在能源转型升级的大背景下，“虚拟电厂”正在悄悄走进公众视野。它不是一座具体的建筑物，也不像传统电厂那样“烧煤发电”，而更像是一个看不见的“超级管家”，把家家户户的分布式能源、储能设备、电动汽车甚至商场空调都集中管理起来，通过智能调度，实现电力的灵活供应和高效使用。
虚拟电厂的“双碳”使命
虚拟电厂（Virtual Power Plant，简称VPP）是依托先进的信息通信技术，将分布式电源、储能设备、电动汽车、工业可调负荷等分散资源聚合优化，形成具备灵活调节能力的“虚拟能源实体”。简单来讲，它就是一个能精确控制用电需求和发电输出的平衡系统。
当前，我国可再生能源装机已突破19.66亿千瓦，占发电总装机比重达57.3%，但风电光伏的间歇性、波动性对电网调峰能力提出严峻挑战。与此同时，全国充电桩保有量达1000余万台，工商业可调节负荷潜力超2亿千瓦。作为新型电力系统的核心协调者，虚拟电厂通过数字化手段激活碎片化能源潜力，对资源的智能调度和灵活调配，既能在电网出现波动时快速响应，平抑新能源波动、保障电网安全，又能降低峰谷差、提升能源利用效率。这种“聚沙成塔”的思路，让原本“小而散”的能源资源整合为“强而稳”的能源供给系统。在政策加速落地与技术迭代驱动下，虚拟电厂正从概念探索迈向市场化运营，为构建清洁低碳、安全高效的新型电力系统注入新动能，成为实现“碳达峰、碳中和”目标的关键路径。
政策驱动的顶层设计
在政策推动下，虚拟电厂正迎来发展的“黄金时代”。2025年，国家发展改革委印发的《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》（以下简称《意见》）将其定义为“通过数字化技术聚合分布式能源资源，参与电力市场交易及辅助服务的新型经营主体”。标志着我国虚拟电厂正式纳入国家能源战略体系，走上健康发展之路。
《意见》还提出了清晰的发展目标：到2027年，全国虚拟电厂调节能力达到2000万千瓦；到2030年，虚拟电厂应用场景不断拓展，调节能力超过5000万千瓦。这不仅是一个数字目标，更意味着我国在构建清洁、低碳、安全、高效的新型电力系统方面，有了明确的路线图。
在此背景下，多地大力推动虚拟电厂发展。比如，老工业基地山西将水泥厂、铸造厂等重工业负荷接入虚拟电厂网络，虚拟电厂规模在今年达到百万千瓦级行列。上海利用虚拟电厂解决超大城市能源问题。江苏也在今年年初投建百万千瓦级居民虚拟电厂，将分散的家用空调聚集起来，让居民主动参与错峰、避峰用电。
智能调度的“数字大脑”
虚拟电厂之所以“虚拟”却“强大”，关键在于其背后强大的数字化技术体系。它就像是有着“数字大脑”的“智能调度员”，把分散的能源资源整合为可调度的“虚拟电源库”。
多源协同调度机制。虚拟电厂通过建立“源-网-荷-储”的协同响应机制，实现资源的最优配置。例如，当新能源供电过剩时，系统会优先引导储能系统进行充电；当用电高峰到来时，可以调用分布式光伏、电动车充电资源，甚至临时调低非关键负荷的用电，如商场的空调、非生产用电等，从而缓解电网压力。
智能化数字调度系统。虚拟电厂的调度依赖一个“数字大脑”，这个大脑基于人工智能和大数据技术，能够在几秒钟内完成资源的最优匹配。比如，电网公司会通过分析气象数据、用户行为、经济指标等多种因素，提前24小时预测负荷曲线，制定调度方案。系统还会实时调整策略，每5分钟更新一次，确保系统运行的稳定性。
感知与通信技术保障。与传统电网不同，虚拟电厂的资源分布广泛、终端设备繁多，因此对通信和感知技术提出了更高要求：5G+边缘计算技术，为通信系统提供低延迟、高可靠的数据传输；物联网传感器网络，实现对分布式能源状态的实时监控；智能电表具备双向通信和负荷调控能力，可在用户侧实现精准管理；区块链技术，用于交易结算，确保资源调度和收益分配的公平透明。
市场化运营的商业模式
虚拟电厂打破了传统电力系统中发电侧和用电侧之间的界限，将电力用户由单一的消费者，转变成了产消者。通常来说，虚拟电厂按照其产业链，可分为上游、中游、下游。上游为基础资源，以可调负荷、分布式电源和储能设备为主。中游为资源聚合商，主要通过整合优化电力供给与需求等信息，强化“虚拟电厂”协调控制能力。下游则为电力需求方，常见的有电网公司、售电公司、工商业用电大户等。虚拟电厂的商业模式正在逐渐成熟，目前主要包括以下几种方式：
需求响应补贴。通过“削峰填谷”参与调度，虚拟电厂可在高负荷时段减少用户用电，获得补贴。某地市2024年实施的阶梯式奖励政策显示，夏季尖峰时段（如14：00-16：00）每减少1千瓦时负荷，可获得约1.8元的补贴。一些商业体的虚拟电厂通过智能控制空调、照明等设备，实现盈利并获得补贴。
辅助服务市场。虚拟电厂提供调频、调峰等辅助服务，参与市场价格竞争。部分地区的峰谷电价差异超过0.5元/千瓦时，虚拟电厂利用这个空间，通过储能设备的充放策略，实现收益，比如将深夜便宜的电力“储存起来”，在高峰时段以高价释放，从而赚取差价利润。
电力交易市场参与。部分省市允许虚拟电厂参与电力现货市场，在日前市场（提前1天交易）申报发电计划，在实时市场（提前1小时以上进行交易）中进行偏差调整，进一步拓展了收益渠道。
突破“瓶颈”的未来展望
当前虚拟电厂规模化推进仍存在诸多难题和瓶颈。一是接入壁垒高，城市电网可调用设备规模庞大、种类各异，网络安全压力大。二是调控难度大，资源不确定性强，电网安全约束复杂。三是监管架构存在模糊地带，能源局、工业和信息化部、电网公司对虚拟电厂的管理权责划分尚不够明确，各地推进虚拟电厂政策与制度化建设参差不齐。技术标准碎片化问题突出，虚拟电厂相关标准对实际工作指导稍显滞后。四是虚拟电厂收益稳定性不足制约商业可持续，辅助服务市场价格波动幅度过大以及新能源预测误差导致的考核罚款，影响聚合商收益率和积极性。
目前，虚拟电厂正从技术试点迈向规模化运营，成为重塑能源格局的关键变量，这种“以柔克刚”的系统协调模式，最终将成为打通“源网荷储”协同、连接“电碳市场”的核心纽带，为全球能源转型提供具有中国特色的创新方案。
（作者系上海交通大学电气工程学院二级教授）
责任编辑：王昆鹏
