世界在燃燒，我們需要一場可再生能源革命”。面對今夏北半球不斷刷新紀錄的高溫天，聯合國秘書長古特雷斯急呼各國為保障能源安全、電力供給穩定，加快轉向可再生能源。當前，全球範圍內史無前例的熱浪正使得多國電力系統承壓。除了不斷攀升的電價外，電力供給的安全也顯得尤為重要。
權威氣候變化研究機構聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告顯示，最近50年來，全球變暖正以過去2000年以來前所未有的速度發生，熱浪、高溫、乾旱、颶風等極端天氣將更為平常。
那麼，在極端氣候頻現的當前，有沒有提升能源效率又兼顧經濟成本的最優解？近來，在西方頗受資本追捧的“虛擬電廠”（VPP）再度引發關注。市場調研機構Fortune Business Insights的最新數據顯示，全球虛擬電廠市場預計將從2021年的8.8億美元增長到2028年的64.7億美元，在預測期內將以32.89%的年複合增長率（CAGR）迅猛增長。
“虛擬電廠”其實是一座沒有發電機卻擁有發電功能的電廠，可以幫助電網調節負荷
虛擬電廠受追捧
對於90%能源供給依賴進口的日本，引入虛擬電廠是其20多年電力市場結構改革的一個縮影。日本環境省的數據顯示，日本的可再生能源發電佔比已達到了18.5%（含水），預計可提前完成2030年佔比達到22%~24%的目標。可再生能源大規模增長和高比例接入，對現有電網可靠性以及電能質量帶來了嚴峻挑戰。因此，虛擬電廠21世紀初在日本吸引了不少企業投資布局。
何為“虛擬電廠”？日本能源行業巨頭日立能源全球執行副總裁、大中華區總裁張金泉告訴第一財經，“虛擬電廠”其實是一座沒有發電機卻擁有發電功能的電廠，可以幫助電網調節負荷。
也就是說，虛擬電廠並不是真正意義上的發電廠，而是一種智能電網技術，其核心理念就是通過先進信息通信技術和軟件系統，把各類分散、可調節的電源和負荷匯聚起來，形成一個虛擬的“電廠”進行統一管理和調度。
張金泉對第一財經解釋道，虛擬電廠可以對內部發電和用電做一個很好的調節。他舉例稱，如果在發電比較緊張的情況下，讓空調停轉5分鐘可能會使屋裡溫度升高了一兩度，但人體感覺有限，“如果一個區域的所有空調都停下來，那可能就相當於出現了小型發電廠來支撐電網對電的需求，這是虛擬電廠很重要的一部分內容。”
除了內部調節外，張金泉表示，虛擬電廠還可以通過能源的優化協調管理，實現儲能的功能，在能源比較便宜或者相對過剩的時候把能源先儲存，然後在需要的時候釋放。“這個概念現在全球都能普遍被接受，從效率上來看是最高的，避免了大範圍的跨區域電力調整、分配。”他說。
日本能源經濟研究所（IEEJ）資深經濟學家江藤涼（Ryo ETO）以日本的經驗介紹道，在自然災害更頻繁的情況下，虛擬電廠的使用能提高能源彈性，“由於虛擬電廠本質上是分佈式的，沒有單點故障，因此在自然災害等不利事件期間，它們比集中式發電源更具彈性。”
日立能源近年來已把“虛擬電廠”理念和技術輸出日本，為歐洲多國電力市場提供了十餘個虛擬電廠系統，覆蓋了海上風電、鋼鐵和需求側管理等多個領域。
在中國市場，今年3月發布的《“十四五”現代能源體系規劃》就指出，要推動儲能設施、虛擬電廠、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與電力輔助服務。此外，中國的北京、上海等多地的十四五規劃中也都提到發展和建設虛擬電廠。
據第一財經了解，日立能源已為南方電網深圳供電局的首套自動化虛擬電廠系統提供技術支持。目前該虛擬電廠系統已經在深圳110千伏投控變電站投入試運行。
對於虛擬電廠的未來，張金泉表示，很多與虛擬電廠有關的議題都值得業界進一步探討，比如數據的收集、虛擬電廠在電網中的地位等。
據江藤涼介紹，一些日本的便利店已引入虛擬電廠，通過遠程供給各分店的空調和照明使用，提高電力調配能力。他對虛擬電廠的前景十分樂觀，“受日本電力市場逐步開放競爭、太陽能上網電價逐步下調、新建住宅的零能耗建築政策等因素影響，不斷變化的市場格局為虛擬電廠提供了發展機會。未來隨着更多參與者的入局，日本電力供應商將通過虛擬電廠為業主提供余電使用的用電方式，從而達到合理電力調配的目的。”
全球用電需求還會高速增長
目前，不少國家都給出了“碳中和”的時間表。在這場“碳中和”的衝刺中，電力依舊扮演能源系統中的重要角色。國際可再生能源署發布的《2021年世界能源轉型展望報告》顯示，到2050年，電力消耗將增加一倍以上，佔全球最終能源消耗的50%以上。
張金泉認為，從全球經濟和電氣化率的發展來看，全球對電力的需求量還會有一個很高的增長速度，“隨着電力需求的不斷增加，對新電網、新設備的需求也在增加。同時，一部分老設備也迎來升級改造的需求。預計全球電力市場的年增長率將超過3%，而中國的增速將遠遠大於這個數字。”
前述報告也認為，數字化技術對實現能源轉型至關重要，是擴大可再生能源發電和普及電氣化的關鍵環節。諸如智能數字設備、信息和通信技術（ICT）的部署，以及相關操作的實踐，旨在通過更靈活的方式滿足可再生能源的電力需求，優化電力交付和使用過程，提供更高效率的用電服務。
在當下能源系統正加速從以化石能源為主向可再生能源發電為主轉型之際，張金泉認為，交通、工業、建築領域為未來電氣化的程度會日益提升，同時，可再生能源載體可為直接電氣化提供補充。因此，尤其需要數字化和新型能源平台，來應對能源變革對電力系統帶來的挑戰。
“構建新型電力系統將為此提供重要支撐。首先需要環保型的解決方案，其次需要數字化的平台，最後是能源平台。三者結合起來，才能實現可靠的、能支撐可再生能源的新型電力系統。”張金泉說。
上述報告認為，隨着未來極端天氣成為常態，為保障電網的安全性，需最大限度地實現資源優化配置，在這一過程中，電力現貨市場、智能電網服務、虛擬電廠等領域“大有可為”。