「雙碳」戰略全面驅動中國能源體系深度變革的當下，新能源裝機規模爆髮式增長與電力系統靈活性不足的矛盾日益凸顯，能源供需雙側的時空錯配問題成為制約綠色轉型的關鍵瓶頸。
這些看似「無解」的供需錯配，把「虛擬電廠」推到了聚光燈下。作為數字技術與能源系統深度融合的產物，正以「能源資源聚合器」的創新形態破題解局——它通過數字平台把海量分散資源聚合成一個「雲端大電廠」，以軟體演算法替代硬體冗餘，實現毫秒級的功率平衡，成為加速構建新型電力系統、實現能源綠色低碳轉型的核心引擎。
電力系統的「網約平台」
能源的「供」和「需」正快速變化：供給端從「少數大電廠」走向「多點分布、看天吃飯」；需求端從「白天上班晚上休息」的固定節奏，變成全天候的充電、製冷、生產，電網的平衡變得愈發脆弱。
既要接住更多風光電，又要應對越來越尖的負荷曲線，電網迎來新的「協調手」——不用新建煙囪，而是把城市裡的小電源、儲能和可調設備組織起來，讓電在時間上能「挪一挪」、在空間上能「借一借」，把不均衡變得更可控的虛擬電廠正開啟能源系統的智能新紀元。
全球能源新格局
根據國際能源署2024年發布的《可再生能源2024》報告，全球可再生能源在電力發電中的佔比預計將從2023年的30%提升至2030年的46%。這一增長主要得益於太陽能光伏和風能的快速發展。2023年，全球新增可再生電力裝機容量約為507吉瓦，同比增長近50%，創下20年來的最大增幅。其中，中國的太陽能光伏和風能市場分別增長了116%和66%，推動了全球可再生能源的快速擴張。
然而，清潔能源的迅速發展面臨不少挑戰。風能和太陽能等新能源資源波動性強，難以在用電高峰時提供穩定的電力供應；傳統的火力發電廠無法迅速調節輸出，導致電網調節能力不足。此外，隨著電動汽車的普及，數據中心的能耗激增，智能家居等設備的廣泛使用，電力需求的高峰期愈加集中，全球電力需求也在急劇增加。
為應對這些挑戰，儲能技術和人工智慧正在成為能源轉型的重要推動力。數據顯示，全球儲能系統的容量已在過去五年內增長了近60%，鋰電池和抽水蓄能能夠存儲過剩電力並在需求高峰時釋放，幫助解決風能和太陽能的波動問題。ai技術則通過大數據分析優化電力系統調度，提升電力資源的利用效率。
與此同時，作為一種新型能源管理模式，虛擬電廠正在全球範圍內逐漸推廣。通過集成分散式能源資源、儲能系統和靈活負荷，實現電力供需的動態調節和優化，虛擬電廠解決了傳統電力系統難以應對的新能源波動問題，幫助電網提高靈活性，減少對傳統燃煤和天然氣發電的依賴。
城市虛擬電廠：雲端調度下的分散式能源協同圖
用電「更巧」的破題之道
虛擬電廠不冒煙、不建廠房，不是一座真的電廠，更像一個電力版「網約平台」：把分散在城市裡的小型電源（屋頂光伏、風力發電機、樓宇或社區電池等）和可以短時間調低用電的設備（空調、充電樁等）組織起來，按統一計劃一起行動。用電高峰時，平台發出指令，成百上千個用戶把空調溫度上調一度、充電樁錯峰充電、儲能電池放電頂上去；用電低谷或風光電多時，再引導設備多用電，把電「存起來」。這樣就能「削峰填谷」，讓電網更穩定，減少拉閘限電的風險，也更好地消納風電光電，少浪費。
簡單說，虛擬電廠就是靠數字化把「千家萬戶的小力量」擰成一股繩，哪裡緊張就往哪裡送，既省錢省電，也更低碳。
誰來指揮？電網企業或經許可的運營商在監管和合同約定下通過雲平台和智能終端下達指令，過程可計量、可結算，用戶自願參與、可隨時調整。它不是停你家的電，而是把「不急用」的那一小部分往前或往後挪一挪，基本不影響正常生活，卻能為城市多騰出一大塊「機動電力」。
虛擬電廠並非橫空出世。隨著屋頂光伏、小型風機、樓宇電池、充電樁越來越多，把分散小資源用網路連起來，統一指揮能像一台「大機組」協同工作，這就是「虛擬電廠」的雛形。
不過，早期設備各自為政、通信不穩定、規則也沒完全打開，停留在小範圍試點。後來隨著智能電錶、物聯網和雲平台普及，電力設備能「上網」、能被遠程控制；天氣與負荷預測也更靠譜，虛擬電廠才有了可靠的「積木」和「扳手」，終於跨越「看得見卻管不了」的尷尬。
再後來，虛擬電廠參與電力市場的通道逐步打通，分散式電源、可調負荷和儲能不再是「零散小玩家」，可以組團提供削峰、調頻、備用等服務，按規則獲得結算。虛擬電廠開始形成應用閉環：先把資源聚合起來，再根據天氣和電價做計劃，到用電高峰一聲令下，有的少用一點，有的多發一點，有的把電池儲備電能放出來頂一頂。
當前，為了更好地應對新能源電力波動和電網調節的挑戰，虛擬電廠在全球範圍內市場潛力巨大。在歐美和亞洲多個國家，已成為電力市場的重要組成部分，推動了分散式能源資源的高效利用；全球多個地區正在探索通過虛擬電廠參與電力市場的路徑，優化電力資源的配置，提高電力系統的智能化和綠色化水平。
虛擬電廠運營模擬平台教學實操頁面.png
從「能聚合」走到「會調度」
今天的虛擬電廠，已經從「能聚合」走到「會調度」。向前看，更多新成員會加入資源池，比如電動車與車網互動（v2g）、熱泵、數據中心負荷等，屆時響應會更快、更細、更聰明。
近幾年，國家層面的頂層設計已把路鋪好：明確虛擬電廠等新型主體可以進市場、參與現貨與輔助服務；發布專項指導意見，提出「先試點、再推廣、再規模化」的路線圖，並把「聚合—調度—交易—結算」的閉環寫進規則。簡單說，中國的思路是：規範身份——打通市場——做大規模——逐步形成全國性調節能力，讓虛擬電廠從「救急」走向常態化和市場化。
可以預見的是，未來虛擬電廠的規模將從核心商圈和園區擴大到社區、城郊與交通樞紐，電動車與電網互動、家庭儲能、數據中心可轉移負荷等都會入列；計劃更前瞻、執行更自動，日常化微調將從按小時、按分鐘走向按秒級響應；數據與介面標準也將更統一，隱私與安全邊界更清楚，價格信號更靈活、補償更穩定，參與者「願意來、留得住」。
未來，虛擬電廠技術不斷發展，將在全球實現能源轉型目標中發揮越來越關鍵的作用，使得全球電力系統向更智能、綠色和低碳的方向轉型。
作者：上海交通大學國家電投智慧能源創新學院副教授 李亦言
審核專家：上海交通大學國家電投智慧能源創新學院副教授 張宸
