中國儲能網(wǎng)訊：虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點業(yè)態(tài)，在新型能源體系構建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中具有重要價值，國網(wǎng)能源研究院立足國家戰(zhàn)略部署，瞄準研究前沿，成立“虛擬電廠攻關研究團隊”，梳理國內外相關情況，就發(fā)展前景、核心技術、商業(yè)模式等關鍵問題思考總結，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實現(xiàn)健康快速發(fā)展。
——國網(wǎng)能源研究院原副院長 蔣莉萍
文 | 吳瀟雨、曹雨晨、代紅才、時慶
國網(wǎng)能源研究院 虛擬電廠攻關研究團隊
虛擬電廠緣何火爆？
隨著我國風、光等新能源占比的快速提升，電力系統(tǒng)面臨的安全運行壓力也隨之而來。虛擬電廠通過整合需求側小微資源，對于提升新型電力系統(tǒng)靈活性、促進新能源消納具有積極作用，因此獲得多方關注，甚至被某些機構冠以“拯救電荒”、“黑科技”的標簽，并迅速升級為現(xiàn)象級“爆款”概念。其根本原因在于當前形勢下，多方主體利益訴求在虛擬電廠上找到了契合點。
對于政府來說，虛擬電廠是保障電力安全供應，帶動市場和產業(yè)發(fā)展的關鍵抓手。一方面，虛擬電廠是促進需求側各類資源的協(xié)調開發(fā)，強化供需互動，降低大規(guī)模新能源并網(wǎng)對系統(tǒng)安全沖擊的有效手段。另一方面，虛擬電廠作為新興市場主體，可以豐富電力市場業(yè)態(tài)、活躍市場交易，且其產業(yè)鏈條包括采集終端、運行控制軟件、數(shù)字化平臺等多個環(huán)節(jié)，是促進相關產業(yè)發(fā)展的關鍵抓手。
對于電網(wǎng)企業(yè)來說，虛擬電廠具有支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，延緩電力投資的潛力。一方面，發(fā)展虛擬電廠可為電網(wǎng)運行帶來高質量可調節(jié)資源。根據(jù)國網(wǎng)能源院預測，較樂觀邊界條件下，我國2025年需求側資源的技術可開發(fā)潛力有望達到最大負荷的9%左右，通過虛擬電廠將難以調度利用的小微資源整合并參與系統(tǒng)運行調節(jié)，將對電力系統(tǒng)靈活性提升帶來助益。另一方面，發(fā)展虛擬電廠可節(jié)省電網(wǎng)投資。據(jù)相關機構統(tǒng)計，我國每年95%以上峰值負荷不超過50小時，但卻會帶來不可避免的輸變電設備投資，通過虛擬電廠平滑負荷曲線是節(jié)省電網(wǎng)投資的潛在選項。
對于資本市場來說，虛擬電廠是繼分布式光伏、氫能后又一吸引資金入場的絕佳概念。虛擬電廠與分布式發(fā)電、電力保供、能源數(shù)字化等熱點密切相關。一方面，炒作虛擬電廠概念有利于相關企業(yè)在一級市場融資。據(jù)華西證券預測2025年虛擬電廠市場規(guī)模將達到968億元，2030年超過4500億元，復合增速超過35%。今年我國穩(wěn)住經(jīng)濟大盤的壓力較大，風投機構愈發(fā)謹慎，一級市場融資困難。炒作概念可以吸引風投機構對虛擬電廠進行戰(zhàn)略布局，有利于相關企業(yè)融資。另一方面，可以通過相關概念股票，在二級市場獲利。今年7、8月份我國出現(xiàn)極端高溫少雨天氣，根據(jù)同花順統(tǒng)計，兩個月內虛擬電廠指數(shù)累計漲幅超過20%，跑贏同期滬深300指數(shù)超過30個百分點。
對于能源服務商來說，虛擬電廠是有前景的業(yè)務發(fā)展方向，也是搶占客戶資源的好題材。一方面，虛擬電廠代表了能源數(shù)字化、用戶側資源開發(fā)利用等能源電力未來高價值發(fā)展方向，值得提前布局，但當前也有部分服務商借虛擬電廠概念包裝既有的節(jié)能、交易等低技術密度業(yè)務。另一方面，在當前虛擬電廠熱潮下，提前布局可獲得更多優(yōu)質客戶資源，培養(yǎng)客戶粘性，未來可以進一步拓展節(jié)能、分布式能源開發(fā)利用等其他業(yè)務。
綜上所述，多方面原因導致目前虛擬電廠概念火爆。但是，在多方追捧、光鮮亮麗外表下，是否存在被忽略的問題，還需要冷靜深思。
多方關注下存在深層次問題
需客觀分析
關注度大幅提升背景下，山西、廣東、山東等多地能源主管部門先后出臺專項政策，產學研各界密集發(fā)聲。但虛擬電廠從學術概念到當前進入落地實施階段，從長遠計，仍有關乎其健康發(fā)展的體系性宏觀問題尚未有效解決。
問題一：概念內涵、功能形態(tài)未形成權威統(tǒng)一認識——“先規(guī)范，再發(fā)展”和“先發(fā)展，再規(guī)范”的十字路口如何抉擇？
在高熱度下，政學產研各界均對虛擬電廠的概念內涵在各自的專業(yè)和立場上進行了解讀，哪怕以“每一個人眼中都有一個不同的虛擬電廠”來描述也不過分。山西省能源局文件認為虛擬電廠可以有負荷型、源網(wǎng)荷儲一體等多種類型，學術界則傾向于認為虛擬電廠是一套技術管理系統(tǒng)，能源服業(yè)企業(yè)則基于業(yè)務拓展和搶占客戶資源的考慮，傾向于編織虛擬電廠的大框，將綜合能源服務等概念納入其中。
百家爭鳴的現(xiàn)狀雖然打開了虛擬電廠的發(fā)展思路，但概念內涵、功能形態(tài)是新生事物的“四梁八柱”，沒有穩(wěn)固統(tǒng)一的基本認識，后續(xù)圍繞虛擬電廠設計其市場機制、管理規(guī)范等都將在各自的話語體系里生長，在并網(wǎng)管理、市場交易、模式創(chuàng)新等多方面帶來高額的、不必要的系統(tǒng)性成本增長。
問題二：虛擬電廠作為市場主體、并網(wǎng)調度主體，在電力市場、電網(wǎng)調度運行體系中的定位和責權利邊界不明確，其商業(yè)價值和系統(tǒng)運行價值如何發(fā)掘？
在2021年底國家發(fā)改委、國家能源局新版兩個細則中已將虛擬電廠認定為輔助服務市場主體、并網(wǎng)調度主體，相當于給予其在市場交易、系統(tǒng)調度運行中的合法“身份”，但是主體身份背后則是復雜的責權利設計，其責權利是否明確和對等，關乎虛擬電廠是否能與各類主體建立清晰的規(guī)則體系，直接決定了虛擬電廠能走多遠。
山東現(xiàn)貨市場規(guī)則對虛擬電廠責權利進行了專門表述，但是仍處于框架階段，還需要細化的論述，這是當前虛擬電廠責權利設計的普遍性問題。
責權利的不明確將使資本方、運營商、電網(wǎng)企業(yè)對于在虛擬電廠的發(fā)展投入上有所保留。資本方不敢投入因為“利”不明確，市場主體定位不清楚，能夠參與的交易品種少，盈利渠道受限。運營商則擔心“權”，虛擬電廠在市場交易和電網(wǎng)運行中屬于小微主體，沒有明確的依據(jù)謀取權利則較為困難。電網(wǎng)企業(yè)則擔心“責”，電網(wǎng)承擔電力系統(tǒng)的運行安全，責任事關國計民生安全，沒有明確的責任歸屬，虛擬電廠資源在運行中也難以用的安心。
問題三：技術標準體系不健全——導致對“內”整合各類型小微資源、對“外”與參與系統(tǒng)運行等多項問題。
虛擬電廠的量測、通信技術較為成熟，排除考驗運營商技術能力的多資源協(xié)調優(yōu)化技術外，關鍵在于技術體系的標準化，對內主要就是建設標準，制約其建設成本和運營效率，對外是并網(wǎng)運行標準，制約其在系統(tǒng)運行中發(fā)揮價值。
當前，虛擬電廠對內的建設標準不統(tǒng)一，導致成本高且存在信息安全風險。各類資源主體仍通過自有平臺提供接口、安裝采集控制設備等方式接入虛擬電廠，對其接口的開放配合意愿低，同時采集控制設備規(guī)約不一致，數(shù)據(jù)交互存在壁壘，難以建立多系統(tǒng)貫通的信息安全防護體系。
對外是并網(wǎng)調度標準、規(guī)程不明確，導致并網(wǎng)調度難。大部分省份能源主管機構均未出臺適用于虛擬電廠的專門并網(wǎng)調度協(xié)議模板，并網(wǎng)調度依據(jù)不足，缺乏接入規(guī)范、調節(jié)能力要求、數(shù)據(jù)交互要求、補償考核方式和計量結算要求等并網(wǎng)調度必備細則。
健康發(fā)展需要“冷思考”
虛擬電廠是在《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《關于加快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》等多份國家級政策文件中均有涉及的重點概念，代表其在支撐“雙碳”目標實現(xiàn)、新型電力系統(tǒng)建設、構建新型能源體系的征程中必將發(fā)揮重要作用。因此，面對當下虛擬電廠暴露出的多項問題，我們應立足能源安全保供、綠色低碳發(fā)展的大局中去全面謀劃、深入思考。
思考一：單純以商業(yè)視角或技術視角去解構虛擬電廠過于片面，而應以“系統(tǒng)觀念”置于能源電力綠色低碳、安全高效發(fā)展的大局中去認知虛擬電廠。
虛擬電廠“是什么、具備什么特征”是決定其作為一類獨立市場主體和并網(wǎng)主體的關鍵。一方面，如果只是商業(yè)性的將虛擬電廠過度泛化，與負荷集成商、需求響應等概念簡單等同，不明確其作為一類新興市場主體所應具備的獨特技術特性（類電廠特性，后文解釋），那么將毫無提出虛擬電廠的必要性。另一方面，如果僅從技術視角關注虛擬電廠具備什么樣的調節(jié)性能，而對其作為一類主體的責權利無清晰界定，那么其將難以參與市場交易和系統(tǒng)運行。因此，需要對虛擬電廠的概念構建系統(tǒng)性認知：
一是虛擬電廠對其聚合的各類用戶來說是一種運營服務，對于電力系統(tǒng)來說是具備“類電廠”技術特性的特殊電廠。對內部的用戶來說，虛擬電廠以貼合其生產需求為前提的資源管理，，資源管理的形式可以是各類能源服務，但核心是挖掘其用電曲線的潛在可調價值并博得收益。而對于電力系統(tǒng)來說，虛擬電廠具備超越一般聚合資源的類電廠技術特性，即調節(jié)能力而非提供電量，成為調峰調頻等日漸稀缺的靈活性資源的可靠提供者，是體現(xiàn)其系統(tǒng)價值的重要方向。
二是虛擬電廠的聚合對象應聚焦于電網(wǎng)難以直接調度的零散小微資源。從電力系統(tǒng)運行視角看，對點多面廣的分布式資源的直接調度管理十分困難且成本高昂，一旦分布式資源占比達到一定程度對電力系統(tǒng)運行帶來極大的不確定性。因此，虛擬電廠的發(fā)展應該瞄準小微資源，扮演系統(tǒng)調度與用戶的中間管理者角色，進行資源的整合、優(yōu)化和調配，將使分布式光伏、用戶側儲能、可調節(jié)負荷等各類資源更好地在系統(tǒng)運行和市場中交易發(fā)揮作用，同時獲取合理收益。
三是虛擬電廠承擔系統(tǒng)平衡責任、接受電網(wǎng)調度，并逐步與常規(guī)電廠“同責同權”是發(fā)展方向。虛擬電廠的發(fā)展需要多方主體共同參與，在響應系統(tǒng)需求獲取收益的同時，承擔與之匹配的平衡責任也是大勢所趨，例如對于響應偏差的相應考核等。目前對于虛擬電廠的響應偏差在市場規(guī)定中還處于比較寬松的環(huán)境，比如華北調峰輔助服務市場中，對于火電廠偏差超過2%即需要考核，而對于虛擬電廠標準這一數(shù)字是30%。
思考二：虛擬電廠所需的市場環(huán)境還處于建設推進階段，其核心在于市場準入條件、責權利規(guī)則以及交易品種的設計，需要充分結合虛擬電廠的特性。
虛擬電廠需要憑其核心能力即調節(jié)能力在市場博弈，其市場準入條件、交易品種以及對應規(guī)則將決定其收益空間，而目前這三個要素都僅在在華北、山西、山東、深圳等先行地區(qū)有著結合自身特色和實際的初步探索。
一是虛擬電廠主要市場盈利手段是其調節(jié)能力，應側重于支撐系統(tǒng)短時間尺度平衡的相關市場。虛擬電廠的核心作用不是發(fā)出電能量，而是調節(jié)能力。因此，參與系統(tǒng)日前、小時、分鐘甚至秒級的交易品種（如現(xiàn)貨、輔助服務），才是最大化系統(tǒng)價值的手段。如冀北的虛擬電廠參與調峰輔助服務市場，納入調度平衡計劃中，山西、山東則可參與現(xiàn)貨市場。
二是在虛擬電廠的市場準入標準上需要結合其類型，以及系統(tǒng)運行需求形成差異化的規(guī)定。虛擬電廠由于其聚合對象、技術條件參差不齊，在響應能力如調節(jié)速度、響應容量、調節(jié)時間上勢必會有各自擅長的領域，例如以用戶側儲能為主的虛擬電廠在調節(jié)速度上必然占有優(yōu)勢，進一步結合調峰、調頻等各類場景的實際需求，形成差異化市場準入條件是合理方向，一刀切的最低準入標準規(guī)定并不利于虛擬電廠發(fā)展。
三是當前對虛擬電廠在響應偏差上的考核適當放寬是可行之策，但逐步收緊也是必然趨勢。虛擬電廠當前還是新興事物且在市場中獲取的收益有限，在偏差考核等責任考核上過于嚴苛會影響其發(fā)展，當前各地基本對虛擬電廠的偏差考核較為松弛是正確的，未來逐步收緊也是大勢所趨。
思考三：虛擬電廠在核心技術上應聚焦考慮用戶用電特性、市場價格信息的多資源優(yōu)化調控算法，而在技術體系構建上做到“內外有別，各有側重”是關鍵。
一是在核心技術方面，應發(fā)力優(yōu)化調控算法，讓用戶無感、令經(jīng)濟收益最大是重要目標。虛擬電廠的構建主要包括量測、通信和優(yōu)化調控技術，量測和通信已幾乎不存在技術瓶頸，而能夠綜合考慮用戶用電特性和舒適度，最大化挖掘其調節(jié)潛力，進一步結合市場信息實現(xiàn)客觀收益的優(yōu)化調控算法才是關鍵，例如美國Tesla Autobidder平臺、德國Next-Kraftwerke的NEMOCS平臺均具有相關核心算法。
二是技術標準體系方面，對內構建虛擬電廠的建設運營標準體系降成本，對外做好并網(wǎng)調度標準體系。虛擬電廠內部技術標準的不統(tǒng)一將抬高運營商的建設成本，應建立涵蓋采集控制設備規(guī)約、平臺接口等方面的統(tǒng)一標準體系，打通負荷設備、采集終端、虛擬電廠運營平臺之間的交互壁壘。外部技術標準主要是虛擬電廠的并網(wǎng)運行標準，包括安全防護、并網(wǎng)技術規(guī)范、補償考核方式和計量結算等，服務虛擬電廠更好的參與電網(wǎng)運行。
結語
總的來說，虛擬電廠在我國還處于發(fā)展初期，一味的追捧概念、大干快上并不可取，甚至可能適得其反。各方主體應冷靜下來，立足我國的基本國情、電力市場發(fā)展情況，于能源電力發(fā)展的大局中進行“系統(tǒng)性”思考，抓住虛擬電廠調節(jié)能力這一核心特征，形成其概念內涵、形態(tài)特征的統(tǒng)一認識，加快完善其參與市場的相關機制，構建技術標準體系，促進虛擬電廠健康發(fā)展，助力新型能源體系和新型電力系統(tǒng)構建。
(本文系作者個人觀點，不代表機構觀點)
