傳給電網(wǎng)一度電就能掙兩美元。

國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有相關(guān)虛擬電廠投入運(yùn)行，據(jù)新浪科技介紹，目前不少公司都加入了給虛擬電廠“供電”的行列，積極的話一個(gè)月甚至能拿到十幾萬(wàn)元。

聽(tīng)起來(lái)，這個(gè)虛擬電廠不僅能解決電力供給不足的問(wèn)題，還能讓有余電的個(gè)人或公司賺到錢。還有這么輕松的好事？所以虛擬電廠到底是個(gè)什么項(xiàng)目，它又憑什么盈利？

虛擬電廠究竟是什么？

乍一看，很多人可能會(huì)把虛擬電廠看作是一個(gè)電廠。但其實(shí)并不是，它更像是一套能源管理系統(tǒng)。之所以有“電廠”的后綴，是因?yàn)樗鼡碛泻碗姀S一樣的功能 —— 輸送電力資源，不過(guò)相較于傳統(tǒng)的電廠，虛擬電廠在輸送時(shí)頭腦會(huì)更靈活一些。

具體怎么更“頭腦靈活”呢？其實(shí)虛擬電廠在整個(gè)環(huán)節(jié)中扮演的是一個(gè)“調(diào)度者”的角色。一方面，在供電側(cè)，它通過(guò)信息技術(shù)將各種發(fā)電儲(chǔ)能資源整合在一起，包括傳統(tǒng)的火電系統(tǒng)，新能源發(fā)電系統(tǒng)以及一些車能系統(tǒng)。另一方面，在用電側(cè)，虛擬電廠通過(guò)對(duì)整合的能量資源進(jìn)行調(diào)配，協(xié)同優(yōu)化后來(lái)響應(yīng)市場(chǎng)上靈活的用電需求。

其中，虛擬電廠會(huì)在用電高峰期及低谷期對(duì)用電進(jìn)行調(diào)配，避免出現(xiàn)用電緊張的狀況，起到一個(gè)“削峰填谷”的作用。說(shuō)白了就是，用戶要多少電，就剛好給他多少電，并且（多了就拿給別人）根據(jù)整體的發(fā)電、用電狀況給出相應(yīng)的用電建議。

△ 圖源鐘永潔, 紀(jì)陵, 李靖霞, 等.虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述

值得一提的是，據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，傳統(tǒng)的火電廠要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)“削峰填谷”，僅僅是系統(tǒng) 5% 左右的的峰值負(fù)荷，就需要投資 4000 億元。

同樣的活兒交給虛擬電廠來(lái)干，僅需 500 億~600 億元就行，成本連火電廠的 14.5% 都用不到。那虛擬電廠到底該如何實(shí)現(xiàn)，又需要哪些技術(shù)來(lái)支撐呢？

整體來(lái)講，虛擬電廠需要三項(xiàng)主要技術(shù)來(lái)支撐能源管理系統(tǒng)：信息通信技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)和協(xié)調(diào)控制技術(shù)。信息通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)分布式能源聚合的關(guān)鍵性技術(shù)，包括 5G 通信技術(shù)、高速載波通信技術(shù)等。智能計(jì)量技術(shù)則對(duì)分布式能源等進(jìn)行精確的測(cè)量，為后續(xù)協(xié)調(diào)配置打好基礎(chǔ)。協(xié)調(diào)控制技術(shù)可以算作是實(shí)現(xiàn)虛擬電廠“最后一步”的技術(shù)，基于分析好的數(shù)據(jù)將電能以最優(yōu)配置輸出。

△ 圖源科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)

聽(tīng)起來(lái)并不復(fù)雜，但要想實(shí)現(xiàn)虛擬電廠，從技術(shù)上來(lái)講其實(shí)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

首先是算法方面，虛擬電廠要根據(jù)內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)度電力資源以達(dá)到最優(yōu)配置，這其中必定會(huì)涉及到一系列的優(yōu)化算法，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有部分優(yōu)化算法，但還有待于進(jìn)一步探索。

然后，據(jù)中國(guó)電力企業(yè)管理介紹，未來(lái)虛擬電廠勢(shì)必要走上市場(chǎng)化的道路，而在電力市場(chǎng)交易中，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、安全透明并可信的交易環(huán)境至關(guān)重要，區(qū)塊鏈恰恰是解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。

但區(qū)塊鏈在虛擬電廠中仍有一些技術(shù)瓶頸有待突破，比如說(shuō)在涉及到范圍較廣的交易場(chǎng)景中，區(qū)塊鏈的性能就會(huì)急劇下降，并且區(qū)塊鏈的保密性也會(huì)給監(jiān)管帶來(lái)一定的難度。

最后再來(lái)講講虛擬電廠的商業(yè)模式，目前它的盈利來(lái)源主要有兩種：一個(gè)是虛擬電廠作為售電企業(yè)直接與用戶進(jìn)行交易；另一個(gè)是調(diào)峰服務(wù)交易，即“削峰填谷”，一般稱這種平衡能量資源的服務(wù)為輔助服務(wù)。

目前，虛擬電廠根據(jù)設(shè)備類型和盈利模式，可以被劃分為四類，即電源型、負(fù)荷型、儲(chǔ)能型和混合型。電源型虛擬電廠可以直接與用戶進(jìn)行交易，并視公司實(shí)際情況決定是否提供輔助服務(wù)。而負(fù)荷型虛擬電廠的主要特性便是通過(guò)調(diào)節(jié)用戶用電功率來(lái)實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)，能夠提供輔助服務(wù)，但不一定直接出售電能給用戶。儲(chǔ)能型虛擬電廠既可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，也可以通過(guò)獲取并出售電能的方式盈利?；旌闲吞摂M電廠則是“全能型”選手。

△ 圖源鐘永潔, 紀(jì)陵, 李靖霞, 等.虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述

那么，目前國(guó)內(nèi)外的虛擬電廠各自發(fā)展到哪一步了？

國(guó)內(nèi)外發(fā)展到哪一步了

在虛擬電廠的發(fā)展上，國(guó)外目前已有公司實(shí)現(xiàn)盈利，國(guó)內(nèi)總體則還處在發(fā)展階段。

先來(lái)看看國(guó)外的情況。

虛擬電廠的概念，最早于 1997 年被英國(guó)學(xué)者 Shimon Awerbuch 提出，十多年后在國(guó)外漸漸流行開來(lái)。火起來(lái)的原因還略有差異：虛擬電廠在歐洲側(cè)重于“開源”，即提升分布式電源的使用率；在美國(guó)則更接近于“節(jié)流”，即提高各地區(qū)能源的利用效率。

歐洲的典型虛擬電廠公司，即是 2009 年成立的德國(guó)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商 Next Kraftwerke。

僅 2020 年一年，這家公司的營(yíng)收達(dá)到 5.95 億歐元，一度成為德國(guó)最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商，目前已經(jīng)被殼牌公司收購(gòu)。

雖然這家公司管理的分布式發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備超過(guò) 6800+，但單個(gè)客戶資源平均只有 0.87MW，也就是說(shuō)，除了輔助服務(wù)和售賣新能源等其他盈利模式外，它需要依靠龐大的分布式資源調(diào)度能力來(lái)獲取利潤(rùn)。

美國(guó)地區(qū)的虛擬電廠代表，就不得不提特斯拉了。2015 年的時(shí)候，馬斯克就搞了個(gè)家用儲(chǔ)能產(chǎn)品 Powerwall，它就像塊大電池一樣，能夠儲(chǔ)存太陽(yáng)能的能量，實(shí)現(xiàn)用戶的居家日常供電。今年 7 月，特斯拉宣布與太平洋煤氣電力公司 PG&E 合作，將 Powerwall 變成一個(gè)分布式能源，用戶用不完的電反向輸送給電網(wǎng)，每度電獲得 2 美元的獎(jiǎng)勵(lì)。

雖然這個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目看似起步較晚，但 Powerwall 可是有不少用戶基數(shù)的，上線后不久已經(jīng)有幾千用戶報(bào)名，現(xiàn)在看來(lái)，馬斯克可謂“早有預(yù)謀”（手動(dòng)狗頭）。

國(guó)內(nèi)的起步要稍晚一些。

2017 年，上海建成黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程，江蘇針對(duì)清潔能源的“源網(wǎng)荷智能電網(wǎng)”系統(tǒng)也投入運(yùn)行；2019 年，位于河北的冀北虛擬電廠投入運(yùn)行……

預(yù)計(jì)到 2025 年，廣東深圳也將建成具備 100 萬(wàn)千瓦級(jí)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。

目前，已有不少投入使用的虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目。例如，國(guó)網(wǎng)上海浦東供電公司已經(jīng)與上海諾信汽車零部件有限公司等 6 家用電客戶簽署了基于虛擬電廠應(yīng)用的協(xié)議，如果條件允許的話隨時(shí)能“變身”虛擬電廠；

被國(guó)網(wǎng)公司列為虛擬電廠示范工程試點(diǎn)承擔(dān)單位的冀北公司，負(fù)責(zé)的“虛擬電廠”試點(diǎn)項(xiàng)目已經(jīng)服務(wù)于北京冬奧會(huì)。也就是說(shuō)今年參與冬奧的小伙伴們，可能已經(jīng)使用過(guò)虛擬電廠調(diào)度的資源了。

△ 圖源國(guó)網(wǎng)冀北電力

目前，國(guó)家電網(wǎng)江蘇電力有限公司開發(fā)的城區(qū)用戶與電網(wǎng)供需友好互動(dòng)系統(tǒng)，也已經(jīng)被應(yīng)用在智能充電樁上。

據(jù)大公報(bào)介紹，如果一臺(tái)電動(dòng)汽車電池容量大約是 60 千瓦時(shí)，選用這種智能充電樁，每度電充電價(jià)格能優(yōu)惠 0.2 元，充 4 小時(shí)僅需 48 元，比平時(shí)節(jié)省 12 元。

但無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，虛擬電廠都面臨著一些繞不開的坎。

利潤(rùn)問(wèn)題。據(jù)甲子光年介紹，冀北虛擬電廠的建設(shè)投資約為 3000 萬(wàn)元，在 2021 年，其參與調(diào)峰調(diào)頻的頻率大概一年內(nèi)有 5-6 次，實(shí)現(xiàn)的運(yùn)營(yíng)商和用戶收益則在 600 余萬(wàn)元左右。

盈利模式問(wèn)題。例如目前不少虛擬電廠項(xiàng)目仍然主要靠提供儲(chǔ)能服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)增值，至于節(jié)省電力的輔助服務(wù)，對(duì)客戶吸引力則有限。

信息安全問(wèn)題。虛擬電廠實(shí)際上嚴(yán)重依賴算法軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和通信，但這也讓它們?nèi)菀自馐芫W(wǎng)絡(luò)攻擊。據(jù)挪威 Statkraft 公司介紹，網(wǎng)絡(luò)攻擊正在對(duì)全球能源電網(wǎng)造成威脅。尤其是虛擬電廠，一旦被攻擊可能會(huì)造成嚴(yán)重影響，這也會(huì)影響客戶的信任度。

如果能想辦法解決這些問(wèn)題，對(duì)于虛擬電廠的發(fā)展也會(huì)有所幫助。