中國儲能網訊：近日，關于虛擬電廠的3則消息引起行業(yè)關注。
7月18日，國內首個全綠電供應虛擬電廠項目在浙江寧波東方電纜園區(qū)正式投入運行，該項目通過整合光伏、儲能等靈活性資源，可解決園區(qū)80%日常用電需求，剩余20%電量缺口通過購買中廣核浙江涂茨海上風電場綠電補充。
7月17日，高特電子通過浙江省電力交易中心的審核公示，成為公開信息里第二家獲得浙江省第三方獨立主體虛擬電廠的準入資質的民企。
此前，7月11日，卓陽儲能通過浙江省電力交易中心審核公示，成功獲得浙江省第三方獨立主體虛擬電廠準入資質，成為浙江省首個獲得虛擬電廠資質的民營企業(yè)，同時也是浙江省目前可調節(jié)能力最大的市場化運營虛擬電廠。
虛擬電廠并非新鮮事物，近年來卻頻頻成為行業(yè)熱點議題。
虛擬電廠自2016年在我國起步，此后各地紛紛出臺相關鼓勵政策，相關主體爭相申請試點，各類示范項目前赴后繼，卻沒有形成可大面積復制推廣的模式，原因究竟在哪？本文將從10個方面帶您了解虛擬電廠。
什么是虛擬電廠
虛擬電廠本質上是一套軟件平臺系統(tǒng)，是指通過先進信息通信和智能控制技術將電力用戶可調節(jié)負荷、電動汽車、分布式電源和儲能等電力需求側資源整合成一個可控的聚合體，統(tǒng)一實施能源管理并參與電網運行，以實現需求側資源的+ 優(yōu)化配置。
簡言之，就是把各類分散可調電源和負荷匯聚起來，通過數字化手段形成一個“虛擬電廠”來做統(tǒng)一管理和調度，同時作為主體參與電力市場。虛擬電廠沒有實體形式，被稱為“看不見的電廠”，它的響應機制比常規(guī)需求側響應更加靈活迅速，能夠兼顧削峰和填谷。
虛擬電廠有何作用？
首先，可緩解分布式發(fā)電的負面效應，提高電網運行穩(wěn)定性。虛擬電廠的協(xié)調控制優(yōu)化大大減小了以往分布式資源并網對大電網造成的沖擊，降低了分布式資源增長帶來的調度難度，使配電管理更趨于合理有序，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
其次，可高效利用和促進分布式能源發(fā)電。大規(guī)模的分布式發(fā)電以虛擬電廠的形式參與大電網的運行，通過內部的組合優(yōu)化，可消除其波動對電網的影響，實現高效利用。
另外，可以以市場手段促進發(fā)電資源的優(yōu)化配置。虛擬電廠最具吸引力的功能就在于能夠聚合多種類型的分布式資源參與電力市場運行。虛擬電廠充當分布式資源與電力調度機構、與電力市場之間的中介，代表分布式資源所有者執(zhí)行市場出清結果，實現能源交易。
虛擬電廠前景如何？
隨著“雙碳”目標的持續(xù)推進，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，新能源發(fā)電比例持續(xù)提升，電力系統(tǒng)“雙高”、“雙峰”特征愈發(fā)凸顯：無論是供給側的電力生產，還是用電側的電力需求都有著越來越大的隨機性，電網運行中的不確定因素大幅增加。
電網正經歷“源隨荷動”向“源荷互動”過渡，虛擬電廠是破解綠色能源消納難題，釋放分布式資源可調節(jié)潛力，打造“源-網-荷-儲”高效互動的新型電力系統(tǒng)最有效手段之一。
隨著近年來各地夏季持續(xù)出現高溫天氣，“迎峰度夏”對于電力需求快速增長，虛擬電廠的作用愈發(fā)顯著，預計虛擬電廠投資建設將迎來小高潮。
據中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會預測，到2025年和2030年，中國虛擬電廠累計裝機總容量將分別達到39GW和55GW；到2025年，中國虛擬電廠的投資規(guī)模將達到300億元，到2030年該數字將提升至425億元。
虛擬電廠運營機制是什么？
虛擬電廠是電力系統(tǒng)和分布式資源之前的橋梁，在虛擬電廠生態(tài)圈中，各參與方分別承擔著不同的角色。
其中，虛擬電廠運行商負責與不同分布式能源運行商協(xié)調信息，確定各分布式能源運行商（DER）的分攤價格并向電網報價；電網管理者協(xié)調與VPP運行商交互發(fā)電計劃等信息，負責市場監(jiān)管；不可控分布式能源運行商可自由參與或退出VPP，按照可再生能源上網價格全額上網；可控DER運行商可作為備用資源為不可控分布式能源提供備用服務，通過互補運行，緩解發(fā)電間歇性；零售用戶可直接與 VPP 運行商簽訂零售協(xié)議，按照固定或可變電價從 VPP 購買電量，向VPP提供需求響應。
依據外圍條件的不同，可以把虛擬電廠的發(fā)展分為三個階段：邀約型虛擬電廠、市場型虛擬電廠和自由調度型虛擬電廠。
邀約型虛擬電廠，是在沒有電力市場的情況下，由政府部門或調度機構牽頭組織，各個聚合商參與組織資源以可控負荷為主進行響應，共同完成邀約、響應和激勵流程，當前我國各省試點的虛擬電廠以邀約型為主。
市場型虛擬電廠，是在電能量現貨市場、輔助服務市場和容量市場建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實體電廠的模式，分別參與這些市場獲得收益。
自由調度型虛擬電廠，將在市場性虛擬電廠的基礎上，實現跨空間自主調度。隨著虛擬電廠所整合資源的種類逐步增多，“虛擬電力系統(tǒng)”雛形初顯。
自由調度型虛擬電廠主要參與者以國外為主，目前，我國虛擬電廠現處“邀約型”階段，我國各省試點的虛擬電廠以邀約型為主，其中以江蘇、上海、廣東等省市開展的項目試點即是邀約型虛擬電廠；屬于市場型虛擬電廠的有冀北電力交易中心開展的虛擬電廠試點、廣東虛擬電廠試點、上海虛擬電廠試點等。
虛擬電廠可調度資源和關鍵技術是什么？
虛擬電廠可調度的資源主要分為“源、荷、儲”?！霸础敝饕阜植际焦夥?、風電、水電及火電機組等。“荷”主要指商業(yè)樓宇、工商業(yè)園區(qū)等，“儲”主要指獨立儲能、工商業(yè)儲能以及其他形式儲能。
虛擬電廠根據對下聚合的分布式能源特性完成建模刻畫，得出虛擬電廠的響應能力。在調度機構下達調節(jié)功率曲線時，虛擬電廠根據調用成本最優(yōu)原則拆解功率曲線至各資源，通過遠程終端檢測或直接控制資源完成出力和調節(jié)。
由于風力、光伏等分布式能源的間歇性和波動性使得發(fā)電質量和發(fā)電經濟性成為難點，因此虛擬電廠充分利用大數據、云計算、物聯網、區(qū)塊鏈、人工智能等信息化數字化技術，建設新型電力負荷管理系統(tǒng)，對各種分布式能源發(fā)電設備、儲能系統(tǒng)以及可控負荷進行協(xié)調控制至為關鍵。
從技術端來看，主要包括計量技術、通信技術、智能調度決策技術、信息安全防護技術四類。精準的計量是虛擬電廠建立的基礎，可靠的通信是虛擬電廠可靠生產的條件，智能調度決策技術是虛擬電廠發(fā)揮作用的重要保證，而信息防護技術是保證虛擬電廠穩(wěn)定運行的底線思維。
虛擬電廠的盈利模式有哪些？
虛擬電廠商業(yè)化運營的應用場景包括需求側響應、調峰輔助服務市場、調頻輔助服務市場、電能量現貨市場等，目前虛擬電廠的獲利方式主要以需求側響應和調峰輔助服務為主。
需求側響應：主要以經濟激勵為主，虛擬電廠聚合可控負荷、儲能、可再生能源等資源，進行需求側響應或參與輔助服務，響應補貼和容量補貼。
調峰輔助服務市場：虛擬電廠可根據當地調峰輔助服務市場相關規(guī)定，在日前聚合計算并申報自身調峰能力，并在日內按照調度機構的指令，在日前中標的調峰范圍內實時主動調減（或增加）虛擬電廠的出力和用電負荷，完成調峰相關調度指令，并根據調峰市場分時出清價格和調節(jié)電量獲得相應收益。
調頻輔助服務市場：虛擬電廠可根據當地調頻輔助服務市場相關規(guī)定，在日前聚合計算并申報自身調頻能力，并在日內按照調度機構的指令，在日前中標的調頻范圍內實時跟隨電網 AGC（自動發(fā)電量控制）指令，完成頻率調節(jié)動作，并根據調頻市場分時出清價格和調節(jié)電量獲得相應收益。
電能量現貨市場：虛擬電廠可根據當地電力現貨市場相關規(guī)定在日前聚合計算并申報自身出力和調節(jié)能力，并根據日前現貨市場中標情況和調度指令實時調減（增加）分布式資源的出力和負荷，從而以電力現貨市場結算規(guī)則獲得收益。
虛擬電廠的經濟性如何？
據國家電網測算，若通過建設煤電機組滿足其經營區(qū)5% 的峰值負荷需求，電廠及配套電網需投資約4000億元；若建設虛擬電廠，建設、運維和激勵的資金規(guī)模僅為 400-570 億元。
以山東省為例，假設存在持續(xù)時間100小時的500萬千瓦尖峰負荷缺口，采用“需求響應 + 延壽煤電”方案的年化成本遠低于“新建燃煤機組 5×100 萬千瓦”方案，每年將降低 14.7億元的開支。
我國目前對于虛擬電廠的政策環(huán)境如何？
虛擬電廠通過參與輔助服務獲取補貼和電能量交易賺取峰谷價差。2015 年，國家發(fā)改委和國家能源局印發(fā)《電力中長期交易基本規(guī)則（暫行）》，從市場成員及其權責邊界、交易品種和方式、價格機制、發(fā)用電計劃及交易時序安排等角度給出制度框架，厘清了電改的發(fā)展方向，曾明確具備條件的地區(qū)逐步建立以中長期交易為主、現貨交易為補充的市場化電力、電量平衡機制。
2022年6月份以來，虛擬電廠在盈利模式方面取得突破性進展，盈利模式逐漸成型，解決了虛擬電廠可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題，虛擬電廠有了合法身份進入電力市場交易，虛擬電廠商用進展加速。
近年來，中國虛擬電廠行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產業(yè)政策的重點支持。國家陸續(xù)出臺了多項政策，鼓勵虛擬電廠行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。
《電力現貨市場基本規(guī)則（試行）》《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》等產業(yè)政策為虛擬電廠行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場前景。
地方層面，十三五期間，廣東、江蘇、上海、河北等地開展多項虛擬電廠項目試點工作，江蘇率先于2015年出臺《江蘇省電力需求響應的實施細則》指導電力需求調控。
十四五期間，安徽、浙江、上海、廣東等地持續(xù)深入推進虛擬電廠建設，2022年6月北京首次將虛擬電廠建設納入電力發(fā)展規(guī)劃；山西能源局印發(fā)首份省級虛擬電廠建設運營實施方案，虛擬電廠建設逐步走向規(guī)范化；深圳建成的虛擬電廠管理平臺是國內首家虛擬電廠管理中心。
從政策環(huán)境來看，近年來諸多省份在政府引導下，由兩大電網開展系列示范項目，并以參與需求側響應為主要運營和盈利模式，持續(xù)推進虛擬電廠發(fā)展。
各地已普遍出臺輔助服務市場政策，引導虛擬電廠參與系統(tǒng)調峰調頻，在此背景下，各示范項目積極主動探索市場化運營、創(chuàng)新可行商業(yè)模式，有望帶動國內虛擬電廠快速可持續(xù)發(fā)展。
除此之外，我國多個省市對虛擬電廠推出了補貼計價方式，并且詳細制定了虛擬電廠削峰填谷的補貼、計價規(guī)則。
哪些企業(yè)在布局？
弘正儲能：在虛擬電廠方面，弘正儲能 D-Galaxy 平臺系列覆蓋多個業(yè)務模塊，包括智慧儲能管控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、新能源集控運維系統(tǒng)、綜合能源管理系統(tǒng)等，通過能源聚合平臺參與虛擬電廠的調度運行。
恒實科技：在虛擬電廠方面，恒實科技參與建設了國網冀北虛擬電廠、國網湖南省電力有限公司智慧能源綜合服務平臺、東北電網調峰輔助服務等項目，并以能源聚合商身份開展深圳、冀北、湖南等地虛擬電廠業(yè)務。
國電南瑞：在虛擬電廠關鍵技術和市場機制方面已進行多年的研究，可以提供完整的虛擬電廠解決方案，擁有虛擬電廠平臺、虛擬機組、調控終端等系列化成熟產品和不同類型虛擬電廠的建設經驗。
國網信通：國網信通的虛擬電廠類應用主要在做需求響應相關的業(yè)務，在江蘇、重慶、天津有相關案例。
東方電子：在虛擬電廠業(yè)務中可提供核心的軟件和算法及裝置設備，以系統(tǒng)集成解決方案滿足項目需要。主要參與了廣州明珠工業(yè)園項目、廣州市虛擬電廠管理平臺項目的設計開發(fā)工作。
國能日新：在虛擬電廠方面，國能日新目前有電網新能源管理系統(tǒng)，針對電網在新能源管理上的難點而開發(fā)，系統(tǒng)包括“新能源消納分析”、“承載力評估”和“數據管理”三大模塊。
金智科技：在虛擬電廠方面，金智科技具備多年的設計、開發(fā)、生產和運行經驗，涵蓋了智能發(fā)電、智能變電、智能配電、綜合能源服務、模塊化變電站、電力設計和總包等多個領域。
奧特迅：在虛擬電廠方面，奧特迅在需求側響應方面積極發(fā)力，積極布局電池儲能業(yè)務，開展虛擬電廠技術在電動汽車充電站的應用。
遠光軟件：其智慧能源業(yè)務聚焦“綜合能源服務、虛擬電廠、電力市場交易”等多個新興業(yè)態(tài)。
朗新科技：該公司基于百度大數據優(yōu)勢搭建虛擬電廠，全方位挖掘用戶線上線下行為。該公司的子公司新耀能源基于百度大數據優(yōu)勢，為客戶提供虛擬電廠解決方案。
此外，萬勝智能、新聯電子、科遠智慧、開普云、潤建股份、遠光軟件、特銳德等企業(yè)也有虛擬電廠業(yè)務的布局。
虛擬電廠頻頻掀起熱潮，為何難以落地？
虛擬電廠并非新概念，近年來，各地紛紛出臺相關鼓勵政策，相關主體爭相申請試點，各類示范項目前赴后繼，卻尚未形成可大面積復制推廣的模式，原因有多個方面。
1.法律體系有待完善
在電力市場化國家，特別是發(fā)達國家體如歐盟，經過十多年的發(fā)展，虛擬電廠各要素資源不斷增加，技術日新月異，功能逐步增強，在電力市場發(fā)揮越來越重要的作用，其中一個重要的原因是在立法層面的努力。
歐盟的《第三組能源法案》及其衍生的歐盟及各國的法律法規(guī)體系，將TSO和DSO獨立于發(fā)電、交易和供應等其他電力市場主體，規(guī)模較小的DSO須為發(fā)售電設立完全的獨立賬戶。電力可以在電力批發(fā)和零售市場進行公平、公正和公開交易，平等競爭的市場環(huán)境促進各種模式的虛擬電廠蓬勃成長。
我國需不需要一套支撐虛擬電廠落地并成長的法律體系需要探討。
2.尚未建立完整統(tǒng)一的產業(yè)標準，難以解決技術整合和管理體系的單一性問題
我國虛擬電廠尚處在發(fā)展早期，相關產業(yè)標準尚未建立健全。虛擬電廠需要整合各種分散的、不同品牌、不同型號的可再生能源設備，而這些設備的系統(tǒng)技術、管理體系和操作接口等很可能存在不同的問題，如何實現技術上的整合、操作上的信息共享和管理上的協(xié)同，需要有心有力地進行技術整合和管理體系的設計。
3.網絡安全問題
由于虛擬電廠是基于互聯網和信息技術進行集成，網絡安全問題必須得到關注。虛擬電廠可能因為網絡攻擊、病毒入侵等網絡安全問題而導致能源生產和供應的中斷，從而給整個社會帶來較大影響。因此，虛擬電廠產業(yè)發(fā)展需要與一些網絡安全和信息安全方面的專業(yè)人士密切協(xié)作，完善相關網絡安全防范措施。
4.市場定位和市場準入標準不明確
在市場定位方面，由于虛擬電廠聚合資源的多元性，通常有發(fā)電企業(yè)、售電公司、電力用戶等多重市場定位，不同的市場定位決定了其參與市場的類型、策略，享受的權利義務完全不同。
在市場準入方面，國家能源局已于 2021 年底頒布新版“兩個細則”，明確將虛擬電廠作為一類并網主體和輔助服務市場參與主體，但各地針對虛擬電廠準入輔助服務市場規(guī)則仍不完善，虛擬電廠在容量規(guī)模、響應時間等方面尚缺乏統(tǒng)一標準。
5.目前我國電力市場對各類新興主體的接納程度不夠
我國目前雖然已開展現貨市場試點，基本建立省間 + 省內的兩級市場架構，建立中長期 + 現貨的電能量市場和輔助服務的市場，但其可參與主體中，虛擬電廠等新興市場主體可參與性較為有限，目前虛擬電廠僅參與調峰輔助服務市場。
由于虛擬電廠具有發(fā)電、負荷兩種特性，多數省份現貨市場為發(fā)電側單邊市場，虛擬電廠無法參與或只能以價格接受者參與，無法體現虛擬電廠靈活調節(jié)價值。在參與中長期、容量補償（市場）方面，則缺少相關機制。
6.我國輔助服務市場規(guī)模小、品種少，難以體現虛擬電廠價值
在市場規(guī)模方面，我國輔助服務市場總費用約占全社會總電費的 1.5%，國際普遍占比在 3%。部分國家如英國輔助服務費用占比達 10% 以上。產品類型方面，我國輔助服務市場交易品種以調峰為主，部分區(qū)域或省份開展調頻和備用輔助服務，缺少電壓支撐、黑啟動、爬坡、調峰容量等輔助服務品種，調頻市場未針對響應速度進一步細分。
7.交易門檻高、市場化不夠
比如，可調節(jié)容量要求。1月16日，山東能源監(jiān)管辦發(fā)布的《山東電力市場規(guī)則(試行)》(征求意見稿)（詳情查看此前文章）中提出，虛擬電廠以機組為單位參與現貨市場，其中，虛擬電廠（負荷聚合商）虛擬電廠機組可調節(jié)能力暫定為不低于10兆瓦、連續(xù)調節(jié)時間不低于1小時。
而2022年山西印發(fā)的《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》要求更高：在調節(jié)容量及時長方面，要求虛擬電廠初期不低于20MW，且不低于最大用電負荷的10%，持續(xù)參與響應不小于2小時。
目前，我國的虛擬電廠主要以邀約型需求響應的方式參與市場，聚合資源也更傾向于“荷”側。電力資源的過度集中，導致電力市場化的程度不深，進而影響虛擬電廠的市場化深度。如何由邀約型向市場型進一步過渡，將是虛擬電廠參與電力市場交易的一道坎。
綜上所述，虛擬電廠產業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和困難是多方面的，需要從技術、市場和體制機制等各個角度進行考慮和解決。
