中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：若要充分發(fā)揮虛擬電廠對(duì)電力系統(tǒng)的支撐作用，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源納入新型電力 系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行，還需要在政策制定、關(guān)鍵技術(shù)、市場(chǎng)機(jī)制及商業(yè)模式方面進(jìn)行突破。
隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展成為未來趨勢(shì)?？稍偕茉?、分布式發(fā)電的開發(fā)得到前所未有的重視，傳統(tǒng)“源隨荷動(dòng)”的運(yùn)行模式亟須向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變，這也讓原有的電力系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力提出了更高的要求。在發(fā)電、輸電、配電、用電各環(huán)節(jié)的新態(tài)勢(shì)下，虛擬電廠應(yīng)運(yùn)而生。虛擬電廠能夠提升能源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式能源的響應(yīng)分配、靈活潛力挖掘、實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，參與電力交易市場(chǎng)和需求響應(yīng)，在破解清潔源消納難題、綠色能源轉(zhuǎn)型方面將發(fā)揮重要作用。
國(guó)內(nèi)虛擬電廠發(fā)展剛剛起步，還達(dá)不到參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的程度。可以預(yù)見，在政策、技術(shù)、商業(yè)模式等方面日趨成熟的基礎(chǔ)上，虛擬電廠將成為未來解決能源變革問題的重要手段，可能邁入快速增長(zhǎng)期。
國(guó)內(nèi)外虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
歐美國(guó)家的虛擬電廠發(fā)展比中國(guó)早十年左右，目前已較為成熟。早在2001年，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、西班牙等國(guó)家開始興起以集成中小型分布式發(fā)電單元為主的虛擬電廠項(xiàng)目，同期，北美推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”，澳大利亞、日本等國(guó)家近年來也逐步加入研究、部署行列。各國(guó)發(fā)展各有側(cè)重，歐洲虛擬電廠以聚合分布式電源為主；美國(guó)虛擬電廠則以負(fù)荷型的靈活性資源為主，美國(guó)許多州都在嘗試家庭虛擬電廠；日本以聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源為主；澳大利亞以聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能為主，特斯拉公司在南澳建成了號(hào)稱世界上最大的電池虛擬電廠。國(guó)外主要虛擬電廠工程如表所示。國(guó)際上，歐洲是虛擬電廠最集中、最成熟的市場(chǎng)，據(jù)Guidehouse Insights預(yù)測(cè)，到2028年，歐洲虛擬電廠市場(chǎng)收入預(yù)計(jì)每年超過30億美元。其中，德國(guó)已完全實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，德國(guó)的能源聚合市場(chǎng)和靈活性市場(chǎng)規(guī)模為75吉瓦，預(yù)計(jì)2030年將翻一番。
國(guó)內(nèi)虛擬電廠處于起步階段，尚未形成成熟的成套解決方案，仍以試點(diǎn)示范為主。從2016年前后開始，上海、廣東、冀北、山東等地的示范項(xiàng)目逐步落地，如上海主要以聚合商業(yè)樓宇空調(diào)資源為主開展虛擬電廠試點(diǎn)；廣東主要以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)項(xiàng)目測(cè)試為主；山東試點(diǎn)開展了日前現(xiàn)貨交易；冀北主要以參與華北輔助服務(wù)市場(chǎng)為主。其中，冀北虛擬電廠是國(guó)內(nèi)少有的完全市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)模式。公開資料顯示，冀北虛擬電廠一期主要覆蓋張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市，實(shí)時(shí)接入與控制蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇等11類可調(diào)資源，自2019年12月投運(yùn)至次年4月供熱季結(jié)束，其虛擬電廠參與調(diào)峰總收益約160.4萬元。
國(guó)內(nèi)虛擬電廠與國(guó)外相比仍有較大差距，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：一是聚合資源類型不同，國(guó)外聚合資源類型豐富，包括源、荷、儲(chǔ)等各類資源（如德國(guó)Next Kraftwerke公司分布式資源占比達(dá)97%），而國(guó)內(nèi)以負(fù)荷側(cè)資源為主，類型單一，難以形成規(guī)模效益；二是市場(chǎng)成熟度不同，國(guó)外輔助服務(wù)市場(chǎng)和電力現(xiàn)貨市場(chǎng)已經(jīng)較為成熟，相關(guān)配套機(jī)制較為健全，而國(guó)內(nèi)仍未形成穩(wěn)定的電力市場(chǎng)機(jī)制，配套機(jī)制仍不完善；三是核心技術(shù)發(fā)展程度不同，國(guó)外核心技術(shù)更加成熟，尤其是虛擬電廠中核心的協(xié)調(diào)控制技術(shù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，而國(guó)內(nèi)對(duì)發(fā)電側(cè)分布式能源尚不可控，協(xié)調(diào)控制技術(shù)有待完善；四是商業(yè)模式成熟度不同，國(guó)外虛擬電廠商業(yè)化已較成熟，通過電力市場(chǎng)交易、參與調(diào)峰調(diào)頻、配置儲(chǔ)能等獲得收益，而國(guó)內(nèi)虛擬電廠的商業(yè)模式不清晰，仍處于探索階段。
國(guó)內(nèi)虛擬電廠面臨的難題
當(dāng)前我國(guó)虛擬電廠仍面臨政策、技術(shù)、商業(yè)模式等多方面難題。
政策方面，管理體系和市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制不完善。近年來，國(guó)家、地方層面已發(fā)布系列規(guī)劃文件，將虛擬電廠作為電力系統(tǒng)重要的研究方向，如2015年國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出研究推廣虛擬電廠技術(shù)，2022年國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提到開展可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能等各類資源聚合的虛擬電廠示范。但國(guó)家還未出臺(tái)專項(xiàng)政策，國(guó)家和地方層面對(duì)虛擬電廠的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、監(jiān)管等管理職能未能作出統(tǒng)一部署。同時(shí)，市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制也存在空白，相關(guān)用戶、發(fā)電商參與積極性不高，亟待出臺(tái)相關(guān)政策。
技術(shù)方面，分布式能源的協(xié)調(diào)控制和精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力有待提高。分布式能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)及可控負(fù)荷等的協(xié)調(diào)控制是虛擬電廠的關(guān)鍵和難點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)虛擬電廠試點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了初步用戶用能監(jiān)測(cè)，但在資源的優(yōu)化調(diào)度方面還有較大不足，同時(shí)由于用電設(shè)備精細(xì)化數(shù)據(jù)采集能力不足，數(shù)據(jù)積累量不夠，在大容量、資源分布廣的可再生能源的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)方面也存在較大差距。
市場(chǎng)開放程度方面，用戶側(cè)負(fù)荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不強(qiáng)。當(dāng)前中國(guó)電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在負(fù)荷側(cè)幾乎沒有成熟的服務(wù)商和市場(chǎng)環(huán)境，這也就造成電力市場(chǎng)的開放程度不高。同時(shí)，雖然中央在政策層面已經(jīng)確認(rèn)了虛擬電廠可以作為獨(dú)立的市場(chǎng)主體參與輔助服務(wù)，但在實(shí)際操作過程中，一些地區(qū)出于安全運(yùn)行等方面的考慮，對(duì)虛擬電廠設(shè)置了“高門檻”，提出安全性、技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等各種要求，也大大降低了市場(chǎng)主體參與的積極性。如華北地區(qū)，目前僅允許虛擬電廠根據(jù)日前發(fā)電預(yù)計(jì)劃在出清價(jià)格最高時(shí)段提供調(diào)峰服務(wù)；上海雖有報(bào)價(jià)機(jī)制，但將虛擬電廠調(diào)峰單獨(dú)劃分，不與火電提供的深度調(diào)峰共同報(bào)價(jià)出清。
商業(yè)模式方面，虛擬電廠盈利模式不明朗。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)虛擬電廠項(xiàng)目基本由電網(wǎng)公司建設(shè)運(yùn)營(yíng)，國(guó)家層面缺乏總體政策保障和機(jī)制驅(qū)動(dòng)，參與主體靠國(guó)家補(bǔ)助，整體盈利模式仍處于探索階段，沒有持續(xù)性。同時(shí)，目前省級(jí)層面缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺(tái)，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和接口，各類設(shè)備、聚合商間數(shù)據(jù)交互壁壘高，建設(shè)成本和難度較高。
關(guān)于虛擬電廠的思考
近年來，虛擬電廠逐步走進(jìn)大家的視野，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。但也有一種言論認(rèn)為虛擬電廠炒作成分比較大，供電緊張時(shí)不能起到緩解的作用。
這種說法有一定道理，國(guó)內(nèi)虛擬電廠起步較晚，又受限于政策、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面因素的影響，目前發(fā)展還不成熟，更多是以小規(guī)模的試點(diǎn)工程為主，距離參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、服務(wù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行仍有很長(zhǎng)的路要走。國(guó)內(nèi)虛擬電廠的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上社會(huì)對(duì)它的需求，技術(shù)發(fā)展未到能夠推廣應(yīng)用的程度，從這個(gè)角度來說，這種觀點(diǎn)也無可厚非。
雖然虛擬電廠在解決新能源消納和電力安全方面會(huì)起到一定作用，但認(rèn)為單一依賴虛擬電廠解決電力安全運(yùn)行的問題卻有些夸大其詞，還需要源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)和電力市場(chǎng)的健康發(fā)展。
我們也該認(rèn)識(shí)到，任何一種新概念、新技術(shù)的發(fā)展，都會(huì)經(jīng)歷這樣的過程，技術(shù)發(fā)展跟不上需求，短時(shí)間讓人看不到效益，自然會(huì)受到質(zhì)疑，這是正常的，也是一種理性看待熱點(diǎn)問題該有的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。
站在更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間維度來看，虛擬電廠在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉(zhuǎn)型方面具有重要作用，在電網(wǎng)綠色低碳轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，會(huì)有更廣闊的空間和市場(chǎng)。道路是曲折的，前途是光明的，我們還應(yīng)給虛擬電廠更多的包容和期許。
政策機(jī)制建議
虛擬電廠作為一種新興市場(chǎng)主體，可有效促進(jìn)喚醒海量資源，加速電力系統(tǒng)互動(dòng)模式的轉(zhuǎn)變。若要充分發(fā)揮虛擬電廠對(duì)電力系統(tǒng)的支撐作用，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源納入新型電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行，還需要在政策制定、關(guān)鍵技術(shù)、市場(chǎng)機(jī)制及商業(yè)模式方面進(jìn)行突破。
在政策層面，一是加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，梳理各方職責(zé)，明確虛擬電廠定義、范圍、發(fā)展定位、發(fā)展目標(biāo)及分步實(shí)施策略；二是加快完善管理政策和激勵(lì)機(jī)制，國(guó)家層面出臺(tái)專門針對(duì)虛擬電廠的指導(dǎo)性文件，明確虛擬電廠準(zhǔn)入條件和補(bǔ)貼政策，鼓勵(lì)和引導(dǎo)新興主體參與市場(chǎng)交易，為虛擬電廠商業(yè)化運(yùn)營(yíng)提供政策保障；三是建立虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系，打通各類負(fù)荷聚合商間的數(shù)據(jù)交互壁壘，建立統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的多方協(xié)作機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)體系。
在技術(shù)層面，一是要進(jìn)一步優(yōu)化虛擬電廠調(diào)控優(yōu)化、分析預(yù)測(cè)等方面的核心技術(shù)，拓展多樣形態(tài)的資源動(dòng)態(tài)，完善可調(diào)節(jié)資源參與電力系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控的標(biāo)準(zhǔn)體系，提高信息-物理-社會(huì)耦合視角下的動(dòng)態(tài)特性量化分析能力；二是要提高虛擬電廠對(duì)不同資源對(duì)象的辨識(shí)和配置效率，實(shí)現(xiàn)海量分布式資源的即插即用及海量信息的高頻并發(fā)處理，提高異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的通信承載能力；三是研究考慮虛擬電廠接入的安全校核方法和動(dòng)態(tài)評(píng)估技術(shù)，聯(lián)合動(dòng)態(tài)全局加密技術(shù)，完善信息安全防護(hù)體系，提升虛擬電廠運(yùn)行控制的可靠性及安全性。
在市場(chǎng)機(jī)制層面，一是研究考慮邊際成本、運(yùn)行情況等多重因素及復(fù)雜目標(biāo)的虛擬電廠多元主體動(dòng)態(tài)定價(jià)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同類型可調(diào)節(jié)資源價(jià)值的最優(yōu)分配；二是要進(jìn)一步完善適應(yīng)虛擬電廠參與的多交易品種、多時(shí)間尺度的市場(chǎng)交易體系，以政府主導(dǎo)為主，電網(wǎng)公司起到適當(dāng)引導(dǎo)示范作用，設(shè)計(jì)符合虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)交易機(jī)制，為虛擬電廠的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)提供機(jī)制保障；三是引入基于區(qū)塊鏈的可信交易技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息流-能量流-資金流的可溯源、可認(rèn)證，激活虛擬電廠調(diào)節(jié)資源稟賦的潛力。
在商業(yè)模式方面，一是在聚合可調(diào)節(jié)資源參與電力市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商除了要按照市場(chǎng)規(guī)則與可調(diào)節(jié)資源簽訂代理合同外，還可基于聚合可調(diào)節(jié)資源類型和參與市場(chǎng)機(jī)制的不同，探索開展能源金融、大數(shù)據(jù)增值等多類型服務(wù)，拓展虛擬電廠商業(yè)模式；二是進(jìn)一步考慮不同資源對(duì)象的物理特性、用戶意愿和響應(yīng)成本的激勵(lì)方法，構(gòu)建涵蓋B2B、B2C、C2B、C2C等多種商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的價(jià)值互動(dòng)模型，提高用戶資源響應(yīng)率；三是要進(jìn)一步豐富虛擬電廠激勵(lì)資金，加快完善激勵(lì)政策，并針對(duì)虛擬電廠與靈活資源的價(jià)值傳導(dǎo)模型缺失問題，進(jìn)一步完善商業(yè)激勵(lì)模式、資源價(jià)值貢獻(xiàn)度、用戶決策理性的多種合作博弈定價(jià)方法，提高用戶資源參與虛擬電廠運(yùn)營(yíng)的積極性。
本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》第11期，作者系國(guó)家能源研究院有限公司王光達(dá)、楊彪和張琛。
