導(dǎo)語
“雙碳”目標(biāo)下，作為應(yīng)對缺電和消納的重要手段，國內(nèi)虛擬電廠呈現(xiàn)井噴式發(fā)展，各類支持政策加速落地，市場主體日趨多元，眾多玩家紛紛涌入賽道，盈利模式不斷成熟，千億級市場藍(lán)海日漸顯現(xiàn)，我國虛擬電廠已逐步實現(xiàn)從邀約型向市場型轉(zhuǎn)型。
在此背景下，本文從“識道、辨勢、優(yōu)術(shù)”三個方面進(jìn)行分析，為虛擬電廠各參與方積極融入發(fā)展快車道提供建議參考。
識道：虛擬電廠概述
（一）特點(diǎn)
虛擬電廠在電網(wǎng)中扮演“負(fù)荷”和“電廠”的雙重角色，對于促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡、推動綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)資源，具有三大特點(diǎn)：
需求響應(yīng)靈活度更強(qiáng)。當(dāng)前常規(guī)煤電等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源，從啟動到滿足要求的功率時間較長，響應(yīng)速度慢，難以快速響應(yīng)調(diào)節(jié)需求。與傳統(tǒng)調(diào)節(jié)資源相比，虛擬電廠功率爬坡速率快，有望達(dá)分鐘級響應(yīng)，同時虛擬發(fā)電廠的資源可自由組合進(jìn)行供應(yīng)。
負(fù)荷管理精細(xì)化更高。在需求側(cè)響應(yīng)模式下，除部分大用戶可實現(xiàn)分路用電精確控制，中小微型負(fù)荷管理僅維持保安負(fù)荷使用。與常規(guī)負(fù)荷管理手段相比，虛擬電廠通過內(nèi)部協(xié)調(diào)控制，整合負(fù)荷要素，快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，最大限度挖掘用戶側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力。
資源調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。目前電力系統(tǒng)削峰填谷主要依賴煤電、燃?xì)獍l(fā)電頂峰調(diào)峰等，前期需要大量資金投入建設(shè)。與現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)節(jié)資源相比，虛擬電廠依托已有可調(diào)節(jié)資源，資金投入側(cè)重于軟件和平臺。根據(jù)國家電網(wǎng)測算，滿足5%的電網(wǎng)峰值負(fù)荷調(diào)節(jié)，虛擬電廠總投資僅為同等效力下火電的12%至15%。
（二）發(fā)展階段
虛擬電廠發(fā)展可分為邀約型、市場型、自主型3個階段，不同階段的參與的靈活性性資源、可參與的市場類別以及收益來源不同。
邀約型階段：無電力市場情況下，由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出邀約，虛擬電廠聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵流程，通過需求響應(yīng)激勵用電單位參與，實現(xiàn)削減峰荷。
市場型階段：電力市場建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實體電廠的模式，參與電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等獲得收益，通過市場交易引導(dǎo)用電方加入電力市場，實現(xiàn)電力平衡。
自主型階段：虛擬電廠的區(qū)域范圍擴(kuò)大，能夠參與跨區(qū)域的電力市場交易，類似為“虛擬電廠電力系統(tǒng)”，不僅包括分布式能源，也包括這些資源組成的微電網(wǎng)、區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)等，通過信息化強(qiáng)化市場主體參與力度，實現(xiàn)能源改革，當(dāng)前歐美等地區(qū)進(jìn)入此階段。
圖1 虛擬電廠發(fā)展階段
辨勢：國內(nèi)虛擬電廠逐步進(jìn)入市場型階段
（一）政策標(biāo)準(zhǔn)密集發(fā)布
2022年以來，國內(nèi)虛擬電廠行業(yè)政策密集發(fā)布，國家發(fā)改委、能源局在電力現(xiàn)貨市場、電力負(fù)荷管理、新型電力系統(tǒng)等政策中，均明確指出支持虛擬電廠建設(shè)與發(fā)展，培育虛擬電廠等貼近終端用戶的新業(yè)態(tài)新模式。
同時，各省也出臺了虛擬電廠利好政策，2022年6月北京首次將虛擬電廠建設(shè)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(shè)運(yùn)營實施方案。另外，2023年2月由國網(wǎng)上海電力和浙江電力分別牽頭的《虛擬電廠資源配置與評估技術(shù)規(guī)范》、《虛擬電廠管理規(guī)范》兩項國家標(biāo)準(zhǔn)獲批立項，這些政策出臺為虛擬電廠參與電力市場做出規(guī)范和指引。
中央部委、各省密集出臺支持虛擬電廠建設(shè)的政策標(biāo)準(zhǔn)，反映了國內(nèi)虛擬電廠體制機(jī)制、規(guī)則體系日益健全。
表1 虛擬電廠行業(yè)重點(diǎn)政策梳理
（二）典型項目不斷涌現(xiàn)
近年來，虛擬電廠建設(shè)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)，廣東、浙江、上海、河北等省份建起了多個虛擬電廠的試點(diǎn)示范項目，各地虛擬電廠試點(diǎn)明顯加速，虛擬電廠單一需求響應(yīng)向綜合性、發(fā)電側(cè)、需求響應(yīng)多元化資源發(fā)展。
從聚合資源來看，主要包括儲能、負(fù)荷、分布式電源，比如江蘇項目主要資源除了空調(diào)負(fù)荷以外，也包括充電樁、儲能等；浙江麗水項目的資源除用戶側(cè)的資源還包括小水電。
從項目特點(diǎn)來看，江蘇虛擬電廠建成世界首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)”，是國內(nèi)最大規(guī)模容量的“虛擬電廠”；南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務(wù)平臺在網(wǎng)省兩級同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調(diào)控，是我國首個區(qū)域級虛擬電廠。
虛擬電廠典型項目加速建設(shè)落地，已涌現(xiàn)出國內(nèi)甚至世界范圍內(nèi)多個之最項目，反映了國內(nèi)虛擬電廠逐步規(guī)?；?。
表2 虛擬電廠典型項目梳理
資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院
（三）盈利能力日漸增強(qiáng)
國內(nèi)虛擬電廠收益模式逐步多元化，由以往主要依賴于政府專項補(bǔ)貼，轉(zhuǎn)變?yōu)樾枨髠?cè)響應(yīng)、輔助服務(wù)市場交易，通過調(diào)峰調(diào)頻使得多方獲益。
其中輔助服務(wù)市場方面，2019年底，冀北虛擬電廠建成投運(yùn)我國首個以市場化方式運(yùn)營的虛擬電廠示范工程，蓮花灘風(fēng)電場接入后，當(dāng)月發(fā)電指標(biāo)提升了5個百分點(diǎn)，實現(xiàn)單機(jī)發(fā)電能力和利潤的提升。需求側(cè)響應(yīng)方面，2022年，深圳虛擬電廠平臺試點(diǎn)應(yīng)用，完成參與電力現(xiàn)貨市場的功能試驗，平均度點(diǎn)收益為0.274元，連續(xù)2個月實現(xiàn)售電盈利提升超過200%，成為國內(nèi)首個虛擬電廠調(diào)度用戶負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場盈利的案例。
冀北虛擬電廠參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場、深圳虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨市場取得商業(yè)化成功，論證了虛擬電廠盈利能力日漸增強(qiáng)。
（四）眾多玩家紛紛入局
近年來，國內(nèi)眾多領(lǐng)域企業(yè)入局虛擬電廠賽道，從不同切入點(diǎn)布局虛擬電廠相關(guān)業(yè)務(wù)，主要通過綜合能源服務(wù)、軟件研發(fā)等方式涌入虛擬電廠市場。
綜合能源服務(wù)方面，主要以負(fù)荷聚合商身份開展虛擬電廠項目運(yùn)營，通過調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)獲取收益，也有拓展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，參與虛擬電廠建設(shè)，如南網(wǎng)能源、國電南瑞等。
軟件研發(fā)方面，主要承接虛擬電廠建設(shè)項目，開展虛擬電廠平臺相關(guān)軟件產(chǎn)品開發(fā)、平臺聯(lián)調(diào)等，如華為、遠(yuǎn)光軟件等，同時也有公司打造了虛擬電廠平臺與解決方案，如朗新科技建設(shè)的電動聚合平臺，目前已應(yīng)用于浙江、湖北等省份，其中浙江已接入省電動及蔚來等第三方運(yùn)營商等上萬個充電樁，接入充電設(shè)施總?cè)萘砍^52萬千瓦，湖北也已接入近萬個充電樁。
我國虛擬電廠呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢，已逐步邁入市場型階段，虛擬電廠空間廣闊，藍(lán)海賽道蓄勢待發(fā)，各參與主體積極布局，主動融入虛擬電廠快車道，搶占市場高地。
優(yōu)術(shù)：融入市場型虛擬電廠快車道
（一）面向車網(wǎng)互動的電動汽車換電站聚合調(diào)控
為提升電動汽車換電站參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主動性，虛擬電廠資源供給方運(yùn)營主體通過聚合換電站等可調(diào)節(jié)資源，貫通電力調(diào)度系統(tǒng)，建立資源層、聚合調(diào)控層，推動實現(xiàn)多方效益最大化。
資源層包括將充電設(shè)施可調(diào)負(fù)荷聚合接入管理，形成資源調(diào)節(jié)池，根據(jù)電力需求側(cè)實時管理系統(tǒng)下達(dá)的負(fù)荷總體調(diào)節(jié)策略，完成需求響應(yīng)，實現(xiàn)資源可觀、可測、可控、可調(diào)。聚合調(diào)控層包括數(shù)據(jù)接入管理、聚合資源管理、調(diào)控能力評估、調(diào)控策略管理和調(diào)控執(zhí)行管理，支撐車網(wǎng)協(xié)同互動。
圖2 面向車網(wǎng)互動的電動汽車換電站聚合調(diào)控
（二）面向源網(wǎng)荷儲的客戶側(cè)柔性可調(diào)負(fù)荷預(yù)測
為緩解清潔能源消納壓力，虛擬電廠資源需求方運(yùn)營主體通過將客戶側(cè)柔性負(fù)荷聚合起來，優(yōu)化客戶側(cè)柔性負(fù)荷數(shù)字建模技術(shù)，對歷史用電數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)等進(jìn)行匯集并處理，利用大數(shù)據(jù)模型訓(xùn)練選擇出用戶最優(yōu)算法和參數(shù)，支持日內(nèi)96點(diǎn)等多頻度預(yù)測，并對接電網(wǎng)調(diào)度中心的調(diào)峰調(diào)頻等需求生成日前調(diào)度計劃，以日前計劃-日內(nèi)滾動的多時間尺度的優(yōu)化調(diào)度方式，消除預(yù)測誤差影響，滿足分布式資源日、周、月季、年多時間尺度的負(fù)荷分析，支撐“源隨荷動、荷隨網(wǎng)動”的友好互動模式。
圖3 面向源網(wǎng)荷儲的客戶側(cè)柔性可調(diào)負(fù)荷預(yù)測
（三）面向資源整合的綜合技術(shù)服務(wù)平臺運(yùn)營
依托虛擬電廠綜合服務(wù)運(yùn)營主體天然的“平臺+聚合”能力，虛擬電廠交易撮合方將可調(diào)負(fù)荷、儲能側(cè)和電源側(cè)等資源接入到綜合服務(wù)平臺，與虛擬電廠上下游企業(yè)貫通，加強(qiáng)資源整合與業(yè)務(wù)拓展，提供交易、結(jié)算、市場服務(wù)等平臺公共服務(wù)。
同時，對虛擬電廠各類資源的參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)，以及市場主體交易活動和行為進(jìn)行實時監(jiān)測，提供全方位平臺運(yùn)營監(jiān)控分析，實現(xiàn)對平臺活躍監(jiān)控、業(yè)務(wù)監(jiān)控、響應(yīng)分析等，為平臺運(yùn)營商決策賦能。
圖4 面向資源整合的綜合技術(shù)服務(wù)平臺運(yùn)營
結(jié)語
成熟的市場環(huán)境是虛擬電廠發(fā)展的沃土，我國虛擬電廠有望在電力市場化改革背景下加速完成商業(yè)模式探索、實現(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用，不僅包括輔助服務(wù)品種、中長期容量多元化市場拓寬，還包括主體地位明確、交易規(guī)則健全等。未來幾年，在“雙碳”目標(biāo)下，虛擬電廠勢必會迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。
