引言

虚拟电厂技术是协同多类型发用电资源，共同参与多级电力建设的一种技术，提升了各类资源发电灵活性以及运营的经济性，特别是对一些容量较小的分布式发电机组，如风电机组、居民光伏发电设备、微型燃料机组等设备发电需求，能够满足容量小、但群体规模较大的需求侧资源供应，如空调集群、居民热水器集群、电动汽车市场等能源供应的需求。从市场角度分析，此类发电资源与需求具有灵活性、随机性的特点，虚拟电厂技术具有将同质资源聚合协调控制的能力，能够为电力系统提供优质的辅助服务，特别是对于此类资源容量较小，不符合电力市场准入规则，而单独参与电力市场成本过高的清洁能源项目，虚拟电厂技术，聚合大量资源，进而参与到电力市场，实现了节约用电成本，提升发电效益的目的。因此，研究虚拟电厂应用的关键技术，是双碳目标下的必然需求，对促进我国新能源产业的发展有着重要的现实意义。

1“双碳”目标下虚拟电厂建设的重要性

虚拟电厂是一种智能电网技术，它能够将多个分散的、可调节的电源和负荷汇聚起来，形成一个虚拟的“电厂”进行统一管理和调度。这种技术的核心是通过先进的信息通信技术和软件系统，实现电力资源的优化配置，提高电力系统的运行效率。在实现“双碳”目标的过程中，虚拟电厂的建设具有重要的意义，首先，提高电网安全保障水平。随着风光水等可再生新能源的发展和并网，电网的随机性和波动性增加，对电网的稳定安全造成影响，虚拟电厂可以将需求侧的分散资源聚沙成塔，与电网进行灵活、精准、智能化互动响应，有助于平抑电网峰谷差，提升电网安全保障水平。其次，降低能源的浪费。虚拟电厂可以促进新能源消纳，通过智能的调控平抑电网的峰谷差，灵活有效地利用电力。对于新能源的间歇性特点造成的弃风弃光弃水现象，发展虚拟电厂，将大幅提升系统调节能力，降低“三弃”能源电量的浪费。其三，促进电力市场的发展。虚拟电厂可以吸引更多的企业、居民等用户参与电力市场交易，提高电力市场的灵活性，推动电力市场的进一步发展[ 1 ] 。

2虚拟电厂建设现状

目前，我国已经完成建设的虚拟电厂主要包括国网冀北虚拟电厂、上海黄浦区虚拟电厂、江苏虚拟电厂等。国网冀北虚拟电厂是我国首个虚拟电厂试点项目，于2019年12月建成投运。该虚拟电厂工程实时接入并控制了蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类、19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。该虚拟电厂的核心是智能管控平台，可以实现对各类可调资源的集中管理，实现能源的高效优化配置。该虚拟电厂的试点成果已经在多个地区得到了推广和应用。从虚拟电厂建设现状分析，我国虚拟电厂的建设现状仍处于初级阶段，尚未形成统一的虚拟电厂标准和规范。虽然各地已经开展了一些虚拟电厂的试点项目，但规模和范围仍然有限[ 2 ] 。

其建设和发展主要面临以下挑战：第一，技术水平有待提高，虚拟电厂需要依靠先进的信息通信技术和软件系统来实现能源的优化配置和调度，但目前国内虚拟电厂的技术水平相对较低，需要进一步研究和开发。其二，投资成本较高，虚拟电厂的建设需要大量的投资，包括设备购置、软件开发、系统集成等方面，由于当前虚拟电厂的盈利模式尚不清晰，投资回报周期较长，投资者对虚拟电厂的兴趣有限。其三，政策支持不足，虚拟电厂的发展需要政府政策的支持和引导。目前，各地政府对虚拟电厂的认识和重视程度不同，缺乏统一的政策支持。其四，市场参与主体不足，虚拟电厂需要电力市场中的多个参与方共同合作才能实现能源的优化配置和调度，但目前国内电力市场的参与方相对较少，虚拟电厂的组织和协调难度较大。因此，为了推动我国虚拟电厂的建设和发展，需要加强技术研发，提高技术水平和降低投资成本，同时，政府也需要加强对虚拟电厂的政策支持和引导，推动电力市场的开放和参与方的增加。

3虚拟电厂建设涉及的关键技术

3.1协调控制技术

虚拟电厂将各种可调节的电源和负荷汇聚在一起，形成一个虚拟的“电厂”，实现对各种电源和负荷的优化调度，以达到能源的最高利用效率。协调控制技术能够实现各电源和负荷的优化协调，保证虚拟电厂的安全稳定运行。但从电源组成和运行模式上，大体可将控制方法分为集中控制、集中-分散控制、完全分散控制三种模式，集中控制是在虚拟电厂内部建立控制中心的方式，掌握分布式资源数据信息，实现对所有资源的调度，该模式下虚拟电场调控能力较强，控制手段灵活，但由于信息量过于集中，对计算程度和兼容性要求较高。集中-分散控制模式在一定程度上缓解了控制中心信息拥堵和计算困难的问题，该模式下由控制中心将一部分功能下放至本地控制中心，实现分层控制，将中心任务进行制定和分解，而本地控制置信则侧重于单元指令的调度与控制。完全分散控制模式是不再设置单独的控制中心，而设置多个子系统，根据内部运行情况，进行子系统内部的资源调度分配，并通过通信信息技术保障各个子系统之间的良好运作，该运行模式对故障应急响应能力、协调管理能力、通信控制能力要求较高[ 3] 。

3.2信息通信技术

虚拟电厂的实现离不开先进的信息通信技术，通过信息通信技术，可以将各个分散的电源和负荷进行连接，实现信息的共享和传递。此外，信息通信技术还可以实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，满足电网调度对聚合商平台实时调节指令、在线实时监控等技术要求。

3.3信息安全防护技术

第一，物理安全防护。物理安全包括设备设施的安全、物理环境的安全等。采取的措施包括对机房、服务器等重要区域进行严格的安全监控和管理，防止未经授权的访问和数据泄露。同时，要保证设备设施的安全，防止因设备故障等原因导致的数据丢失和系统崩溃。第二，网络安全防护：智能电厂的网络安全是保障整个电力系统运行的重要一环。采取的措施包括部署防火墙、入侵检测系统等网络安全设备，对网络流量进行分析和监控，及时发现并阻止恶意攻击和非法访问。同时，要加强网络安全教育，提高员工的安全意识和技能。第三，数据安全防护。数据是智能电厂的核心资产，保障数据的安全是智能电厂建设中的重中之重。采取的措施包括对数据进行加密处理，采用强密码策略、双因素认证等技术加强身份认证和访问控制，防止数据泄露和未经授权的访问。

结束语

综上所述，虚拟电厂的建设在“双碳”目标下具有重要的意义，能够提高电力系统的运行效率和安全性，降低能源的浪费，促进电力市场的发展，为实现“双碳”目标提供有力的支持。

参考文献：

[ 1 ] 陈健，吕志鹏，方梦祥.“面向双碳战略的能源转型关键技 术”专栏特约主编寄语［J］.浙江电力，2021，40（12）：1-2.

[ 2 ] 杨翾，骆哲，叶刚进，等.能源互网下虚拟电厂调度及市场竞价综述［J］.浙江电力，2021，40（12）：46-53.

[ 3 ]孙惠，翟海保，吴鑫 . 源网荷储多元协调控制系统［J］. 电工技术学报，2021，36（15）：3264-3271.