我國(guó)虛擬電廠發(fā)展研究
王冬容
（中電國(guó)際政策研究室主任）
今年是“十四五”能源規(guī)劃編制之年，關(guān)于煤炭和煤電如何考慮成為關(guān)注的焦點(diǎn)。今年疫情之后，多個(gè)煤電建設(shè)開閘放水的消息見諸報(bào)端，更有人主張“十四五”要新建高達(dá)2億千瓦煤電項(xiàng)目。同時(shí)，也有一股強(qiáng)大呼聲，呼吁控制發(fā)展煤電的慣性沖動(dòng)，主張通過(guò)充分發(fā)展可再生能源和挖掘需求側(cè)資源來(lái)滿足電力負(fù)荷增量，大力發(fā)展虛擬電廠，替代煤電調(diào)峰，并進(jìn)一步推動(dòng)能源革命。
那么，究竟什么是虛擬電廠？其資源狀況、未來(lái)發(fā)展空間如何？如何理解虛擬電廠在能源革命和現(xiàn)代能源體系建設(shè)中的意義和作用？當(dāng)前在我國(guó)推進(jìn)虛擬電廠新業(yè)態(tài)還存在哪些突出問(wèn)題？如何有效克服這些問(wèn)題？在這里簡(jiǎn)要梳理如下。
一
什么是虛擬電廠
從現(xiàn)有的研究和實(shí)踐來(lái)看，虛擬電廠可以理解為：是將不同空間的可調(diào)節(jié)（可中斷）負(fù)荷、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)、電動(dòng)汽車、分布式電源等一種或多種資源聚合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷；既可快速響應(yīng)指令配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場(chǎng)獲得經(jīng)濟(jì)收益。
虛擬電廠自本世紀(jì)初在德國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)、丹麥等歐洲國(guó)家開始興起，同期北美推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”。我國(guó)同時(shí)采用這兩個(gè)概念，一般認(rèn)為虛擬電廠的概念包含需求響應(yīng)。目前虛擬電廠理論和實(shí)踐在發(fā)達(dá)國(guó)家已成熟，各國(guó)各有側(cè)重，其中美國(guó)以可控負(fù)荷為主，規(guī)模已超3千萬(wàn)千瓦，占尖峰負(fù)荷的4%以上；以德國(guó)為代表的歐洲國(guó)家則以分布式電源為主；日本以用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源為主，計(jì)劃到2030年超過(guò)2500萬(wàn)千瓦；澳大利亞以用戶側(cè)儲(chǔ)能為主，特斯拉公司在南澳建成了號(hào)稱世界上最大的以電池組為支撐的虛擬電廠?！笆?”期間，我國(guó)江蘇、上海、河北、廣東等地也相繼開展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點(diǎn)。如江蘇省于2016年開展了全球單次規(guī)模最大的需求響應(yīng)。國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)需求響應(yīng)支撐平臺(tái)，優(yōu)化創(chuàng)新虛擬電廠運(yùn)營(yíng)模式，高質(zhì)量服務(wù)綠色冬奧，并參與了多個(gè)虛擬電廠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。
二
虛擬電廠的三類資源
虛擬電廠賴以發(fā)展起來(lái)是以三類資源的發(fā)展為前提的。一是可調(diào)（可中斷）負(fù)荷，二是分布式電源，三是儲(chǔ)能。這是三類基礎(chǔ)資源，在現(xiàn)實(shí)中，這三類資源往往會(huì)糅合在一起，特別是可調(diào)負(fù)荷中間越來(lái)越多地包含自用型分布式能源和儲(chǔ)能，或者再往上發(fā)展出微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)等形態(tài)，同樣可以作為虛擬電廠下的一個(gè)控制單元。
相應(yīng)，虛擬電廠按照主體資源的不同，可以分為需求側(cè)資源型、供給側(cè)資源型和混合資源型三種。需求側(cè)資源型虛擬電廠以可調(diào)負(fù)荷以及用戶側(cè)儲(chǔ)能、自用型分布式電源等資源為主。供給側(cè)資源型以公用型分布式發(fā)電、電網(wǎng)側(cè)和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能等資源為主?；旌腺Y源型由分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和可調(diào)負(fù)荷等資源共同組成，通過(guò)能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化和供用電整體效益的最大化。
可調(diào)（可中斷）負(fù)荷
可調(diào)負(fù)荷資源的重點(diǎn)領(lǐng)域主要包括工業(yè)、建筑和交通等。其中工業(yè)分連續(xù)性工業(yè)和非連續(xù)性工業(yè)；建筑包括公共、商業(yè)和居民等，建筑領(lǐng)域中空調(diào)負(fù)荷最為重要；交通有岸電、公共交通和私家電動(dòng)車等。可調(diào)負(fù)荷資源在質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面都存在較大的差別。在質(zhì)的方面，可以從調(diào)節(jié)意愿、調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)及聚合成本性價(jià)比幾個(gè)維度來(lái)評(píng)判?？偟膩?lái)說(shuō)，非連續(xù)工業(yè)是意愿、能力、可聚合性“三高”的首選優(yōu)質(zhì)資源，其次是電動(dòng)交通和建筑空調(diào)。在量的方面，調(diào)節(jié)、聚合技術(shù)的發(fā)展和成本的下降都在不斷提升可調(diào)負(fù)荷資源量。從國(guó)家電網(wǎng)等企業(yè)和江蘇、上海等省市的調(diào)查情況看，當(dāng)前我國(guó)可調(diào)負(fù)荷資源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量保守估計(jì)在5000萬(wàn)千瓦以上。
分布式電源
分布式電源（分布式發(fā)電）指的是在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的發(fā)電機(jī)組，包括小型燃機(jī)、小型光伏和小型風(fēng)電、水電、生物質(zhì)、燃料電池等或者這些發(fā)電的組合。
當(dāng)前我國(guó)對(duì)分布式電源（發(fā)電）的界定和統(tǒng)計(jì)還處在不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臓顟B(tài)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，我國(guó)分布式電源裝機(jī)約為6000萬(wàn)千瓦，其中，分布式光伏約5000萬(wàn)千瓦，分布式天然氣發(fā)電約為300萬(wàn)千瓦，分散式風(fēng)電約為400萬(wàn)千瓦。一些符合條件的小水電未被納入，小型背壓式熱電也因爭(zhēng)議大暫未被作為分布式發(fā)電。而站在虛擬電廠的角度，對(duì)分布式發(fā)電資源的界定在于調(diào)度關(guān)系，凡是調(diào)度關(guān)系不在現(xiàn)有公用系統(tǒng)的，或者可以從公用系統(tǒng)脫離的發(fā)電資源，都可以納入虛擬發(fā)電資源。從這個(gè)意義上說(shuō)，所有自備電廠都是虛擬電廠潛在的資源。
儲(chǔ)能
儲(chǔ)能是電力能源行業(yè)中最具革命性的要素。儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的快速提升，使電能突破了不可大規(guī)模經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)存的限制，也改變了行業(yè)控制優(yōu)化機(jī)制。按照存儲(chǔ)形式的區(qū)別，儲(chǔ)能設(shè)備大致可分為四類：一是機(jī)械儲(chǔ)能，如抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能等；二是化學(xué)儲(chǔ)能，如鉛酸電池、鈉硫電池等；三是電磁儲(chǔ)能，如超級(jí)電容、超導(dǎo)儲(chǔ)能等；四是相變儲(chǔ)能。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟不完全統(tǒng)計(jì)，截至2019年12月，全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)為809萬(wàn)千瓦，我國(guó)171萬(wàn)千瓦，初步形成電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)“三足鼎立”新格局。
三
虛擬電廠發(fā)展的三個(gè)階段
虛擬電廠的三類基礎(chǔ)資源都在快速發(fā)展，所以虛擬電廠自身的發(fā)展空間也在快速拓寬。但并不是有了資源虛擬電廠就自然發(fā)展出來(lái)了，而是要有系列必要的體制機(jī)制條件為前提。依據(jù)外圍條件的不同，我們把虛擬電廠的發(fā)展分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段我們稱之為邀約型階段。這是在沒有電力市場(chǎng)的情況下，由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，各個(gè)聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。第二個(gè)階段是市場(chǎng)型階段。這是在電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式，分別參與這些市場(chǎng)獲得收益。在第二階段，也會(huì)同時(shí)存在邀約型模式，其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。第三個(gè)階段是未來(lái)的虛擬電廠，我們稱之為跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著虛擬電廠聚合的資源種類越來(lái)越多，數(shù)量越來(lái)越大，空間越來(lái)越廣，實(shí)際上可稱之為“虛擬電力系統(tǒng)”，其中既包含可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式能源等基礎(chǔ)資源，也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。
第一階段：邀約型虛擬電廠
在電力市場(chǎng)包括電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)到位之前，即可通過(guò)政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)（系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)）發(fā)出邀約信號(hào)，有虛擬電廠（聚合商）組織資源（以可調(diào)負(fù)荷為主）進(jìn)行響應(yīng)。當(dāng)前我國(guó)各省試點(diǎn)的虛擬電廠以邀約型為主，其中以江蘇、上海、廣東等省市開展得較好。
2015年，江蘇在全國(guó)率先出臺(tái)了季節(jié)性尖峰電價(jià)政策，明確所有尖峰電價(jià)增收資金用于需求響應(yīng)激勵(lì)，構(gòu)建了需求響應(yīng)激勵(lì)資金池，為江蘇地區(qū)需求響應(yīng)快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)；同年，江蘇省工信廳、物價(jià)局出臺(tái)了《江蘇省電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則》，明確了需求響應(yīng)申報(bào)、邀約、響應(yīng)、評(píng)估、兌現(xiàn)等業(yè)務(wù)流程。根據(jù)歷年來(lái)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和市場(chǎng)主體的意見，江蘇省電力公司會(huì)同相關(guān)主管部門不斷優(yōu)化激勵(lì)模式和價(jià)格機(jī)制，按照響應(yīng)負(fù)荷容量、速率、時(shí)長(zhǎng)明確差異化激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)。首創(chuàng)“填谷”響應(yīng)自主競(jìng)價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷雙向調(diào)節(jié)，資源主體參照標(biāo)桿價(jià)格向下競(jìng)價(jià)出清，有效促進(jìn)資源優(yōu)化配置，提升了清潔能源消納水平。2016年，江蘇省開展了全球單次規(guī)模最大的需求響應(yīng)，削減負(fù)荷352萬(wàn)千瓦。2019年再次刷新紀(jì)錄，削峰規(guī)模達(dá)到402萬(wàn)千瓦，削峰能力基本達(dá)到最高負(fù)荷的3%～5%。為促進(jìn)新能源消納，2018年以來(lái)在國(guó)慶、春節(jié)負(fù)荷低谷時(shí)段創(chuàng)新開展填谷需求響應(yīng)，最大規(guī)模257萬(wàn)千瓦，共計(jì)促進(jìn)新能源消納3.38億千瓦時(shí)。
近年來(lái)，江蘇省需求響應(yīng)參與覆蓋面不斷擴(kuò)大。從2015年主要以工業(yè)企業(yè)參與需求響應(yīng)開始，逐步引入樓宇空調(diào)負(fù)荷、居民家電負(fù)荷、儲(chǔ)能、充電樁負(fù)荷等，不斷匯聚各類可中斷負(fù)荷資源。截至目前，已經(jīng)累計(jì)匯聚3309幢樓宇空調(diào)負(fù)荷，最大可控超過(guò)30萬(wàn)千瓦，與海爾、美的等家電廠商合作，依托家電廠商云平臺(tái)對(duì)居民空調(diào)、熱水器等負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。2020年，首次開展5戶客戶側(cè)儲(chǔ)能負(fù)荷參與實(shí)時(shí)需求響應(yīng)，與萬(wàn)邦合作，首次將江蘇地區(qū)1萬(wàn)余臺(tái)充電樁負(fù)荷納入需求響應(yīng)資源池。截至目前，江蘇地區(qū)累計(jì)實(shí)施響應(yīng)18次，累計(jì)響應(yīng)負(fù)荷量達(dá)到2369萬(wàn)千瓦，實(shí)踐規(guī)模、次數(shù)、品種等均位居國(guó)內(nèi)前列。
第二階段：市場(chǎng)型虛擬電廠
當(dāng)前在我國(guó)，屬于市場(chǎng)型虛擬電廠的只有冀北電力交易中心開展的虛擬電廠試點(diǎn)。冀北虛擬電廠一期接入蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智慧樓宇、智能家居、用戶側(cè)儲(chǔ)能等11類可調(diào)資源，容量約16萬(wàn)千瓦，分布在張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市。初期參與試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)報(bào)裝總?cè)萘考s8.0萬(wàn)千瓦，主要為蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)和智慧樓宇。在服務(wù)“新基建”方面，率先在張家口試點(diǎn)采用5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)蓄熱式電鍋爐資源與虛擬電廠平臺(tái)之間大并發(fā)量、低時(shí)延的信息快速雙向安全傳輸。目前冀北虛擬電廠商業(yè)運(yùn)營(yíng)主要參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，根據(jù)系統(tǒng)調(diào)峰需求，實(shí)時(shí)聚合調(diào)節(jié)接入資源用電負(fù)荷，在新能源大發(fā)期間增加用電需求（填谷），減少火電廠不經(jīng)濟(jì)的深調(diào)狀態(tài)，獲得與調(diào)峰貢獻(xiàn)相匹配的市場(chǎng)化收益。截至2020年3月底，虛擬電廠累計(jì)調(diào)節(jié)里程757.86萬(wàn)千瓦時(shí)，實(shí)際最大調(diào)節(jié)功率達(dá)到3.93萬(wàn)千瓦，投運(yùn)以來(lái)虛擬電廠總收益約157.46萬(wàn)元，日最大收益為87092.95元。
第三階段：跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠
虛擬電廠發(fā)展的高級(jí)階段將能實(shí)現(xiàn)跨空間自主調(diào)度。當(dāng)前國(guó)際上有兩個(gè)典型案例：一個(gè)是德國(guó)Next Kraftwerke公司。該公司早在2009年就啟動(dòng)了虛擬電廠商業(yè)模式，至2017年實(shí)現(xiàn)對(duì)4200多個(gè)分布式發(fā)電設(shè)備的管理，包括熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)能發(fā)電、小水電以及風(fēng)電、光伏，也包括一部分可控負(fù)荷，總規(guī)模達(dá)到280萬(wàn)千瓦。一方面對(duì)風(fēng)電、光伏等可控性差的發(fā)電資源安裝遠(yuǎn)程控制裝置，通過(guò)虛擬電廠平臺(tái)聚合參與電力市場(chǎng)交易，獲取利潤(rùn)分成；另一方面，對(duì)水電、生物質(zhì)發(fā)電等調(diào)節(jié)性好的電源，通過(guò)平臺(tái)聚合參與調(diào)頻市場(chǎng)獲取附加收益，目前該公司占德國(guó)二次調(diào)頻市場(chǎng)10%的份額。據(jù)最近的信息，該公司至2019年底已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)跨5個(gè)國(guó)家7000多個(gè)分布式能源和可調(diào)負(fù)荷的管理。
案例二是日本正在進(jìn)行的一個(gè)虛擬電廠試驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目由日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省資助，關(guān)西電力公司、富士電機(jī)等14家公司聯(lián)合實(shí)施，共同建立一個(gè)新的能量管理系統(tǒng)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將散布在整個(gè)電網(wǎng)的終端用電設(shè)備整合起來(lái)，以調(diào)節(jié)可用容量，平衡電力供需，促進(jìn)可再生能源的有效利用。該項(xiàng)目一旦實(shí)施成功，也是一個(gè)典型的跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。
四
理解虛擬電廠的五個(gè)視角
第一，從需求側(cè)管理到需求響應(yīng)的角度。這是很自然的進(jìn)化視角。目前開展需求響應(yīng)和邀約型虛擬電廠，基本都是在原有需求側(cè)管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行，無(wú)論是管理部門、人員，還是技術(shù)支持系統(tǒng)，遵循的管理制度，都與需求側(cè)管理工作一脈相承。
需求響應(yīng)和需求側(cè)管理有一定的相關(guān)和重疊。一般而言需求響應(yīng)包括系統(tǒng)導(dǎo)向和市場(chǎng)導(dǎo)向兩種形式。系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)由系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者、服務(wù)集成者或購(gòu)電代理商向消費(fèi)者發(fā)出需要削減或轉(zhuǎn)移負(fù)荷的信號(hào)，通?；谙到y(tǒng)可靠性程序，負(fù)荷削減或轉(zhuǎn)移的補(bǔ)償價(jià)格由系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者或市場(chǎng)確定。而市場(chǎng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)則是讓消費(fèi)者直接對(duì)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)作出反應(yīng)，產(chǎn)生行為或系統(tǒng)的消費(fèi)方式改變，價(jià)格是由批發(fā)市場(chǎng)和零售市場(chǎng)之間互動(dòng)的市場(chǎng)機(jī)制形成。
其中系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)和需求側(cè)管理具有較大的相關(guān)性。一般我們將需求側(cè)管理中影響消費(fèi)行為的項(xiàng)目稱為負(fù)荷管理項(xiàng)目，而把影響消費(fèi)方式的項(xiàng)目稱為能源效率項(xiàng)目。負(fù)荷管理項(xiàng)目可以看作市場(chǎng)改革之前的需求響應(yīng)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目在市場(chǎng)改革后發(fā)展為系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)。在傳統(tǒng)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)下，負(fù)荷管理項(xiàng)目可作為電力公司削減峰荷容量投資和推遲網(wǎng)絡(luò)升級(jí)投資的一種工具。這些項(xiàng)目包括直接的負(fù)荷控制和調(diào)整、高峰期電價(jià)、分時(shí)電價(jià)等。需要指出的是，在市場(chǎng)改革前作為負(fù)荷管理工具的高峰期電價(jià)和分時(shí)電價(jià)，雖然在市場(chǎng)改革后仍然是需求側(cè)響應(yīng)的重要工具，但前后存在著本質(zhì)的區(qū)別：前者是作為電力公司的負(fù)荷管理手段，消費(fèi)者只能被動(dòng)接受而無(wú)選擇權(quán)；后者則是消費(fèi)者的一個(gè)電價(jià)選擇，消費(fèi)者可以自主決定是否參與。
簡(jiǎn)而言之，從需求側(cè)管理到需求響應(yīng)雖然有相關(guān)繼承性，但其區(qū)別是本質(zhì)性的，在需求側(cè)管理中，用戶是剛性的“無(wú)機(jī)體”，是管理和控制的對(duì)象，而在需求響應(yīng)中，用戶是彈性的“有機(jī)體”，是被激勵(lì)有響應(yīng)的對(duì)象。
第二，從電力市場(chǎng)建設(shè)和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定的角度。從加州電力危機(jī)之后，大家統(tǒng)一了一個(gè)理念，就是一定要把用戶引入電力市場(chǎng)，這是從市場(chǎng)穩(wěn)定的角度出發(fā)。關(guān)于市場(chǎng)穩(wěn)定有一個(gè)判據(jù)，即市場(chǎng)中最大發(fā)電商的均衡市場(chǎng)份額不能大于其面對(duì)的需求側(cè)彈性。所以，要維持電力市場(chǎng)的穩(wěn)定，途徑有兩條：一是控制最大發(fā)電商的市場(chǎng)份額，二是提高需求側(cè)價(jià)格彈性，也就是增加需求側(cè)響應(yīng)的能力。很明顯，將供應(yīng)側(cè)的集中度減少一半和將需求側(cè)的價(jià)格彈性增加1倍，對(duì)價(jià)格即市場(chǎng)穩(wěn)定性的影響是一樣的，但后者可能更容易做到。
第三，從綜合資源規(guī)劃的角度。今年是“十四五”規(guī)劃之年，現(xiàn)在圍繞的核心焦點(diǎn)問(wèn)題是關(guān)于煤電是不是開閘的問(wèn)題，爭(zhēng)論非常激烈。目前全國(guó)各地3%～5%的尖峰負(fù)荷分布基本都在50個(gè)小時(shí)之內(nèi)，如果用供應(yīng)側(cè)投資，尤其是大量上化石能源電廠的話，光從投資量來(lái)講，至少需要五千億以上的規(guī)模去滿足，而如果用需求側(cè)資源，預(yù)計(jì)在1/7~1/10的投資，主要是智慧能源新基建的投資，起步可以用最基礎(chǔ)的需求響應(yīng)項(xiàng)目就可以實(shí)現(xiàn)。
第四，從能源互聯(lián)網(wǎng)的角度。從2015年電改以來(lái)，和改革同時(shí)興起的是能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)和新業(yè)態(tài)的推進(jìn)。能源互聯(lián)網(wǎng)和需求響應(yīng)、虛擬電廠有非常高度的重疊。從局域能源互聯(lián)網(wǎng)角度來(lái)看，其實(shí)就是需求響應(yīng)進(jìn)化的一種形式，我們講需求響應(yīng)首先更多的是狹義地講可調(diào)負(fù)荷，但接下來(lái)分布式能源的納入，使得整個(gè)需求側(cè)資源內(nèi)涵又發(fā)生質(zhì)的提升，更多以微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)的形式來(lái)做需求側(cè)資源。再往下發(fā)展就是一種廣域能源互聯(lián)網(wǎng)的形式，形成跨空間的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成和協(xié)同。
第五，從能源革命的角度。我們理解能源革命有兩個(gè)維度，第一是主力能源品種的更替，就像從化石到非化石，從高碳到低碳，這叫能源革命。第二個(gè)維度是整個(gè)能源系統(tǒng)的控制和優(yōu)化方式，這是一種顛覆式變化，是更為深刻的能源革命。從電力工業(yè)誕生一百四五十年以來(lái)，整個(gè)電力行業(yè)一直是top-down的控制和優(yōu)化方式。但是當(dāng)需求側(cè)資源不斷引入之后，在能源互聯(lián)網(wǎng)中以使用者為中心，將會(huì)越來(lái)越充分的實(shí)現(xiàn)，那時(shí)控制和優(yōu)化的方式就是bottom-up。
所以，在那種情形下，我們將是一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商。需求響應(yīng)剛開始是少量的負(fù)荷集成商，而后發(fā)展是綜合資源集成商，是源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商。再往后發(fā)展，整個(gè)行業(yè)的主力，在市場(chǎng)平臺(tái)上唱主角的將是這些聚合商。屆時(shí)，我國(guó)電力五級(jí)調(diào)度體系就會(huì)發(fā)生根本性變化。
五
總結(jié)與建議
首先，發(fā)展虛擬電廠意義重大。一是可以提高電網(wǎng)安全保障水平。當(dāng)前我國(guó)中東部地區(qū)受電比例上升、大規(guī)模新能源接入、電力電子裝備增加，對(duì)電力系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)和支撐能力形成巨大壓力。將需求側(cè)分散資源聚沙成塔，發(fā)展虛擬電廠，與電網(wǎng)進(jìn)行靈活、精準(zhǔn)、智能化互動(dòng)響應(yīng)，有助于平抑電網(wǎng)峰谷差，提升電網(wǎng)安全保障水平。二是可以降低用戶用能成本。從江蘇等地試點(diǎn)看，參與虛擬電廠后用戶用能效率大幅提升，在降低電費(fèi)的同時(shí)，還可以獲取需求響應(yīng)收益。如江蘇南京試點(diǎn)項(xiàng)目平均提升用戶能效20%；無(wú)錫試點(diǎn)項(xiàng)目提高園區(qū)整體綜合能源利用率約3個(gè)百分點(diǎn)，降低用能成本2%，年收益約300萬(wàn)元。三是可以促進(jìn)新能源消納。近年來(lái)，我國(guó)新能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)，2019年新增風(fēng)電、光伏裝機(jī)5255萬(wàn)千瓦，占全國(guó)新增裝機(jī)的62.8%，但部分地區(qū)、部分時(shí)段棄風(fēng)棄光棄水現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。發(fā)展虛擬電廠，將大大提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，降低“三棄”電量。四是可以節(jié)約電廠和電網(wǎng)投資。我國(guó)電力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高負(fù)荷95%以上峰值負(fù)荷累計(jì)不足50小時(shí)。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，若通過(guò)建設(shè)煤電機(jī)組滿足其經(jīng)營(yíng)區(qū)5%的峰值負(fù)荷需求，電廠及配套電網(wǎng)投資約4000億元；若建設(shè)虛擬電廠，建設(shè)、運(yùn)維和激勵(lì)的資金規(guī)模僅為400～570億元。
其次，當(dāng)前發(fā)展虛擬電廠還存在以下幾個(gè)突出問(wèn)題。一是認(rèn)識(shí)不到位。目前，我國(guó)虛擬電廠處于起步階段，其組織、實(shí)施和管理基本上還是沿襲需求側(cè)管理的舊模式，沒有樹立起將需求側(cè)資源和供給側(cè)資源同等對(duì)待的理念，沒有形成體系化、常態(tài)化工作機(jī)制，沒有下定持續(xù)推進(jìn)的決心。二是管理部門不明確。虛擬電廠屬新業(yè)態(tài)，目前遵循的是國(guó)家發(fā)展改革委、工信部、財(cái)政部、住建部、國(guó)資委、國(guó)家能源局等六部門于2017年發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法（修訂版）》，但牽頭部門不明確，管理職能有交叉，協(xié)同發(fā)力不足。三是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。國(guó)家層面沒有相關(guān)文件，潛力巨大的分布式發(fā)電無(wú)法進(jìn)入，限制了虛擬電廠發(fā)展空間。沒有虛擬電廠的國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各類設(shè)備及負(fù)荷聚合商的通信協(xié)議不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)交互壁壘高、不順暢，增加了建設(shè)難度和成本。四是激勵(lì)和市場(chǎng)化機(jī)制不到位。目前，僅有8省市出臺(tái)了支持政策，但激勵(lì)資金盤子小、來(lái)源不穩(wěn)定，難以支撐虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展。各地電力輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)中，除華北地區(qū)開展小規(guī)模試點(diǎn)外，沒有將虛擬電廠作為市場(chǎng)主體納入。
綜上，我們應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)推動(dòng)虛擬電廠發(fā)展：
一是盡快啟動(dòng)虛擬電廠頂層設(shè)計(jì)。建議由國(guó)務(wù)院層面出臺(tái)《虛擬電廠建設(shè)指導(dǎo)意見》，明確虛擬電廠定義、范圍；積極培育“聚合商”市場(chǎng)主體；建立虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系；明確能源主管部門牽頭建設(shè)虛擬電廠。
二是加快實(shí)施虛擬電廠“新基建”。政府部門統(tǒng)籌規(guī)劃，充分引入華為、騰訊、阿里等先進(jìn)信通和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)，搭建虛擬電廠基礎(chǔ)平臺(tái)。聚合商在基礎(chǔ)平臺(tái)上建設(shè)各類運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，為廣大用能企業(yè)提供一攬子智慧能源服務(wù)。
三是加快完善激勵(lì)政策和市場(chǎng)化交易機(jī)制。豐富虛擬電廠激勵(lì)資金，來(lái)源可包括尖峰電價(jià)中增收資金、超發(fā)電量結(jié)余資金、現(xiàn)貨市場(chǎng)電力平衡資金等。加快完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量市場(chǎng)的銜接機(jī)制。
四是推進(jìn)虛擬電廠高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展。應(yīng)考慮將發(fā)展虛擬電廠納入各級(jí)“十四五”能源規(guī)劃并進(jìn)行考核。建議在全國(guó)范圍復(fù)制推廣虛擬電廠的“江蘇模式”?！敖K模式”主要特征有兩點(diǎn)：一是政府主導(dǎo)平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，提供公平、開放、免費(fèi)服務(wù)；二是社會(huì)資本主導(dǎo)虛擬電廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，培育了數(shù)目眾多的市場(chǎng)化“聚合商”，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)快速迭代、成本快速下降。同時(shí)支持江蘇結(jié)合現(xiàn)貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)，進(jìn)一步提升虛擬電廠發(fā)展水平。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年7月31日第29、30期
