虚拟电厂（Virtual Power Plant，VPP）作为能源数字化转型的关键技术，正逐步成为新型电力系统建设的重要组成部分。它通过先进的信息通信技术和软件系统，将分散的分布式电源、储能装置、可控负荷等资源进行聚合和协调优化，形成一个特殊的“电厂”参与电力市场和电网运行。随着新能源的大规模发展，虚拟电厂在提升电网灵活性、促进清洁能源消纳等方面展现出巨大价值。东南大学电气工程学院高赐威教授团队作为国内虚拟电厂领域的顶尖研究团队，自2017年起支撑上海虚拟电厂研究和建设，承担三十余项相关研究项目，获得省部级奖9项，推动虚拟电厂领域首批两项国标和两项行标立项，在需求侧管理领域参与编制2项国际标准、10项国家标准，5项行业标准，发明专利授权70余项，为行业发展提供了重要技术支撑。
近年来，新能源装机容量快速增长，尤其是分布式光伏发展极为迅速，在山东、河北、河南等省对电网安全运行构成严重挑战。传统电力系统运行中，分布式资源和用户侧对大电网完全不可见，只能通过负荷预测作为系统运行的边界条件。这种运行模式已难以适应高比例新能源接入的新型电力系统要求。虚拟电厂通过连接用户侧资源和大电网/批发市场，有效解决了分布式资源的“不可见”问题。
从政策环境看，2022年以来国家密集出台支持政策。2022年8月，科技部等九部门发布《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》，提出建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂。2022年11月，国家能源局发布《电力现货市场基本规则（征求意见稿）》，明确推动虚拟电厂等新兴市场主体参与交易。2023年6月，《新型电力系统发展蓝皮书》提出积极培育虚拟电厂等新业态新模式。2023年9月，《电力需求侧管理办法》要求逐步将需求侧资源以虚拟电厂等方式纳入电力平衡。2024年2月，《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》鼓励虚拟电厂新业态创新发展。2025年2月，《关于深化新能源上网电价市场化改革促进新能源高质量发展的通知》为虚拟电厂创造市场空间，2025年3月，《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》提出了面向“十五五”时期的虚拟电厂发展总体方针。
东南大学团队的研究基础显示，虚拟电厂的技术核心在于“聚沙成塔”的规模效应。传统电厂通过发出电功率参与能量市场，通过功率可调性参与辅助服务市场。虚拟电厂聚合的对象可以是分布式电源、柔性负荷、储能或其组合，但必须是分布式资源。聚合的目的是实现可管理，即监测+预测+控制。规模化是虚拟电厂与传统机组一样参与大系统运行调度的前提。聚合的本质是将散布的虚拟电厂资源作为一个整体来考虑，通过聚沙成塔获得市场机会，以及与此相关的资源管理、预测、投标、调度、控制等业务。
虚拟电厂的价值实现主要通过三种路径：为新能源企业服务、为售电商/负荷服务、以独立主体参与市场。东南大学团队在虚拟电厂平台开发与商业运营模式研究开发等领域已获得成功应用，是国内虚拟电厂领域的顶尖团队。
为新能源企业服务方面，虚拟电厂可与新能源企业打捆聚合，帮助新能源入市把控风险提质增效。通过将不可控的风电、光伏和可控的燃气机组、生物质发电等资源整合，降低可再生能源的波动性，参与日前日内市场，助力新能源消纳，提升新能源收益。团队通过可访问万余资源的实时数据，包括与天气相关的风光出力等，利用充足的数据有效提升预测准确率。各类数据根据自有的气象分析、各交易所市场信息滚动更新，稳步减少预测误差。通过预测和控制系统，可在任何场景下平衡发电出力，帮助避免风光发电不确定性带来的市场惩罚损失。
为售电商/负荷服务方面，虚拟电厂与售电商/用户打捆聚合，充分利用时段间的电能价差。电力价格在日前市场每天变化24次，在日内市场每天变化96次。通过优化灵活性发电资源的生产计划，可为客户显著提升收益；也可通过控制可调负荷，降低客户用电成本。以沼气机组峰值运作为例，虚拟电厂能够有效优化发电计划，实现收益最大化。
以独立主体参与市场方面，虚拟电厂通过聚合分布式资源，直接向电力市场出售电能量和辅助服务，将小规模发电商、储能单元和工商业用户聚合，提供进入辅助服务市场和电能量市场的机会和途径。灵活资源需要满足可持续发电、具备远程控制可能性和快速响应能力等要求。目前亟需解决虚拟电厂常态化参与市场的机制障碍，包括虚拟电厂与下属资源之间的市场权利界定、虚拟电厂能力认定等问题。
东南大学团队在虚拟电厂领域的研究工作显示，从2017年起支撑上海虚拟电厂研究和建设，承担上海、广州、深圳、国网综能等单位委托虚拟电厂研究项目三十余项。其中，“城市商业建筑虚拟电厂系统关键技术及示范应用”获得2020年上海市科技进步二等奖，“面向需求响应的海量柔性负荷聚合运行关键技术及应用”获得教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖。团队发表论文526篇，授权专利55项，1篇文章入选全国百篇最具国内影响学术论文，6篇文章入选F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文，9篇论文他引次数超过200次。
虚拟电厂的标准化工作至关重要。在实际应用中，虚拟电厂的容量定义、调节速率评估、资源散布等都需要统一标准。例如，虚拟电厂的容量100MW是调整量还是绝对量模型？测试所得虚拟电厂的调节速率1MW/分钟能说明什么问题？虚拟电厂的资源散布，其发电功率如何计算，等效在电网的什么位置？这些问题都需要通过标准化来解决。
虚拟电厂的概念模型主要分为调整量模型和绝对量模型。调整量模型以负荷削峰为例，将需求响应期间的功率调整量等效为虚拟发电机组的出力，即Poutput=G=ΔL。这种模型适用于调峰、需求响应，但不适用能量交易与调频，适用于净功率输入型/负荷型，依赖于负荷基线，常态化调用较为困难。绝对量模型将虚拟电厂视为对分布式资源的聚合，形成对外提供电能量或者辅助服务的“电厂”，具有电厂的身份，是市场的供应者。在虚拟电厂内部，分布式电源即电厂的发电机组，分布式可调负荷即电厂的厂用电。分布式电源和分布式负荷的功率之和组成虚拟电厂的输出功率，功率为正则发电，功率为负则用电。这种模型适用于能量交易、调峰、调频等各种场景，更适用于净功率输出型/电源型，没有负荷基线依赖，可常态化运行。
标准化工作方面，中电联标准化管理中心成立虚拟电厂标准专项工作组，构建虚拟电厂标准体系。2021年11月29日，中电联标准化管理中心组织相关示范应用单位和标准化技术组织共同研讨虚拟电厂标准体系。2022年1月17日，虚拟电厂标准工作组第一次会议审议通过《虚拟电厂标准体系建设工作方案》。2022年8月15日，虚拟电厂标准工作组第二次会议明确标准分工情况。2024年4月，虚拟电厂标准工作组第三次会议明确《虚拟电厂技术导则》标准先行。
在国际标准方面，《IEC TS 63189-1-2023 Virtual power plants- Part 1: Architecture and functional requirements》和《IEC TS 63189-2-2023 Virtual Power Plants. Use Cases》已经发布。国内标准方面，GB/T 44241-2024《虚拟电厂管理规范》和GB/T 44260-2024《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》两项国家标准已正式发布。此外，还有多项行业标准和团体标准正在制定中。2024年，由国网上海经研院牵头申报的IEC标准《虚拟电厂发电输出效果评估导则》获批立项，这是虚拟电厂标准体系建设的重要进展。
东南大学团队在标准化工作中发挥重要作用，担任TC575全国电力需求侧管理标委会虚拟电厂标准工作组组领域责任专家，作为主答辩人参与首批两项虚拟电厂国标《虚拟电厂资源配置与评估规范》《虚拟电厂管理规范》的制定，并参与两项行标《虚拟电厂可调节性能指标设计与计算方法》、《虚拟电厂术语》的征求意见过程。2024年作为技术负责人，参与IEC63189-3《Guideline for VPP output evaluation》的立项和编制工作。
虚拟电厂在发展过程中仍面临诸多挑战。首先，虚拟电厂作为聚合体，其身份认定存在不确定性。在原有的电力管理体制中，负荷和电源都有成熟的管理体系，但虚拟电厂到底是负荷还是电源是当前很多问题的症结，这直接影响到计量、交易、结算、费用分摊等具体操作。其次，虚拟电厂参与市场的机制障碍需要解决。虚拟电厂与下属资源之间的市场权利如何界定，虚拟电厂下属资源用户之间的买卖关系与现有体制的矛盾，都需要明确的法律法规支持。
未来虚拟电厂的发展将呈现以下趋势：一是参与常态化运行的电力市场体系成为虚拟电厂价值实现的关键。目前全国绝大多数虚拟电厂主要以参与需求响应项目为主，与传统的负荷聚合商没有本质区别，主要应对系统供需紧张情况，应用场景极为有限，不足以支撑虚拟电厂可持续发展。需尽快建立虚拟电厂参与常态化电力市场竞争的实施机制，让虚拟电厂作为供应商参与常态化市场竞争，以成本和性能博取生存空间。二是技术标准体系将进一步完善。虚拟电厂技术标准是其能够纳入电力系统运行的必要条件，市场准入、计量结算、能力评估等多方面都需要标准规范。随着国家标准《虚拟电厂技术导则》的编制推进，虚拟电厂的标准化程度将不断提高。三是虚拟电厂将与新兴技术深度融合。人工智能、大数据、区块链等技术与虚拟电厂的结合将更加紧密，提升虚拟电厂的预测精度、控制效率和交易透明度。
东南大学团队的研究项目显示，虚拟电厂技术正在向更多应用场景拓展。从“基于分布式电源与负荷集成的虚拟发电厂构建与运行研究”到“虚拟电厂参与电力市场机制设计及方法研究”，从“面向碳达峰的大规模楼宇屋顶光伏接入和电动汽车有序智能充电的虚拟电厂关键技术研究”到“基于人工智能的虚拟电厂关键技术与示范应用”，虚拟电厂的技术内涵不断丰富，应用范围持续扩大。团队承担的国家重点研发项目中韩国际合作项目“基于人工智能的虚拟电厂关键技术与示范应用”，代表了虚拟电厂技术发展的前沿方向。
以上就是关于虚拟电厂行业的分析，可以看出虚拟电厂作为能源领域的重要创新，正在重塑电力系统的运行模式和市场格局。虚拟电厂通过精细化管理和技术创新，为企业和社会创造价值，是对闲置资源的充分利用，通过规模效应和精细化调控挖掘实现价值增量。参与常态化运行的电力市场体系是虚拟电厂价值实现的关键，需要建立虚拟电厂参与常态化电力市场竞争的实施机制。同时，虚拟电厂的发展亟需完善相关技术标准，为市场准入、计量结算、能力评估等提供规范依据。
随着新型电力系统建设的深入推进，虚拟电厂将在促进新能源消纳、提升电网灵活性、优化资源配置等方面发挥更加重要的作用。东南大学高赐威教授团队的研究成果和实践经验表明，虚拟电厂技术已经具备规模化应用的条件，未来通过政策支持、技术创新和市场机制完善，虚拟电厂有望成为电力系统不可或缺的重要组成部分，为能源转型和碳达峰碳中和目标实现提供有力支撑。
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