中國儲能網(wǎng)訊：隨著不穩(wěn)定電源的接入增多及靈活性資源的日漸短缺，虛擬電廠成為市場爆炒的熱點。中國電力市場下，虛擬電廠的商業(yè)模式如何建立？虛擬電廠是否只是一把“虛火”？
文 | 本刊記者 武魏楠
在浙江杭州華能大廈的運營中心大廳內(nèi)，大屏幕上24小時不間斷地監(jiān)控著所有場站點位和負(fù)荷點位的數(shù)據(jù)。這里沒有廠房、發(fā)電機(jī)，僅僅依靠著光纖、無線網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)就可以響應(yīng)電網(wǎng)的實時調(diào)度，讓分散在全省的各類發(fā)電、負(fù)荷資源聚合成一個整體。
這就是Virtual Power Plant（簡稱“VPP”，也即虛擬電廠）的真實面貌。這個最早誕生于1990年代的概念，直至2010年前后才開始在西方國家落地生根。2009年，被譽為虛擬電廠“先驅(qū)者”之一的德國公司Next Kraftwerke成立。開啟了虛擬電廠大規(guī)模商業(yè)化的浪潮。
時至今日，虛擬電廠已經(jīng)在歐洲成為一種成熟的商業(yè)模式。2022年，Next Kraftwerke宣布其已經(jīng)接入了1.3萬多個獨立的可再生能源發(fā)電和電力消費、存儲單元，總裝機(jī)容量超過10GW。
在美國，虛擬電廠的投資也開始日漸火熱。加州最大的公用事業(yè)公司之一Pacific Gas & Electric開始與特斯拉合作建設(shè)虛擬電廠。而特斯拉的虛擬電廠已經(jīng)覆蓋了加州5700多戶家庭及其配備的戶用儲能設(shè)備。除了傳統(tǒng)能源企業(yè)，今年1月份，美國通用汽車、福特汽車、谷歌、Sunpower、Sunrun等來自各行各業(yè)的企業(yè)宣布將發(fā)起“虛擬電廠合作伙伴關(guān)系”（VP3）的倡議，目標(biāo)是制定VPP系統(tǒng)使用的規(guī)則。
從去年開始，虛擬電廠的概念在國內(nèi)也日漸火爆。去年夏天，我國多地遭遇熱浪襲擊，局部電力供給出現(xiàn)短缺。虛擬電廠作為一種提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的重要手段，逐漸受到更多的關(guān)注。在A股市場上，虛擬電廠概念股熱度頗高，受到投資者追捧。
這與近年來國家政策對于虛擬電廠的支持與鼓勵不無關(guān)系。2021年12月，國家能源局發(fā)布《電力并網(wǎng)運行管理規(guī)定》《電力輔助服務(wù)管理辦法》，明確了虛擬電廠并網(wǎng)與參與電力輔助服務(wù)主體地位。
2022年以來，國家發(fā)展改革委、國家能源局陸續(xù)發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》等文件，支持虛擬電廠投資建設(shè)與運營，明確建立和完善虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系。
在地方層面，先后由山西省發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運營管理實施方案》，規(guī)范了虛擬電廠并網(wǎng)運行技術(shù)、運營管理制度；山東省發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好2022年下半年山東省電力現(xiàn)貨市場結(jié)算試運行工作有關(guān)事項的通知》，明確虛擬電廠作為獨立市場主體參與現(xiàn)貨市場交易機(jī)制；深圳市出臺《深圳市虛擬電廠落地工作方案(2022—2025年)》等文件，明確了虛擬電廠的頂層設(shè)計、支持商業(yè)模式探索等工作。
此外，北京、河南、浙江、廣東、重慶等地也相繼出臺文件，制訂虛擬電廠參與電力市場交易的政策規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場機(jī)制。浙江省能源局、浙江能源監(jiān)管辦、國網(wǎng)浙江省電力公司等單位堅持“先行先試、邊試邊完善”的原則鼓勵和支持虛擬電廠的建設(shè)和發(fā)展。
然而概念和政策的火爆也難以掩蓋虛擬電廠在實際落地時的艱難。目前，盡管國家電網(wǎng)區(qū)域冀北、上海、浙江電力等地建設(shè)的虛擬電廠示范項目已參與電力系統(tǒng)運行，但虛擬電廠更大規(guī)模的商業(yè)化擴(kuò)張卻面臨著一系列難題。虛擬電廠為何突然爆火？在當(dāng)前的電網(wǎng)調(diào)度和市場機(jī)制下，虛擬電廠能夠達(dá)到怎樣的極限？中國虛擬電廠的發(fā)展還有哪些被忽略的問題？
“爆火”的基因
虛擬電廠的討論熱潮起源于2022年的夏季。在經(jīng)歷了2021年9月國內(nèi)局部的電力短缺之后，2022年夏季的高溫一次次刷新氣象記錄，同時也大幅度拉高了各地的降溫負(fù)荷，引發(fā)工業(yè)限電模式。
2022年進(jìn)入夏季之后，山東、黑龍江、吉林、遼寧、廣東、江蘇、浙江、安徽、河南、福建、寧夏、青海、上海、四川、云南等地先后發(fā)布了不同程度的限電通知。其中四川、云南等水電大省的限電尤為引人關(guān)注。這些原本在夏季豐水期無須擔(dān)心用電問題、甚至可以大幅度外送電量的省份實施限電，不僅嚴(yán)重影響了本地的工業(yè)生產(chǎn)、社會生活，也對東部受電端省份產(chǎn)生了影響。
“有序用電”、“需求側(cè)響應(yīng)”這些詞匯在這兩年開始頻繁出現(xiàn)于新聞報道和社交媒體之中。盡管在用詞上有所不同，但這些手段與實際上的拉閘限電并無不同。由于電網(wǎng)對負(fù)荷管理能力缺乏細(xì)節(jié)手段，除部分大用戶可以實現(xiàn)精細(xì)的負(fù)荷管理外，中小微型負(fù)荷管理只能采取“一刀切”的開關(guān)。
目前來說，電力需求側(cè)響應(yīng)相比直接拉閘限電，也有了一定進(jìn)步。通過采取補貼和價格激勵等措施，需求側(cè)響應(yīng)讓可調(diào)節(jié)、可轉(zhuǎn)移、可削減的用戶負(fù)荷主動削減用電高峰時段用電負(fù)荷，增加低谷時段用電負(fù)荷，實現(xiàn)平抑峰谷用電負(fù)荷，提高新能源消納能力，保障供電可靠性的目的。
“讓愿意降負(fù)荷的用戶主動降低負(fù)荷，還有收入可拿。不愿意降負(fù)荷的用戶自己承擔(dān)高電價。這才是需求側(cè)響應(yīng)更加合理、人性化的設(shè)計?！庇须娏κ袌鱿嚓P(guān)人士對《能源》雜志記者說。
虛擬電廠看起來就是這樣一個能夠?qū)崿F(xiàn)對負(fù)荷精細(xì)化管理的完美解決方案。
通過數(shù)字化手段將海量的分散負(fù)荷聚合成一個整體，依據(jù)電力供需、電價波動等因素的變化不斷調(diào)整虛擬電廠內(nèi)負(fù)荷的高低，就可以實現(xiàn)對電網(wǎng)調(diào)度、安全穩(wěn)定的快速響應(yīng)。
雖然看起來虛擬電廠對負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)的提升并不大，但在數(shù)字化技術(shù)的加持下，虛擬電廠對負(fù)荷側(cè)的管理可以基本實現(xiàn)自動化和快速響應(yīng)，而且基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，虛擬電廠可以最大限度地挖掘用戶的負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力。這些都是當(dāng)下的技術(shù)和人力無法提供的優(yōu)勢。
如果說高溫限電讓虛擬電廠從一個“全新的概念”走向臺前為人關(guān)注，那么其數(shù)字化技術(shù)對于新能源發(fā)展的潛在推動，則是其“爆火”的真正內(nèi)核動力。
2022年，全國風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)到1.25億千瓦。而可再生能源的總裝機(jī)量也突破12億千瓦，達(dá)到12.13億千瓦，首次超越了火電裝機(jī)，占全國發(fā)電總裝機(jī)的47.3%?？稍偕茉窗l(fā)電量也達(dá)到2.7萬億千瓦時，占全社會用電量的31.6%。
可再生裝機(jī)越來越多、發(fā)電量越來越大，靈活性資源的短缺就會愈發(fā)嚴(yán)重，這無疑給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運營帶來了極大的壓力。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，“虛擬電廠可以對分散的可再生能源發(fā)電實現(xiàn)最大程度的管理，促進(jìn)新能源的消納。”
目前，盡管煤電靈活性改造、氣電、化學(xué)儲能、抽蓄等能夠為電網(wǎng)提供靈活性調(diào)節(jié)能力，但相比之下，虛擬電廠有其更加獨特的優(yōu)勢。
首先就是靈活性。理論上來說，虛擬電廠可以整合絕大部分的用電、發(fā)電單元，而且可以將這些可調(diào)節(jié)資源自由組合。這意味著其容量可大可小，而且相應(yīng)電網(wǎng)需求的速度更快，幾乎可以做到無縫銜接。這種絕對領(lǐng)先的靈活性對于以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)來說，是至關(guān)重要的。
其次就是經(jīng)濟(jì)性。東吳證券曾發(fā)布研究報告稱，根據(jù)國家電網(wǎng)的測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億，相比之下，通過虛擬電廠僅需投資500-600億元，虛擬電廠的成本僅為火電廠的1/8-1/7。
實際上，虛擬電廠的建設(shè)更多地是依托現(xiàn)有的可調(diào)節(jié)資源硬件，投入在軟件方面。而其他的可調(diào)節(jié)資源建設(shè)都首先需要固定資產(chǎn)投入，然后對電網(wǎng)改造升級，需要硬件+軟件的兩步投入。
僅此一項，虛擬電廠就在經(jīng)濟(jì)性上占據(jù)了優(yōu)勢。那么，虛擬電廠一往無前的時代就要從此開始了么？
有突破的試點
2022年11月25日，華能浙江虛擬電廠1號機(jī)組順利完成72小時試運行工作，這標(biāo)志著全國首臺（套）接入調(diào)度系統(tǒng)參與實時響應(yīng)調(diào)節(jié)的虛擬電廠正式投產(chǎn)。
實際上，這并非是中國首個投運的虛擬電廠，但卻被認(rèn)為是在當(dāng)前國內(nèi)的電網(wǎng)調(diào)度和市場機(jī)制下實現(xiàn)了較大突破的試點項目。
“上海黃浦區(qū)試點的商業(yè)建筑虛擬電廠項目實現(xiàn)了對負(fù)荷資源的監(jiān)測，但尚未實現(xiàn)對負(fù)荷資源的在線自動控制。南方電網(wǎng)深圳供電局研究的區(qū)域虛擬電廠項目尚未實現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)接入，也未完成實時調(diào)度閉環(huán)控制。冀北虛擬電廠項目拓展了虛擬電廠參與輔助服務(wù)的形式及方式，但尚未實現(xiàn)對可控資源的調(diào)控及交易功能?！比A能集團(tuán)清潔能源研究院并網(wǎng)與電氣技術(shù)副主任申旭輝說，“相比較之下，華能浙江虛擬電廠實現(xiàn)了調(diào)度系統(tǒng)接入，完成了實時調(diào)度閉環(huán)控制，實現(xiàn)了可調(diào)負(fù)荷等分布式資源的實時控制，并具備了參與現(xiàn)貨市場交易的功能?！?
華能浙江虛擬電廠目前接入總?cè)萘繛?11MW，131個終端。包含有16個儲能電站、2個可調(diào)節(jié)電源和113個充換電站。
“這些接入點分散在全省11個城市，現(xiàn)在可以用虛擬電廠統(tǒng)一調(diào)控參與實時調(diào)節(jié)?！比A能浙江虛擬電廠項目技術(shù)總負(fù)責(zé)吳科俊說，“我們完成了全國首份虛擬電廠并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議簽訂，以‘華能浙江能源聚合中心’的調(diào)度命名，由省調(diào)統(tǒng)一調(diào)度?！?
這不僅僅是對于虛擬電廠的建設(shè)、更是對我國傳統(tǒng)電力體系變革有著重大影響。
我國目前實行的是五級電力調(diào)度體系（國家級調(diào)度、大區(qū)級調(diào)度、省級調(diào)度、地區(qū)調(diào)度、縣級調(diào)度）以及由“統(tǒng)一調(diào)度、分級管理、分層控制”的調(diào)度方式?！耙话銇碚f，就是下級調(diào)度聽上級調(diào)度，不存在跨級指揮?！庇惺煜る娋W(wǎng)運行的人士告訴《能源》雜志記者，“不同來源的調(diào)度指令之間如何平衡，是目前虛擬電廠面臨的主要問題之一?！?
這一方面是極為困難的安全技術(shù)問題，另一方面也在商業(yè)上成為更多企業(yè)想要參與虛擬電廠的一個隱形障礙。
“虛擬電廠在機(jī)制上、技術(shù)上的卡點實際上非常多?！币晃浑娋W(wǎng)內(nèi)部專研虛擬電廠的研究人員對《能源》雜志記者說，“很多企業(yè)只是站在聚合資源的角度考慮技術(shù)和商業(yè)模式，忽視了電力系統(tǒng)運行的問題，最后的結(jié)果很可能就是項目難以推動?！?
先天不足
那么，到底什么是虛擬電廠？實際上這是一個沒有“權(quán)威答案”的問題。
按照Next Kraftwerke的說法，虛擬電廠是一個由分散式中型發(fā)電機(jī)和靈活的電力消費者、儲能系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)，這些裝置通過虛擬電廠統(tǒng)一調(diào)度。
維基百科中，虛擬電廠的定義是：一種基于云的分布式電廠，聚合了分布式能源的裝機(jī)容量以增強發(fā)電能力，在電力市場上交易或出售電力，以及選擇性減少負(fù)荷的需求。
而根據(jù)山西省2022年6月發(fā)布的《虛擬電廠建設(shè)與運營管理實施方案》，虛擬電廠要依據(jù)聚合資源類別、參與市場形態(tài)、提供服務(wù)類別、參與的交易市場等各種約束條件不同，劃定不同的類別，從而擔(dān)負(fù)起不同的責(zé)任。
還有學(xué)術(shù)界傾向于認(rèn)為虛擬電廠是一套技術(shù)管理系統(tǒng)、能源企業(yè)認(rèn)為虛擬電廠是圈定客戶資源的利器、數(shù)字化企業(yè)把虛擬電廠看作是電力數(shù)字化的拓展……可謂是“百花齊放、百家爭鳴”。
這種對于概念和定義的爭論和多元化，反映出了虛擬電廠作為市場主體的一份子，實際上在整個電力系統(tǒng)中是沒有明確定位的。
在2021年12月國家能源局發(fā)布的《電力并網(wǎng)運行管理規(guī)定》《電力輔助服務(wù)管理辦法》中，虛擬電廠被認(rèn)定為了輔助服務(wù)市場主體、并網(wǎng)調(diào)度主體。這在一定程度上相給予了虛擬電廠在市場交易、系統(tǒng)調(diào)度運行中的合法“身份”。
但僅有身份認(rèn)定顯然是不夠的。在先后進(jìn)行了兩輪電力體制改革，并且依然在堅定推行電力市場化改革的大背景下，虛擬電廠需要更進(jìn)一步明確權(quán)利和義務(wù)關(guān)系，這才是事關(guān)盈利與否的關(guān)鍵。
2022年8月，山東省發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步做好2022年下半年山東省電力現(xiàn)貨市場結(jié)算試運行工作有關(guān)事項的通知》，虛擬電廠可作為獨立市場主體參與市場交易。但在實際運行中，缺乏商業(yè)模式、補貼不足等問題讓虛擬電廠參與市場的意愿極低。
“擁有合法身份不意味著就能夠賺錢。如果權(quán)責(zé)不清晰、不對等，虛擬電廠走不遠(yuǎn)?！鄙鲜鲅芯咳藛T說。
虛擬電廠當(dāng)下“火爆而不落地”的尷尬境遇與儲能發(fā)展有著類似的根源?！懊鞔_的市場定位+成熟的電力市場”是歐美各國儲能市場爆發(fā)式增長的前提條件。而國外成熟商業(yè)化的虛擬電廠模式，也建立在“法規(guī)、市場、技術(shù)”的基礎(chǔ)之上。
法規(guī)，也即給予虛擬電廠合法的身份地位。虛擬電廠運營商一般被稱為“聚合商”，在不同類型的成熟電力市場中，聚合商都是合法參與電力市場的主體之一。這一點，中國也在政策法規(guī)上不斷跟進(jìn)完善。
市場方面，可能是中國與國外差距最大的部分。在歐洲與美國，不同國家的電力市場中，虛擬電廠能夠參與交易品種、交易方式各不相同。但有賴于逐漸形成的健全交易規(guī)則和機(jī)制，虛擬電廠在這些市場中都能夠?qū)崿F(xiàn)盈利。
有一個前提往往被我們所忽略。歐美國家虛擬電廠規(guī)模的增長是從2010年前后開始的，而那時主要國家的電力市場改革已經(jīng)基本完成，市場規(guī)則相對成熟。虛擬電廠的商業(yè)模式實際上是從成熟市場中挖掘出來的。
先有了成熟的市場機(jī)制，再有了虛擬電廠的盈利空間，才引發(fā)了虛擬電廠的火爆。這絕不是一個“先有雞，還是先有蛋”的悖論問題。中國當(dāng)下的虛擬電廠火爆，一定程度上是借鑒了國外虛擬電廠在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，套在了中國。但很多時候，我們并沒有考慮國內(nèi)外的市場背景有著截然不同的區(qū)別。拿著結(jié)果去推導(dǎo)過程，顯然是一種錯誤的思路。
在詳述所缺乏的市場機(jī)制前，我們還有必須思考技術(shù)層面的缺失。當(dāng)我們對市場機(jī)制不足形成共識的時候，實際上也忽略了虛擬電廠在技術(shù)層面的落地也存在一定的缺陷或者改進(jìn)空間。
被忽視的細(xì)節(jié)
盡管定義繁多，但虛擬電廠的核心內(nèi)容是不變的，尤其是對于原本分散的發(fā)電資源、用戶側(cè)負(fù)荷實施聚合這一點。
電力數(shù)字化水平的提升加強了對于負(fù)荷側(cè)資源管理的提升，也讓更多人看到了虛擬電廠在需求側(cè)響應(yīng)方面的巨大潛力。
但在實際應(yīng)用中，問題遠(yuǎn)比想象的多得多。
“絕大部分用戶是不愿意參與需求側(cè)響應(yīng)的，給錢也不行。”某虛擬電廠運營人員告訴《能源》雜志記者，“就算是我們在電力市場中觀察到了降低負(fù)荷產(chǎn)生效益的機(jī)會，如果業(yè)主不愿意降低負(fù)荷，我們也不可能強迫。而且絕大部分用戶的生產(chǎn)計劃早就已經(jīng)安排好了，這涉及到原材料、貨物的進(jìn)出口，人員的管理……不可能根據(jù)日前市場、實時市場的電價波動來調(diào)整生產(chǎn)計劃安排?！?
近兩年，由于電力短缺問題出現(xiàn)頻率增加，公眾也對于需求側(cè)響應(yīng)、有序用電這樣的詞語更加熟知。對于電網(wǎng)來說，大用戶更好在調(diào)度上進(jìn)行負(fù)荷管理，因此虛擬電廠的聚合對象更適用于那些難以直接調(diào)度的零散小微資源。
“但目前我國的電價水平總體比較低，中小型用戶對于電價的敏感度更低，因此幾乎不存在為了需求側(cè)響應(yīng)那點收益，主動降低負(fù)荷的可能性?！币患译娏?shù)字化企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人對《能源》雜志記者說。
用戶側(cè)（主動的）負(fù)荷管理潛力大，從某種意義上這是此前對于虛擬電廠的一個重要“誤解”。
“虛擬電廠的核心優(yōu)勢和競爭力不僅是聚合可調(diào)節(jié)負(fù)荷，更應(yīng)該是如何讓用戶“無感”的接受調(diào)度，還可以通過對于分散的發(fā)電資源進(jìn)行整合達(dá)到精準(zhǔn)控制的效果。誠然，精準(zhǔn)的控制用電負(fù)荷確實比較難，但技術(shù)上是可以實現(xiàn)的。如何引導(dǎo)用戶是關(guān)鍵，電價機(jī)制和市場規(guī)則應(yīng)引導(dǎo)用戶參與市場交易的積極性、主動性，真正能夠把用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源深度挖掘出來，共同促進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展?！眳强瓶≌f。
如果說“夸大”了用戶側(cè)負(fù)荷管理的潛力只是一個“美麗的誤會”，那么某些對虛擬電廠技術(shù)理解上、操作上的缺陷則很可能引發(fā)更危險的連鎖反應(yīng)。
5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步是虛擬電廠發(fā)展的重要基石，而從另一個方面看，通信、監(jiān)控技術(shù)的成熟、穩(wěn)定與否，對于虛擬電廠運營商來說，也是事關(guān)生死的大事。
《能源》雜志記者在走訪時了解到，虛擬電廠運行中出現(xiàn)信息報錯、通信不暢并非罕見?！疤摂M電廠接入電網(wǎng)運行有兩個主要接口，用戶用電設(shè)備—虛擬電廠管控平臺，管控平臺—電網(wǎng)調(diào)度?！鄙鲜鰳I(yè)內(nèi)人士說，“但是各類設(shè)備的通信規(guī)約很不一致，導(dǎo)致虛擬電廠管控平臺被迫要調(diào)整規(guī)約或者其他方式去適應(yīng)不同類型設(shè)備的接入，造成建設(shè)成本的增加，后者與電網(wǎng)的接口也是一樣的?！?
在這一過程中，誰也無法保障不會出現(xiàn)故障。如果問題較小，可能會迅速排查解決；但也有可能影響到虛擬電廠的正常交易，產(chǎn)生不必要的損失。
更為重要的是網(wǎng)絡(luò)安全問題。“各類設(shè)備接入虛擬電廠管控平臺后，實際上通信網(wǎng)絡(luò)上就形成了大通路，如果管控平臺遭到攻擊，完全有可能竊取所有用戶的信息。同時由于大家都連一起了，如果用戶A被攻擊，完全有可能向上攻擊到平臺，進(jìn)而通過平臺攻擊到其他用戶?！?
而且虛擬電廠管控平臺與電網(wǎng)調(diào)度通信系統(tǒng)鏈接，如果沒有按照規(guī)范做好隔離防護(hù)，可能會形成安全隱患。“這也是電網(wǎng)對于虛擬電廠接入調(diào)度意愿低的一個原因。目前來看，如果虛擬電廠接入電網(wǎng)，就必須按照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的總體原則，結(jié)合國家信息安全等級保護(hù)規(guī)定的相關(guān)要求，規(guī)劃虛擬電廠管控平臺二次系統(tǒng)安全防護(hù)的策略，部署安全防護(hù)的有關(guān)措施，建立安全防護(hù)體系，消除網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。”知情人士透露說。
現(xiàn)實的桎梏
在實際運行中，虛擬電廠所面臨的技術(shù)細(xì)節(jié)難題遠(yuǎn)比上文提到的要多。例如在接入樓宇空調(diào)資源的時候，就有虛擬電廠發(fā)現(xiàn)空調(diào)數(shù)量龐大、種類繁多，如果樓宇自身缺乏能源管理系統(tǒng)，依靠虛擬電廠來進(jìn)行控制，不僅成本高，而且很難對空調(diào)進(jìn)行精準(zhǔn)控制。
“安全問題不是哪一方努力就可以解決的，歸根結(jié)底也要依托技術(shù)的進(jìn)步。技術(shù)細(xì)節(jié)的完善也會隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展、用戶認(rèn)知有所改變。虛擬電廠能不能盈利，是決定了其規(guī)模大小的關(guān)鍵。而市場規(guī)則的設(shè)計，是能夠解決相當(dāng)大一部分問題的。”
據(jù)國網(wǎng)能源研究院虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊統(tǒng)計，截至目前，僅河北、上海、山東、浙江、河南等省份開展了試點建設(shè)，總?cè)萘考s300萬千瓦。多數(shù)虛擬電廠僅以邀約、投標(biāo)等方式參與政策性需求響應(yīng)，盈利來源依賴于政府部門的專項費用補貼。
從政策層面看，國家政策鼓勵虛擬電廠盡快參與電力市場交易。
2022年初，國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》，提出：“引導(dǎo)用戶側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源、儲能、分布式能源、新能源汽車等新型市場主體參與市場交易，充分激發(fā)和釋放用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力”。此后，國家能源局又發(fā)布了《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》，提出“推動儲能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場主體參與交易?！?
即便是拋開具體市場規(guī)則對虛擬電廠規(guī)則設(shè)定上的不足，宏觀上看我國電力市場建設(shè)本身也是大幅度落后于虛擬電廠需求的。
虛擬電廠本身具有發(fā)電、負(fù)荷雙重屬性，而現(xiàn)在多數(shù)省份電力現(xiàn)貨市場為發(fā)電側(cè)單邊市場，虛擬電廠無法參與或只能以價格接受者參與，無法體現(xiàn)虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)價值。在參與中長期、容量補償（市場）方面，則缺少相關(guān)機(jī)制。
除了削峰填谷的需求側(cè)響應(yīng)，從國外經(jīng)驗來看，虛擬電廠的最大價值在輔助服務(wù)市場。但我國目前輔助服務(wù)市場不僅規(guī)模小，品種也不多。我國輔助服務(wù)市場交易品種以調(diào)峰為主，部分區(qū)域或省份開展調(diào)頻和備用輔助服務(wù)，缺少電壓支撐、黑啟動、爬坡、調(diào)峰容量等輔助服務(wù)品種。
“市場交易規(guī)則的完善，對虛擬電廠的刺激是很直觀的?！鄙鲜鲭娋W(wǎng)人士說，“比如虛擬電廠可以參與電能量市場、也可以參與輔助服務(wù)市場，選擇更多了。而且一旦交易品種更加豐富，虛擬電廠可以更好地定制化技術(shù)需求，這樣實際上是節(jié)約成本的行為。”
還是以國外經(jīng)驗為例，美國虛擬電廠參與市場交易的形式在各州都不盡相同。PJM市場允許虛擬電廠參與容量市場、日前市場、實時市場、輔助服務(wù)市場，加州將日前市場從15分鐘報價縮短到5分鐘，以鼓勵虛擬電廠等靈活性資源參與。
“不同的市場、交易品種，風(fēng)險收益也是不同的，技術(shù)需求也是不同的，聚合商的類型也不一樣。有些市場可能以獨立運營商為主，有些是電網(wǎng)、售電公司、發(fā)電企業(yè)?，F(xiàn)在的情況是：沒有成熟、完善、明確的市場規(guī)則，各種類型的聚合商一窩蜂跑進(jìn)來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干不了或者干了就虧損。”
局限里突圍
盡管存在諸多的困難和挑戰(zhàn)，但虛擬電廠無疑還會是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的方向和趨勢。
傳統(tǒng)的“發(fā)輸配用”單一向電力系統(tǒng)已經(jīng)被徹底打破，“源網(wǎng)荷儲”多元統(tǒng)一的電力系統(tǒng)模式正在逐漸形成。而在雙碳目標(biāo)和能源改革的推動下，分散的可再生能源發(fā)電和儲能更大規(guī)模地接入電網(wǎng)是一種必然趨勢。
無論是技術(shù)還是體制，傳統(tǒng)市場和調(diào)度都無法適應(yīng)更加復(fù)雜的電力系統(tǒng)，虛擬電廠是一種把“復(fù)雜問題簡單化”的解決方案。
事實上，中國為數(shù)不多的虛擬電廠試點項目在運行過程中，不僅發(fā)現(xiàn)了許多潛在的障礙，也探索出了許多在當(dāng)前限制條件下最大限度發(fā)揮價值的經(jīng)驗。
華能浙江虛擬電廠在安防設(shè)計、調(diào)度安全接入、安全防護(hù)體系建設(shè)上狠下功夫，實現(xiàn)了實時接受調(diào)度指令的突破，在接入發(fā)用電資源種類方面也是極為豐富，包含了儲能、充換電站、分布式發(fā)電等，后續(xù)還將加入分布式光伏發(fā)電等多類型資源。
今年春節(jié)期間，國網(wǎng)(山東)電動汽車服務(wù)有限公司與濱州、菏澤供電公司合作，作為聚合商，以充換電站以及分布式光伏發(fā)電項目為虛擬電廠，參與了山東電網(wǎng)填谷需求側(cè)響應(yīng)，加強了新能源消納。
Vehicle-to-grid，也即（V2G）正在成為虛擬電廠技術(shù)中備受關(guān)注的一個分支。技術(shù)上來說，V2G相當(dāng)于將動力電池作為一個分布式儲能系統(tǒng)，將大量電動汽車電池作為儲能源。在電網(wǎng)負(fù)荷低時，吸納電能，在電網(wǎng)負(fù)荷高時釋放電能。
盡管由于電池壽命限制、硬件制約、電網(wǎng)安全等問題，V2G算的上是虛擬電廠中的冷門但很有潛力的分支。但國家對V2G也進(jìn)行了政策支持。2022年1月，國家發(fā)改委、國家能源局等十部門印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步提升電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實施意見》，提到：“要充分發(fā)揮動力電池的儲能特性，探索推廣有序充電、V2G等形式，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的協(xié)同互動?！?
2023年1月，浙江省發(fā)展和改革委員會、浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化廳、浙江省科學(xué)技術(shù)廳聯(lián)合發(fā)布了《浙江省加快新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》，該文件也明確提出探索新能源汽車與智能電網(wǎng)（V2G）高效聯(lián)動，開展光儲充放一體化試點。
據(jù)光大證券測算，2030 年，我國V2G市場空間將達(dá)到1052億元。
類似V2G這樣的潛在商業(yè)模式在虛擬電廠技術(shù)的加持下還有很多。它們大多還靜待著技術(shù)、市場、政策方面的逐漸完善。
“實際上除了負(fù)荷側(cè)的資源可以調(diào)用，發(fā)電資源也可以調(diào)用。例如在傳統(tǒng)的新能源大發(fā)時間段，風(fēng)光發(fā)電單元現(xiàn)貨電價極低，甚至還有可能負(fù)電價。通過虛擬電廠的資源聚合功能，可以根據(jù)市場價格情況主動的調(diào)整發(fā)電曲線。”吳科俊說，“我們接下來要做的事情就是完善現(xiàn)有的虛擬電廠技術(shù)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，然后在不同的市場規(guī)則場景中運用這項技術(shù)，形成完整的商業(yè)模式。”
