中國儲能網(wǎng)訊：若要充分發(fā)揮虛擬電廠對電力系統(tǒng)的支撐作用，實現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源納入新型電力 系統(tǒng)調(diào)控運行，還需要在政策制定、關(guān)鍵技術(shù)、市場機制及商業(yè)模式方面進行突破。
隨著碳達峰、碳中和目標的持續(xù)推進，新型電力系統(tǒng)的發(fā)展成為未來趨勢?？稍偕茉础⒎植际桨l(fā)電的開發(fā)得到前所未有的重視，傳統(tǒng)“源隨荷動”的運行模式亟須向“源荷互動”轉(zhuǎn)變，這也讓原有的電力系統(tǒng)變得更加復雜，對電力系統(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)勢下，虛擬電廠應(yīng)運而生。虛擬電廠能夠提升能源服務(wù)，實現(xiàn)對分布式能源的響應(yīng)分配、靈活潛力挖掘、實時協(xié)調(diào)控制，參與電力交易市場和需求響應(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。
國內(nèi)虛擬電廠發(fā)展剛剛起步，還達不到參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的程度?？梢灶A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，可能邁入快速增長期。
國內(nèi)外虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
歐美國家的虛擬電廠發(fā)展比中國早十年左右，目前已較為成熟。早在2001年，德國、英國、法國、西班牙等國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目，同期，北美推進相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”，澳大利亞、日本等國家近年來也逐步加入研究、部署行列。各國發(fā)展各有側(cè)重，歐洲虛擬電廠以聚合分布式電源為主；美國虛擬電廠則以負荷型的靈活性資源為主，美國許多州都在嘗試家庭虛擬電廠；日本以聚合用戶側(cè)儲能和分布式電源為主；澳大利亞以聚合用戶側(cè)儲能為主，特斯拉公司在南澳建成了號稱世界上最大的電池虛擬電廠。國外主要虛擬電廠工程如表所示。國際上，歐洲是虛擬電廠最集中、最成熟的市場，據(jù)Guidehouse Insights預測，到2028年，歐洲虛擬電廠市場收入預計每年超過30億美元。其中，德國已完全實現(xiàn)商業(yè)化，德國的能源聚合市場和靈活性市場規(guī)模為75吉瓦，預計2030年將翻一番。
國內(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；廣東主要以點對點項目測試為主；山東試點開展了日前現(xiàn)貨交易；冀北主要以參與華北輔助服務(wù)市場為主。其中，冀北虛擬電廠是國內(nèi)少有的完全市場化運營模式。公開資料顯示，冀北虛擬電廠一期主要覆蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市，實時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。
國內(nèi)虛擬電廠與國外相比仍有較大差距，主要體現(xiàn)在以下四個方面：一是聚合資源類型不同，國外聚合資源類型豐富，包括源、荷、儲等各類資源（如德國Next Kraftwerke公司分布式資源占比達97%），而國內(nèi)以負荷側(cè)資源為主，類型單一，難以形成規(guī)模效益；二是市場成熟度不同，國外輔助服務(wù)市場和電力現(xiàn)貨市場已經(jīng)較為成熟，相關(guān)配套機制較為健全，而國內(nèi)仍未形成穩(wěn)定的電力市場機制，配套機制仍不完善；三是核心技術(shù)發(fā)展程度不同，國外核心技術(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)可以實現(xiàn)大規(guī)模資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，而國內(nèi)對發(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，國外虛擬電廠商業(yè)化已較成熟，通過電力市場交易、參與調(diào)峰調(diào)頻、配置儲能等獲得收益，而國內(nèi)虛擬電廠的商業(yè)模式不清晰，仍處于探索階段。
國內(nèi)虛擬電廠面臨的難題
當前我國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，管理體系和市場激勵機制不完善。近年來，國家、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年國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導意見》，提出研究推廣虛擬電廠技術(shù)，2022年國家發(fā)改委、國家能源局發(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)負荷、樓宇空調(diào)負荷、用戶側(cè)儲能等各類資源聚合的虛擬電廠示范。但國家還未出臺專項政策，國家和地方層面對虛擬電廠的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行、監(jiān)管等管理職能未能作出統(tǒng)一部署。同時，市場激勵機制和補償機制也存在空白，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)控制和精準預測能力有待提高。分布式能源、儲能系統(tǒng)及可控負荷等的協(xié)調(diào)控制是虛擬電廠的關(guān)鍵和難點。目前，國內(nèi)虛擬電廠試點實現(xiàn)了初步用戶用能監(jiān)測，但在資源的優(yōu)化調(diào)度方面還有較大不足，同時由于用電設(shè)備精細化數(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預測方面也存在較大差距。
市場開放程度方面，用戶側(cè)負荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不強。當前中國電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在負荷側(cè)幾乎沒有成熟的服務(wù)商和市場環(huán)境，這也就造成電力市場的開放程度不高。同時，雖然中央在政策層面已經(jīng)確認了虛擬電廠可以作為獨立的市場主體參與輔助服務(wù)，但在實際操作過程中，一些地區(qū)出于安全運行等方面的考慮，對虛擬電廠設(shè)置了“高門檻”，提出安全性、技術(shù)規(guī)范標準等各種要求，也大大降低了市場主體參與的積極性。如華北地區(qū)，目前僅允許虛擬電廠根據(jù)日前發(fā)電預計劃在出清價格最高時段提供調(diào)峰服務(wù)；上海雖有報價機制，但將虛擬電廠調(diào)峰單獨劃分，不與火電提供的深度調(diào)峰共同報價出清。
商業(yè)模式方面，虛擬電廠盈利模式不明朗。當前，國內(nèi)虛擬電廠項目基本由電網(wǎng)公司建設(shè)運營，國家層面缺乏總體政策保障和機制驅(qū)動，參與主體靠國家補助，整體盈利模式仍處于探索階段，沒有持續(xù)性。同時，目前省級層面缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺，沒有統(tǒng)一標準和接口，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，虛擬電廠逐步走進大家的視野，已經(jīng)成為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的熱點。但也有一種言論認為虛擬電廠炒作成分比較大，供電緊張時不能起到緩解的作用。
這種說法有一定道理，國內(nèi)虛擬電廠起步較晚，又受限于政策、技術(shù)、經(jīng)濟等方面因素的影響，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)定運行仍有很長的路要走。國內(nèi)虛擬電廠的發(fā)展遠遠跟不上社會對它的需求，技術(shù)發(fā)展未到能夠推廣應(yīng)用的程度，從這個角度來說，這種觀點也無可厚非。
雖然虛擬電廠在解決新能源消納和電力安全方面會起到一定作用，但認為單一依賴虛擬電廠解決電力安全運行的問題卻有些夸大其詞，還需要源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動和電力市場的健康發(fā)展。
我們也該認識到，任何一種新概念、新技術(shù)的發(fā)展，都會經(jīng)歷這樣的過程，技術(shù)發(fā)展跟不上需求，短時間讓人看不到效益，自然會受到質(zhì)疑，這是正常的，也是一種理性看待熱點問題該有的嚴謹態(tài)度。
站在更長遠的時間維度來看，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，會有更廣闊的空間和市場。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。
政策機制建議
虛擬電廠作為一種新興市場主體，可有效促進喚醒海量資源，加速電力系統(tǒng)互動模式的轉(zhuǎn)變。若要充分發(fā)揮虛擬電廠對電力系統(tǒng)的支撐作用，實現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源納入新型電力系統(tǒng)調(diào)控運行，還需要在政策制定、關(guān)鍵技術(shù)、市場機制及商業(yè)模式方面進行突破。
在政策層面，一是加強頂層設(shè)計，梳理各方職責，明確虛擬電廠定義、范圍、發(fā)展定位、發(fā)展目標及分步實施策略；二是加快完善管理政策和激勵機制，國家層面出臺專門針對虛擬電廠的指導性文件，明確虛擬電廠準入條件和補貼政策，鼓勵和引導新興主體參與市場交易，為虛擬電廠商業(yè)化運營提供政策保障；三是建立虛擬電廠標準體系，打通各類負荷聚合商間的數(shù)據(jù)交互壁壘，建立統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的多方協(xié)作機制和標準體系。
在技術(shù)層面，一是要進一步優(yōu)化虛擬電廠調(diào)控優(yōu)化、分析預測等方面的核心技術(shù)，拓展多樣形態(tài)的資源動態(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)控的標準體系，提高信息-物理-社會耦合視角下的動態(tài)特性量化分析能力；二是要提高虛擬電廠對不同資源對象的辨識和配置效率，實現(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態(tài)評估技術(shù)，聯(lián)合動態(tài)全局加密技術(shù)，完善信息安全防護體系，提升虛擬電廠運行控制的可靠性及安全性。
在市場機制層面，一是研究考慮邊際成本、運行情況等多重因素及復雜目標的虛擬電廠多元主體動態(tài)定價技術(shù)，實現(xiàn)不同類型可調(diào)節(jié)資源價值的最優(yōu)分配；二是要進一步完善適應(yīng)虛擬電廠參與的多交易品種、多時間尺度的市場交易體系，以政府主導為主，電網(wǎng)公司起到適當引導示范作用，設(shè)計符合虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)能力的市場交易機制，為虛擬電廠的市場化運營提供機制保障；三是引入基于區(qū)塊鏈的可信交易技術(shù)，實現(xiàn)信息流-能量流-資金流的可溯源、可認證，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)資源參與電力市場的基礎(chǔ)上，虛擬電廠運營商除了要按照市場規(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機制的不同，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；二是進一步考慮不同資源對象的物理特性、用戶意愿和響應(yīng)成本的激勵方法，構(gòu)建涵蓋B2B、B2C、C2B、C2C等多種商業(yè)運營模式的價值互動模型，提高用戶資源響應(yīng)率；三是要進一步豐富虛擬電廠激勵資金，加快完善激勵政策，并針對虛擬電廠與靈活資源的價值傳導模型缺失問題，進一步完善商業(yè)激勵模式、資源價值貢獻度、用戶決策理性的多種合作博弈定價方法，提高用戶資源參與虛擬電廠運營的積極性。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》第11期，作者系國家能源研究院有限公司王光達、楊彪和張琛。
