中國儲能網(wǎng)訊：8月24日—26日，2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會與新型儲能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳正式舉辦。在8月24日下午進(jìn)行的虛擬電廠專場論壇上，國網(wǎng)能源研究院有限公司高級研究員/虛擬電廠研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人吳瀟雨做了題為《虛擬電廠國內(nèi)外實踐分析及其高質(zhì)量發(fā)展方向的思考建議》的主題報告演講。
圖說：國網(wǎng)能源研究院有限公司高級研究員/虛擬電廠研究團(tuán)隊負(fù)責(zé)人吳瀟雨
以下內(nèi)容根據(jù)大會發(fā)言整理，僅供參考。
感謝主辦方的邀請，高老師的介紹，非常榮幸我們有這樣一個機(jī)會和全體同仁和各位領(lǐng)導(dǎo)專家一起探討虛擬電廠的發(fā)展。
我先介紹一下，在22年底的時候在我們院長的指導(dǎo)下院里面成立了一個虛擬電廠的研究團(tuán)隊，覺得虛擬電廠在未來一段時間一定會帶來非常大的影響變化、受到關(guān)注，所以我們很早就從這個方向開展研究，下面是簡短地匯報一下之前研究的相關(guān)成果。
第一是新形勢下虛擬電廠多元化價值分析，有幾個趨勢可以在這個之前先說一下，我們覺得配用電側(cè)是創(chuàng)新高地，很多新型用能技術(shù)在更新，疊加數(shù)字化技術(shù)、市場化機(jī)制、互聯(lián)網(wǎng)思維的創(chuàng)新應(yīng)用，所以我們覺得配電和用電領(lǐng)域，一方面是成為多類型技術(shù)應(yīng)用和多元化商業(yè)模式的創(chuàng)新價值高地，另外從電力系統(tǒng)來看，它其實有大量調(diào)節(jié)能力，節(jié)能降碳潛力需要我們進(jìn)一步的挖掘和開墾。
另一個是從配用電側(cè)來看，小微的資源形成虛擬聚合體，去參與系統(tǒng)運(yùn)行和市場交易是未來必然的趨勢。從現(xiàn)狀問題來看，其實配用電側(cè)具有各種各樣資源，但是目前也是處于一個各自為政的狀態(tài)，一方面沒有辦法體現(xiàn)靈活的集聚效應(yīng)，另一方面是這些小微主體未來不可避免地要更多的主動地參與到系統(tǒng)運(yùn)行和市場交易中，但是它們自身其實對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律和市場交易的機(jī)理還缺乏深刻的理解，很難去兌現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和電力交易的價值，所以虛擬電廠作為中間的組織者其實很有這方面的專業(yè)化的能力，去提供一些聚合服務(wù)，去幫助這些小微主體進(jìn)入市場，去發(fā)揮更大的價值。
所以在這個基礎(chǔ)上，第一，因為需求側(cè)資源開發(fā)利用在我們國家并不是新的命題，至少提出有20年時間，但是隨著技術(shù)手段和市場機(jī)制的成熟，虛擬電廠更有望成為在這個技術(shù)和商業(yè)屬性上更有特點的需求側(cè)資源開發(fā)的技術(shù)形式。從技術(shù)手段來說的話，我們也是寄希望于它能更快速、更可靠響應(yīng)系統(tǒng)的需求，因為傳統(tǒng)的需求響應(yīng)更多是15分鐘或者小時級的電量平衡，而且它跟電力系統(tǒng)也是一個非閉環(huán)的實時反饋，一方面它的可控性差，另一方面它的響應(yīng)效果也存在很大的不確定性，因為電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)是一個很嚴(yán)肅的事情，如果這個資源它的不確定性很大，其實你要花費(fèi)很多的容量配置的成本去彌補(bǔ)它的不確定性，所以這個方向是虛擬電廠未來在技術(shù)屬性上有更大的發(fā)展?jié)摿Α?
第二個是在商業(yè)屬性上它可以發(fā)揮更大范圍的潛在價值，因為像我們剛才提到，配用電側(cè)的新主體很多，各種微電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲一體化項目，這些項目都在不斷地拓展。但是這類項目它是依賴物理的電力網(wǎng)絡(luò)觸達(dá)各類主體，它的范圍一定有限，雖然虛擬電廠我們也覺得它的范圍不宜弄得過大，但是它相對來說比微電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲項目觸達(dá)范圍更廣闊一些，它其實在這方面有更多組合創(chuàng)新的想象空間。
第二個是智能化、數(shù)字化等新技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，因為虛擬電廠它的核心可能還是在于通信聚合和優(yōu)化，通信其實更多的是實現(xiàn)它對各類資源監(jiān)測和控制的一個重要的物理基礎(chǔ)，這個也很多關(guān)鍵的技術(shù)，包括5G傳輸，現(xiàn)在我們也看到一些示范項目應(yīng)用5G技術(shù)。另外一個是協(xié)同控制技術(shù)，因為這里涉及的主體特性各異、控制效果等等，為了實現(xiàn)一個比較好的控制效果，其實需要做這個各類資源的一個機(jī)理的模型，包括多類型模型的一個協(xié)調(diào)和控制。而從優(yōu)化及決策技術(shù)來說，我們覺得它是關(guān)乎未來虛擬電廠盈利的核心，因為它需要運(yùn)營商根據(jù)市場的價格信號和用戶的需求，還有調(diào)度要求的一些運(yùn)行方式來綜合形成這種運(yùn)行策略。這里面比如面對不確定性，魯棒性強(qiáng)的優(yōu)化算法可能也是未來研究的一個重點。
圖說：大會現(xiàn)場
第三是我們也是通過調(diào)研了很多虛擬電廠的運(yùn)營商，我們覺得這些運(yùn)營商在未來參與市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行上的能力還有一些欠缺，因為虛擬電廠在我們認(rèn)為它不僅僅是簡單地把一些資源接入一個平臺里面實現(xiàn)監(jiān)測和基本的控制就可以了，它更多的是對未來運(yùn)營商需要具備的兩方面的關(guān)鍵能力提出了更高要求，第一是專業(yè)化的服務(wù)能力，其實對用戶用能情況的調(diào)節(jié)是需要建立在你對他生產(chǎn)生活關(guān)系的一個精準(zhǔn)把握上，才能方便找到更好的切入點，這個是運(yùn)營商專業(yè)化能力一個重要的考驗。第二是對電力系統(tǒng)運(yùn)行和交易市場機(jī)理的深刻認(rèn)識，如果你不對電力系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)頻、調(diào)峰等等基本的運(yùn)行機(jī)理和電力市場交易規(guī)則有非常深刻的認(rèn)識，其實很難去幫助這個用戶在市場中獲利。另外一個就是系統(tǒng)性的管理能力，因為在配用電側(cè)有源化的發(fā)展趨勢下，虛擬電廠運(yùn)營商面對的不再是單獨(dú)的荷或者源，像我們之前可能一直推的負(fù)荷聚合商的業(yè)態(tài)，它更多的還是負(fù)荷性的一些資源，但是未來這種源以及荷資源都接進(jìn)來之后是一個系統(tǒng)性問題，怎么去處理好，對于運(yùn)營商系統(tǒng)性管理能力也提出了一個重大挑戰(zhàn)。
第四是我們從大的視角來看，它也是建設(shè)新型電力系統(tǒng)新“安全文化”的重要契機(jī)，因為從國外經(jīng)驗和國內(nèi)政策導(dǎo)向來看，高比例新能源電力系統(tǒng)安全問題解決思路都指向一個重要的共性趨勢，安全是每個成員主體的共同責(zé)任，也就是一種“千斤重?fù)?dān)大家挑”的思路，因為我們覺得發(fā)展虛擬電廠這類聚合體是分解傳導(dǎo)電力系統(tǒng)安全責(zé)任一個重要的契機(jī)，就像德國的平衡基團(tuán)機(jī)制一樣，每個電力用戶或者每個聚合資源都得隸屬于某個平衡基團(tuán)，未來虛擬電廠會不會扮演德國平衡基團(tuán)的一個角色，去把這個系統(tǒng)平衡責(zé)任進(jìn)一步向下分解，可能我們覺得也是一個趨勢，當(dāng)然這個核心就是需要打造共同但有區(qū)別的責(zé)任以及各自能力原則的新型的責(zé)任分擔(dān)體系。當(dāng)然在我們現(xiàn)在這個發(fā)展階段，我們更多的是關(guān)注虛擬電廠的技術(shù)潛力和商業(yè)價值，這些生產(chǎn)力層面的一些研究，未來可能我們更多的要疊加對它責(zé)任以及成效的一些關(guān)注，也就是未來我們在政策體系的設(shè)計過程中可能更多的除了去煥發(fā)它的技術(shù)潛力和商業(yè)價值以外，更多的也要對它一些責(zé)任、成效，包括它的責(zé)權(quán)利的一些設(shè)計，到底虛擬電廠的運(yùn)營商參與市場和系統(tǒng)市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行，到底應(yīng)該承擔(dān)什么樣的責(zé)任機(jī)制，這可能也是我們未來關(guān)注的一個重點。
第五個是現(xiàn)在很火的新質(zhì)生產(chǎn)力，可能對于新質(zhì)生產(chǎn)力我們也知道它的概念是以勞動者勞動資料和勞動對象，以及對其優(yōu)化組合的躍升為基本能力，其實這個優(yōu)化組織的躍升就是我們覺得虛擬電廠可能需要發(fā)揮的一個重點，因為我們聚合的資源實在是非常分散，種類非常多，怎么把這些分散的資源進(jìn)行組合優(yōu)化，處理系統(tǒng)整體運(yùn)行效率的躍升也是一個重要的關(guān)鍵。因為目前我們國家為什么會關(guān)注虛擬電廠業(yè)態(tài)，一方面的重要原因也是因為我們可能已經(jīng)過了投資拉動型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的階段，更多對于虛擬電廠怎么在既有資源上通過輕量化的投資組合把它的潛力進(jìn)一步挖掘出來，可能也是我們關(guān)注的一個重點。
第二，國內(nèi)外虛擬電廠發(fā)展的情況。從國外來說，我們主要研究了德國和美國兩個國家，因為德國的虛擬電廠發(fā)展起步很早，經(jīng)過了多年概念示范、政策推動已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)營，有大量的先進(jìn)的運(yùn)營商參與到市場中來，尤其是在2019年，也就是德國有一個聚合商的相關(guān)法規(guī)。雖然我們也看德國的虛擬電廠政策體系它很多沒有直接地對虛擬電廠這個概念進(jìn)行定義，但是它也是通過這個聚合商的概念對它進(jìn)行相關(guān)的框定，也是為虛擬電廠的發(fā)展提供了一個基本的政策范疇。所以目前也形成了這種獨(dú)立運(yùn)營商主導(dǎo)、電力企業(yè)主導(dǎo)，以及設(shè)備制造類運(yùn)營商主導(dǎo)的三種運(yùn)營模式，比如獨(dú)立運(yùn)營商就是NK公司，大家關(guān)注很多，現(xiàn)在也有很多做它的案例分析；另外是電力公司運(yùn)營商，德國的電力體系和我們不一樣，它這個輸配售都是分離的，所以它這個里面有大量的電力公司，包括配電網(wǎng)DSO也在從事相關(guān)虛擬電廠的工作。另外一個是設(shè)備制造類運(yùn)營商，比如說這個sonnen它是做儲能運(yùn)營商，也在銷售儲能設(shè)備的過程中通過自己的一些平臺聚合它的一些用戶來參與虛擬電廠的一些交易。
另外就是美國的情況，美國的需求相應(yīng)發(fā)展很早，尤其是2022年的時候，F(xiàn)ERC出了一個222號法令，也是專門針對聚合體量身定做的相關(guān)市場和運(yùn)行規(guī)則。在這個法令的影響下，其實給聚合體怎么參與市場交易和參與系統(tǒng)運(yùn)行業(yè)提供了一個根本的政策的依據(jù)，現(xiàn)在有很多的他們的一些州級電力市場根據(jù)這個法令進(jìn)行進(jìn)一步落地實踐，我們也在積極關(guān)注這一塊。這是這個相關(guān)的一些案例的情況。
從國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，其實一方面我們有以下幾點思考。
第一是德國、美國這種良好的市場機(jī)制建設(shè)進(jìn)程為虛擬電廠商業(yè)化運(yùn)營打下了堅實的基礎(chǔ)，因為它靈活性資源稀缺性可以很好地體現(xiàn)在電價上，且平衡市場、調(diào)頻市場、容量市場等建設(shè)較為領(lǐng)先，這也是給運(yùn)營商提供比較穩(wěn)定的收益渠道，這是很大的關(guān)鍵。
第二是針對性法律法規(guī)為虛擬電廠發(fā)展提供了積極的市場環(huán)境和法律保障。比如德國、美國都通過法律法規(guī)明確了聚合商在市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行中的責(zé)權(quán)利，從大環(huán)境上使虛擬電廠運(yùn)營有法可依。
第三是高比例新能源背景下的平衡基團(tuán)機(jī)制和豐富的交易品種為虛擬電廠提供了廣闊的市場機(jī)制。
第四個是比較現(xiàn)實的情況，德國、美國這種較高的零售電價和分布式電源強(qiáng)制入市的規(guī)定使虛擬電廠交易吸引到各類資源擴(kuò)大聚合規(guī)模，比如德國的高電價對于用戶來說，尤其居民用戶這一塊，其實有比較大的訴求通過參與一些虛擬電廠，通過一些自身的調(diào)節(jié)行為去降低它的用能成本，但是我們國家現(xiàn)在這種可能居民電價形勢下大家不太有動力參與聚合。另外一個就是德國的可再生能源法要求100千瓦的可再生能源電廠強(qiáng)制入市，這些大量的分布式光伏的電廠等等，剛才提到他們這種體量比較小，其實自己去獨(dú)立入市的可能性不大，更多的是通過虛擬電廠的聚合，這個也是間接地擴(kuò)大了聚合資源的規(guī)模。而且我們國家現(xiàn)在目前也在推分布式電源，尤其是分布式光伏入市的相關(guān)機(jī)制建設(shè)，我相信未來隨著這個分布式光伏大量加入，可能也會成為虛擬電廠重要的聚合資源的來源。
國內(nèi)現(xiàn)狀來看，其實我們也是分了四個方面來進(jìn)行分析。
從政策環(huán)境來看，其實國家層面從2021年開始，可能更早也有，一直在各種政策里面頻繁地提及虛擬電廠，這個來鼓勵它發(fā)展，但是目前沒有出臺虛擬電廠的專項政策去引導(dǎo)虛擬電廠的規(guī)范和健康發(fā)展的政策體系，還需要加速的建立健全。另一個層面來看，其實各省已經(jīng)率先啟動起來，比如山西、寧夏、上海等等都根據(jù)本省虛擬電廠的發(fā)展階段和地方特色，出臺了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃管理辦法等等，各市提出了比較好的一些實踐。在這個政策驅(qū)動下，發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)公司、民營企業(yè)都根據(jù)自身的特點和差異化的訴求，去推動相關(guān)項目的落地實施，取得了積極的成效。但是對于虛擬電廠的發(fā)展定義內(nèi)涵，尤其是內(nèi)涵方面和發(fā)展方向尚未形成統(tǒng)一的共識，我覺得這個從虛擬電廠這個概念提出以來，一直比較困擾這個行業(yè)發(fā)展的一個重點的問題就是跟這些源網(wǎng)荷儲一體化項目、微電網(wǎng)、負(fù)荷聚合商、輸電公司一直沒有一個明確的邊界和區(qū)分，尤其是沒有權(quán)威的認(rèn)知回答它們的區(qū)別和聯(lián)系。
這個我覺得造成兩個方面的問題。
第一是難以規(guī)范管理，尤其是從地方能源的歸口管理機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)企業(yè)來說，其實不同的主體適配的政策和市場機(jī)制都是有差異性的，如果沒有一個清晰的權(quán)威的認(rèn)知去回答他們之間的區(qū)別，其實容易推高這種機(jī)制建設(shè)和管理協(xié)調(diào)的系統(tǒng)性成本，大家很難對它進(jìn)行管理和服務(wù)。
第二是很難挖掘增量價值，因為一個新概念的提出其實必須有它的增量價值，否則它就沒有提出的必要性，但是虛擬電廠跟這些概念之間有很多相聯(lián)系的地方，比如說售電公司、負(fù)荷聚合商都有一些交集，或者很大的交集，到底它這個虛擬電廠的概念提供主導(dǎo)地位新型電力系統(tǒng)的建設(shè)提供什么樣的增量價值，我們?yōu)槭裁匆l(fā)展它，可能這個概念還需要進(jìn)一步地去完善。
第三是國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)框架體系已經(jīng)基本建立，但是核心的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范仍需加快理想推進(jìn)，目前我們關(guān)注到國家兩項國標(biāo)已經(jīng)發(fā)布，但是涉及虛擬電廠的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有大量的環(huán)節(jié)上的具體標(biāo)準(zhǔn)，怎么進(jìn)一步推動它可能還需要進(jìn)一步的加快推進(jìn)。
第四是國內(nèi)的機(jī)制模式，運(yùn)營商獲益渠道還比較有限，還需要加快相關(guān)市場的機(jī)制建設(shè)，目前主要是通過參與調(diào)峰輔助服務(wù)，很少的省份有現(xiàn)貨市場的虛擬電廠的參與，比如說山西，大部分其實都是政策性的需求響應(yīng)兩個渠道獲益，但是還需要進(jìn)一步擴(kuò)大收益空間來從市場機(jī)制的建設(shè)上進(jìn)一步去推動它。
第三，從我們的視角對我國虛擬電廠未來發(fā)展方向做幾個研判。
第一是我們在之前數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上也是建立了一個預(yù)測分析模型，據(jù)我們不成熟地判斷，這個業(yè)態(tài)其實它的邊界還沒有明確，也在不斷地擴(kuò)展，我們覺得2025年和2030年兩個水平年其實有一個發(fā)展規(guī)模初步的判斷，大概是2025年是5300-7400萬千瓦，2030年是8500-13000萬千瓦，當(dāng)然這是一個初步的判斷，我們還在不斷地滾動中，也是分了高、中、低三個情景去設(shè)計，未來隨著這個概念的明確和相關(guān)定義范疇的確定，可能這一塊我們會再繼續(xù)進(jìn)一步發(fā)展一些相關(guān)的成果。
第二是城市是虛擬電廠的重中之重，因為眾所周知，城市能源系統(tǒng)也是承載了超過80%的電力負(fù)荷，尤其它最重要的是聚焦了全量需求的資源和更為豐富的多元市場主體，因為需求側(cè)資源的豐富程度是由其所屬業(yè)態(tài)的豐富程度而決定的，而城市場景，尤其是中東部的城市場景其實聚焦了大量的新興產(chǎn)業(yè)、大型公建、綠色交通、綜合性園區(qū)等諸多適合虛擬電廠發(fā)展的業(yè)態(tài)以及相關(guān)的聚合資源，而且它這個相關(guān)的市場主體更為豐富，所以未來一定是會成為虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展的先行示范區(qū)。
還有一點是從技術(shù)方面看，我們也是對虛擬電廠技術(shù)性能有一個期望，就是希望它未來能夠具備類電廠的特性，常態(tài)化地能夠參與市場運(yùn)行調(diào)節(jié)。因為當(dāng)前受限于技術(shù)條件和管理機(jī)制的不成熟，虛擬電廠其實還難以作為可信賴，尤其是確定性強(qiáng)的調(diào)節(jié)資源，常態(tài)化地參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。我們也覺得未來可能還需要從三方面優(yōu)化提升：第一是從技術(shù)指標(biāo)上類電廠，它外特性更加跟電廠常規(guī)指標(biāo)體系靠近，重要的是能夠提供強(qiáng)確定性的調(diào)節(jié)能力。第二是管理模式類電廠，實現(xiàn)與常規(guī)電廠的同責(zé)同權(quán)，因為現(xiàn)在的很多市場機(jī)制建設(shè)和管理規(guī)范里面，其實對虛擬電廠資源包括虛擬電廠參與市場和系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)節(jié)還是比較松的，對它的一些考核等等也都比較弱，也是處于一個鼓勵的階段，但是未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，肯定還需要進(jìn)一步的實現(xiàn)推動它去更多的同責(zé)同權(quán)。第三個是在電網(wǎng)連接上類電廠，也是希望它能納入電力電量平衡，也是常態(tài)化參與電網(wǎng)運(yùn)行。第四個是剛才已經(jīng)講過的，我們覺得可能專業(yè)化的服務(wù)和系統(tǒng)化的管理是虛擬電廠運(yùn)營商應(yīng)該打造的兩項核心能力來推動相關(guān)服務(wù)和業(yè)態(tài)的更好的一個發(fā)展。
最后一個是參與輔助服務(wù)和現(xiàn)貨市場交易是虛擬電廠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本出路，因為當(dāng)前的虛擬電廠的收益來源主要是參與需求響應(yīng)和少量調(diào)峰輔助服務(wù)，尤其是需求響應(yīng)具有啟動頻次低，因為它跟電力供需的形式非常相關(guān)，也主要是迎峰度冬和迎峰度夏這兩個階段它才啟動，所以它非連續(xù)性，資金規(guī)模非常有限。怎么能進(jìn)一步擴(kuò)大它的資金池很難，未來我們決定它是參與現(xiàn)貨市場等等發(fā)揮它的價值，所以在這方面可能有三方面工作要做：第一是明確它的主體身份，尤其是讓虛擬電廠作為獨(dú)立的市場主體，現(xiàn)在我們的新版的電力市場注冊規(guī)則已經(jīng)明確這一點。第二點是制定它的準(zhǔn)入條件，促進(jìn)它規(guī)范地參與市場。第三是豐富交易品種，加快完善它參與現(xiàn)貨輔助服務(wù)和各類市場的運(yùn)作機(jī)制，積極探索它內(nèi)部多元化主體之間的互動機(jī)制，來不斷地擴(kuò)大交易品種。
最后就是再說一個，虛擬電廠是極具發(fā)展?jié)摿蛢r值的新型業(yè)態(tài)，但是當(dāng)前還處于發(fā)展的初級階段，還需要政學(xué)產(chǎn)研各方在政策制定、市場建設(shè)和核心能力鍛造，標(biāo)準(zhǔn)體系完善方面共同努力，推動虛擬電廠高質(zhì)量發(fā)展。
最后就是簡單介紹我們團(tuán)隊，我們也是2022年成立的跨所的國網(wǎng)能源院虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊，也是一直在拓展相關(guān)的研究，當(dāng)然也希望跟業(yè)界同仁有更多的交流。
謝謝聆聽，懇請各位指正。
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