中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國(guó)正在加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高可再生能源占比。2030年中國(guó)風(fēng)、光發(fā)電總裝機(jī)計(jì)劃達(dá)到12億千瓦以上，形成由可再生能源為主的能源體系。高比例可再生能源并網(wǎng)，能源消費(fèi)終端電氣化水平提升，電力電子化以及大規(guī)模分布式新能源接入電網(wǎng)將會(huì)使電力系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)和支撐能力面臨巨大挑戰(zhàn)，提高電力系統(tǒng)靈活性是實(shí)現(xiàn)能源電力清潔低碳發(fā)展的重要手段。
“十三五”期間，中國(guó)電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力不足的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)造成電力系統(tǒng)難以完全適應(yīng)新能源的爆發(fā)式增長(zhǎng)。電力系統(tǒng)面臨靈活性資源有限導(dǎo)致的新能源消納能力不足、系統(tǒng)可靠性下降、用戶用能風(fēng)險(xiǎn)升高、系統(tǒng)成本不斷攀升等眾多問(wèn)題。
接入高比例可再生能源，提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，需要更多地引入靈活性資源，比如：加快虛擬電廠建設(shè)。
虛擬電廠（Virtual Power Plants, VPP）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。虛擬電廠新業(yè)態(tài)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。
圖 虛擬電廠運(yùn)作示意圖
資料來(lái)源：艾瑞咨詢研究院
相較于傳統(tǒng)電力能源生態(tài)，虛擬電廠下的生態(tài)系統(tǒng)最大的變化是，將傳統(tǒng)電力能源生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)輸配用界限清晰，“源隨荷動(dòng)”的運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電、輸電、配電、用電界限相互交叉，同時(shí)兼具生產(chǎn)者與消費(fèi)者的角色，運(yùn)行方式表現(xiàn)為“源荷互動(dòng)”，內(nèi)部每一部分都是一個(gè)小能源系統(tǒng)，屬于智能電網(wǎng)的拓展。
虛擬電廠可分為三大類：（1）負(fù)荷型虛擬電廠：指虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)化電力用戶(包括電動(dòng)汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、可中斷負(fù)荷等)，作為一個(gè)整體(呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài))組建成虛擬電廠，對(duì)外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。（2）電源側(cè)虛擬電廠：在分布式電源發(fā)電側(cè)建虛擬電廠。（3）源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化虛擬電廠：集合發(fā)電電源和負(fù)荷用電用戶，作為集中式電廠，作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與電力市場(chǎng)，原則上不占用系統(tǒng)調(diào)峰能力。
2021年以來(lái)，國(guó)家和地方陸續(xù)推出與虛擬電廠相關(guān)的政策，部分省市也出臺(tái)了明確的落地方案或補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。
表1 2021年-2022年虛擬電廠主要政策梳理
從政策環(huán)境來(lái)看，由兩大電網(wǎng)公司開(kāi)建的虛擬電廠示范項(xiàng)目，主要以需求側(cè)響應(yīng)為盈利模式，地方陸續(xù)出臺(tái)的輔助服務(wù)市場(chǎng)政策，引導(dǎo)虛擬電廠參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的持續(xù)推進(jìn)，更多的示范性項(xiàng)目可能創(chuàng)新可行的商業(yè)模式。
從虛擬電廠的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，歐美電力市場(chǎng)較為成熟，虛擬電廠已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，而我國(guó)尚處于虛擬電廠早期試點(diǎn)階段，商業(yè)模式不夠清晰，江蘇、浙江、深圳、上海等地均出現(xiàn)了虛擬電廠試點(diǎn)。
表2 國(guó)內(nèi)虛擬電廠典型案例總結(jié)
國(guó)內(nèi)虛擬電廠大多處于試點(diǎn)示范階段，商業(yè)模式不清晰，實(shí)際盈利項(xiàng)目不多。為什么海外虛擬電廠發(fā)展成熟，而我國(guó)尚處于試點(diǎn)階段呢？
我們不妨參考下歐洲最大的虛擬電廠Next Kraftwerke的成功經(jīng)驗(yàn)。
Next Kraftwerke是歐洲電力交易市場(chǎng)（EPEX）認(rèn)證的能源交易商，參與能源的現(xiàn)貨市場(chǎng)交易。
Next Kraftwerke通過(guò)高超的資源聚合能力和創(chuàng)新商業(yè)模式，創(chuàng)造了驚人的發(fā)展速度和優(yōu)異的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)。其主要盈利模式包括：（1）參與電力市場(chǎng)交易。（2）需求響應(yīng)，削峰填谷。（3）參與電網(wǎng)輔助服務(wù)。
歐洲虛擬電廠成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們：成熟的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是虛擬電廠獲得經(jīng)濟(jì)性的充分條件，分布式電源+配電網(wǎng)的大發(fā)展是虛擬電廠發(fā)展的必要條件。
如果說(shuō)歐洲虛擬電廠更為側(cè)重于發(fā)電側(cè)，以分布式電源、儲(chǔ)能資源的整合為方向，以新能源消納為主要目標(biāo)的話，美國(guó)虛擬電廠則聚焦于用戶側(cè)資源，以獲取輔助服務(wù)補(bǔ)償為盈利模式。
美國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，在政府大量補(bǔ)貼和激勵(lì)政策驅(qū)動(dòng)下，家用光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)逐漸成為居民降低電價(jià)成本的替代選擇，從而實(shí)現(xiàn)電力的自發(fā)自用。特斯拉布局家用儲(chǔ)能Powerwall，并與公共事業(yè)公司合作開(kāi)展虛擬電廠計(jì)劃。特斯拉與Energy Locals，Green Mountain Power，PG&E等公共事業(yè)公司和電力零售商先后開(kāi)展了虛擬電廠項(xiàng)目，這些項(xiàng)目幫助特斯拉迅速擴(kuò)大儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝量，同時(shí)，電力零售商通過(guò)與Powerwall使用者簽訂協(xié)議，能夠獲取這些分布式電池電力的部分使用權(quán)，實(shí)現(xiàn)聚合需求側(cè)的資源以及虛擬電廠的商業(yè)化擴(kuò)張。
美國(guó)虛擬電廠的成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們：充分發(fā)揮儲(chǔ)能在分布式能源中的調(diào)節(jié)作用，可以將終端用能由原先的電網(wǎng)“剛性負(fù)載”轉(zhuǎn)化為“柔性負(fù)載”，以全面電氣化的零排放為實(shí)現(xiàn)“碳中和”做貢獻(xiàn)。
與歐美國(guó)家對(duì)比，中國(guó)虛擬電廠起步晚，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)發(fā)展不成熟，兼顧發(fā)電側(cè)、儲(chǔ)能、用戶側(cè)等多鐘資源，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。由于“雙碳”驅(qū)動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，給電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，虛擬電廠可以成為提升電力系統(tǒng)靈活性的“開(kāi)關(guān)”。
展望未來(lái)，外部政策疊加電網(wǎng)內(nèi)部需求，虛擬電廠可實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展。
第一，分布式能源發(fā)展成為虛擬電廠發(fā)展的契機(jī)。我國(guó)風(fēng)光大基地集中在西部和北部，而電力負(fù)荷卻集中在中部和東部，國(guó)家能源結(jié)構(gòu)促進(jìn)了分布式能源的發(fā)展。在這種背景之下，虛擬電廠、智能微網(wǎng)等模式應(yīng)運(yùn)而生。虛擬電廠可充當(dāng)分布式資源與電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和電力交易市場(chǎng)的中介，隨著電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的發(fā)展成熟，實(shí)現(xiàn)能源交易。
第二，數(shù)字化手段驅(qū)動(dòng)虛擬電廠構(gòu)建。通過(guò)使用數(shù)字化技術(shù)，虛擬電廠可與儲(chǔ)能一起成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，提高電力系統(tǒng)的智能協(xié)調(diào)、效率提升的重要方式。比如：可通過(guò)虛擬電廠云平臺(tái)，利用虛擬電廠的聚合功能，形成規(guī)?；跋鞣逄罟取表憫?yīng)，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。
第三，虛擬電廠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)愈加激烈。虛擬電廠是資本、資源和技術(shù)高度密集型行業(yè)，發(fā)展?jié)摿Υ螅哂幸欢ǖ男袠I(yè)進(jìn)入壁壘，入局的大多是擁有強(qiáng)大資源整合能力，或者具有資源稟賦優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè)，雖然目前市場(chǎng)集中度不高，但預(yù)估未來(lái)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)加劇，尤其是集中在中游資源聚合商。
