中國儲能網(wǎng)訊：三峽集團電力市場研究中心積極開展國內(nèi)外電價研究、全電源品種成本分析、電力市場模型與交易策略研究、綠電、綠證、碳市場研究等，密切關(guān)注電力行業(yè)重點、熱點及難點問題，發(fā)布專業(yè)研究成果、專著論文與政策建議。本期電力市場研究中心對虛擬電廠的國際經(jīng)驗進行分析總結(jié)，供分享學習，歡迎交流討論！
?作者介紹：
徐天遙，供職于三峽集團電力市場研究中心
隨著分布式能源、電動汽車、儲能系統(tǒng)高速增長，作為整合、調(diào)控電網(wǎng)海量分散能源資源的虛擬電廠技術(shù)應運而生。虛擬電廠對提高新能源利用率、緩解電網(wǎng)運行壓力、提升電網(wǎng)安全水平、推動能源清潔綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。根據(jù)中金公司預測，伴隨虛擬電廠的滲透以及多元盈利途徑的探索，預計我國虛擬電廠2030年有望觸達1320億元潛在市場空間，市場前景廣闊。國外虛擬電廠行業(yè)起步較早并已初步實現(xiàn)商業(yè)化運營，因此建議借鑒國外經(jīng)驗，從頂層設(shè)計、交易機制、資源開發(fā)、商業(yè)模式等方面，加快推動我國虛擬電廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
一、國外虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗
國外虛擬電廠已進入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。自2001年歐美國家開展虛擬電廠技術(shù)研究以來，得益于電力市場更加成熟、政策法規(guī)日益完善、商業(yè)模式逐步形成，虛擬電廠產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。以歐洲最大的虛擬電廠運營商德國Next Kraftwerke公司為例，截至2022年底，該公司共運營超過15346個分散式能源單元，管理容量達12294兆瓦。為此，本文通過深入分析國外虛擬電廠近年來的發(fā)展經(jīng)驗，對相關(guān)政策出臺、市場機制設(shè)計、匯集資源類別、商業(yè)模式等方面進行了總結(jié)。
—— 科學的頂層設(shè)計是前提條件——
歐洲、美國、日本等國家政策法規(guī)日益完善，先后出臺多項政策措施，對虛擬電廠市場角色、準入門檻、運營范圍、各方權(quán)責利等進行了明確，對促進虛擬電廠商業(yè)推廣應用起到了關(guān)鍵作用。例如，德國2014年修訂的《可再生能源法》規(guī)定所有100千瓦以上可再生能源發(fā)電項目必須參與電力市場交易，促使更多分布式項目選擇由虛擬電廠運營；2016年修訂的《可中斷負荷協(xié)議條例》明確虛擬電廠可整合電源側(cè)和負荷側(cè)的資源。美國2018年發(fā)布2222號法令，允許儲能和分布式能源聚合體作為競標實體參與電力批發(fā)市場、輔助服務市場和容量市場，確定了虛擬電廠的市場主體地位。日本2016年提出虛擬電廠示范工程建設(shè)計劃，支持企業(yè)開展虛擬電廠技術(shù)研發(fā)，并發(fā)放了政府補貼。
—— 完善的市場交易機制是基礎(chǔ)保障——
德國、美國等國家電力市場建設(shè)相對成熟，其電力市場交易規(guī)則經(jīng)過多輪修訂和市場檢驗，為虛擬電廠的孵化和盈利模式創(chuàng)新營造了良好環(huán)境。在當前市場交易機制下，德國電力市場允許虛擬電廠運營商既在批發(fā)市場銷售100kW以上中型可再生能源電廠生產(chǎn)的電量，在日前市場優(yōu)化其售電；同時在日內(nèi)市場中銷售生物質(zhì)發(fā)電和水電等靈活性較高機組的發(fā)電量，從日內(nèi)市場和平衡市場中獲利；此外還能夠參與輔助服務市場獲取相應收益。美國作為全球?qū)嵤┬枨箜憫椖孔疃?、種類最齊全的國家，也是較早開展需求側(cè)管理的國家之一，其需求響應的有關(guān)機制已能夠全面支撐虛擬電廠商業(yè)運營。此外，美國加州還將日前市場從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。
—— 多元的資源開發(fā)模式是有效舉措 ——
國外虛擬電廠涵蓋資源類型更為豐富，包括源側(cè)、荷測及儲能等各類資源，尤其歐洲以分布式可再生能源為主，負荷側(cè)資源類型占比較小。以德國為例，由于高分布式能源占比的特性，德國虛擬電廠多以聚合電源側(cè)分布式可再生能源從而達到市場最低投標規(guī)模，并通過調(diào)整可控分布式資源出力，優(yōu)化參與電力現(xiàn)貨市場和輔助服務市場，同時通過靈活電價引導虛擬電廠管轄內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)用電成本。美國虛擬電廠則多以負荷側(cè)靈活性資源為主，其電力批發(fā)市場約有28GW的需求側(cè)資源參與需求響應市場，規(guī)模占尖峰負荷的6%左右。因此，例如美國特斯拉Powerwal等虛擬電廠項目的主要應用也是推進用戶側(cè)可控負荷與電網(wǎng)互動，實現(xiàn)削峰填谷和反哺公用電網(wǎng)的效果。
—— 適合的商業(yè)模式是核心所在——
國外獨立運營商、電力公司、電力營銷商等虛擬電廠運營主體更加多元化、市場化，且可通過參與電力市場交易、輔助服務市場等多種途徑獲利，各國基于不同市場條件和發(fā)展環(huán)境，探索形成了百花齊放的商業(yè)模式。從項目開發(fā)主體看，國外虛擬電廠商業(yè)模式大致可以分為以下四類：一是電力公司或電力零售商主導模式，聚合用戶側(cè)電池儲能和靈活負荷等資源，重點提供電網(wǎng)支撐、尖峰負荷管理服務，主要應用在澳大利亞、日本和美國部分地區(qū)；二是電力營銷商模式，聚合分布式發(fā)電和大型用戶負荷，重點參與批發(fā)電力市場、輔助服務和容量市場，主要應用在歐洲；三是獨立聚合商模式，由第三方聚合負荷、電源和儲能等資源，重點參與現(xiàn)貨市場、輔助服務和容量市場，主要應用在歐洲和美國；四是儲能供應商主導模式，由儲能供應商聚合表后儲能系統(tǒng)，重點提供電網(wǎng)支撐和輔助服務，一定程度上參與現(xiàn)貨市場和容量市場，主要應用在美國加州。
二、對我國虛擬電廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示
我國虛擬電廠正逐漸從導入期邁入蓬勃發(fā)展階段。隨著我國分布式發(fā)電的快速發(fā)展和電力市場改革提速，我國在浙江、上海、廣東等負荷較高的東部地區(qū)已陸續(xù)開展了虛擬電廠試點示范。當前，示范項目主要以聚合用戶側(cè)負荷資源為主，通過參與需求側(cè)響應獲得收益。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前我國已開展的虛擬電廠試點項目，聚合資源容量總規(guī)模已超過1265萬千瓦。本文通過借鑒國外發(fā)展經(jīng)驗和典型做法，以期從頂層設(shè)計、市場機制、資源開發(fā)、試點示范等方面提出建議，促進我國虛擬電廠產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（一）加快完善國家層面頂層設(shè)計
目前我國為提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性，國家和地方在相關(guān)規(guī)劃和政策文件中多次提出支持虛擬電廠發(fā)展，明確將虛擬電廠作為電力系統(tǒng)重要技術(shù)研究和發(fā)展方向。例如，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負荷、用戶側(cè)儲能等各類資源聚合的虛擬電廠示范，推動儲能設(shè)施、虛擬電廠、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與輔助服務。但相關(guān)政策從規(guī)劃到全面落地實施尚有一定距離，《虛擬電廠管理規(guī)范》《虛擬電廠資源配置與評估技術(shù)規(guī)范》等國標也仍處在起草階段，還需加快出臺相關(guān)政策文件明確虛擬電廠建設(shè)、運營、監(jiān)管、定價機制、評估體系、補貼發(fā)放等關(guān)鍵問題，完善并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)程、規(guī)范，保障其參與電網(wǎng)運行和市場化交易的合規(guī)性。
（二）不斷健全市場配套機制
我國已初步建立起省間、省內(nèi)電力現(xiàn)貨市場和輔助服務市場，有關(guān)交易機制正不斷完善。部分省（市）提出允許虛擬電廠作為市場主體參與調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務市場和需求側(cè)響應，但參與中長期及現(xiàn)貨電能量市場、容量補償?shù)认嚓P(guān)配套機制尚未健全。隨著電力市場化改革的不斷推進，我國虛擬電廠將向以現(xiàn)貨交易為主要獲益方式轉(zhuǎn)變，電能量市場的配套機制將對虛擬電廠項目盈利和價值體現(xiàn)產(chǎn)生重要影響，需要盡快完善其市場準入、交易模式、結(jié)算模式等相關(guān)規(guī)則，破除機制障礙，并逐步引入相應交易品種。
（三）充分發(fā)揮分布式資源潛力
我國目前多以負荷側(cè)資源調(diào)節(jié)為主，大多沿襲傳統(tǒng)的需求側(cè)管理模式。以上海黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程為例，上海全域通過運營平臺納入該示范工程的資源包括充電用戶、非工柔性空調(diào)、商業(yè)樓宇、儲能、綜合能源平臺等多類用戶，總規(guī)模已達100萬千瓦。當前該項目主要基于政府主導的需求響應相關(guān)電價和激勵機制盈利，模式相對單一。未來隨著分布式光伏整縣開發(fā)等模式的不斷推廣落地，虛擬電廠還需進一步發(fā)揮我國豐富的分布式可再生能源資源優(yōu)勢，從以聚合可控負荷為主，逐漸向聚合多種分布式發(fā)電、儲能資源的綜合型項目發(fā)展。
（四）多元化開展試點示范項目建設(shè)
我國虛擬電廠示范項目現(xiàn)階段主要以參與需求響應市場和提供節(jié)能、用電監(jiān)控等增值服務為主，參與輔助服務市場為輔，仍處于電網(wǎng)公司聚合負荷側(cè)資源為主、少數(shù)發(fā)電企業(yè)參與的初始階段，還未實現(xiàn)配電網(wǎng)范圍內(nèi)分布式電源、儲能聯(lián)合聚合以及與電力市場交易互動的示范。應充分借鑒國外多元化、市場化實踐經(jīng)驗，組織發(fā)電企業(yè)、大型工商業(yè)用戶、儲能運營商、互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)等各類市場主體深入開展虛擬電廠試點項目建設(shè)，逐漸形成適合我國電力市場環(huán)境的虛擬電廠推廣模式。
