中国的大规模互联异构协调虚拟发电厂：碳减排与安全供电

《IEEE Power and Energy Magazine》：Large-Scale Interconnected and Heterogeneous Coordinated Virtual Power Plants in China: Carbon Reduction and Safe Supply

中国加速构建新型电力系统应对双碳目标挑战，可再生能源装机占比57.3%，但负荷波动与DER整合困难制约系统灵活性。VPP通过聚合分布式能源实现10GW以上调节能力，2023年市场规模达51.3亿美元，成为解决供需平衡与市场模式创新的关键技术手段。

　　

摘要：

由于许多国家提出了“碳中和”的目标，电力行业持续实施低碳转型战略，为电力系统的发展和创新带来了前所未有的机遇和挑战。为应对这一形势，中国正在加速建设一种安全、清洁且成本效益高的新型电力系统。截至2025年3月，中国可再生能源的装机容量已达到1,966吉瓦，占总装机容量的57.3%。中国正在大力推广清洁能源消费，到2025年，全社会终端用户的电气化率将达到30%。数据中心、电动汽车和5G基站等新型电力负荷正在快速增长。虽然这些变化促进了“双碳目标”的实现，但也极大地影响了新型电力系统的运行。可再生能源的产出波动以及新型电力负荷的随机消费模式不断加剧了灵活性资源与供需平衡之间的差距，同时带来了高频、短期的偶发事件，使得电力系统问题的预测变得困难。此外，大量的分布式能源资源（DERs）希望参与电力市场以获得最大化的运营收益，因此迫切需要建立一种能够整合各种大规模终端用户的创新市场运营模式。因此，虚拟电厂（VPP）成为解决上述问题的关键技术手段。中国构建的VPP调节能力已超过10吉瓦，成为系统灵活性的重要组成部分，并扩展了电力系统的调节手段。本文介绍了VPP的技术概念，并讨论了其与其他分布式能源资源技术形式的运营差异。

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由于许多国家提出了“碳中和”的目标，电力行业持续实施低碳转型战略，为电力系统的发展和创新带来了前所未有的机遇和挑战。为应对这一形势，中国正在加速建设一种安全、清洁且成本效益高的新型电力系统。截至2025年3月，中国可再生能源的装机容量已达到1,966吉瓦，占总装机容量的57.3%，为电力系统注入了绿色能源，提升了其低碳地位。中国正在大力推广清洁能源消费，到2025年，全社会终端用户的电气化率将达到30%。数据中心、电动汽车和5G基站等新型电力负荷正在快速增长，持续推动产业发展。虽然这些变化促进了“双碳目标”的实现，但也极大地影响了新型电力系统的运行。可再生能源的产出波动以及新型电力负荷的随机消费模式不断加剧了灵活性资源与供需平衡之间的差距，同时带来了高频、短期的偶发事件，使得电力系统问题的预测变得困难。此外，大量的分布式能源资源（DERs）希望参与电力市场以获得最大化的运营收益，因此迫切需要建立一种能够整合各种大规模终端用户的创新市场运营模式。自2015年中国电力市场改革以来，中国政府一直积极推进虚拟电厂（VPP）的技术探索和有效性验证，旨在为新型电力系统构建众多高度可靠、低碳且资产轻量的“新电源”。根据智库报告的数据，2023年VPP的市场投资规模达到了30.5亿美元，市场规模增长至51.3亿美元，中国VPP的聚合调节能力已超过10吉瓦。本文讨论了VPP的技术概念、研究框架和示范成果，揭示了中国的VPP发展经验，为应对气候风险和能源安全问题提供了解决方案。