中國儲能網(wǎng)訊：虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點(diǎn)業(yè)態(tài)，在新型能源體系構(gòu)建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中具有重要價(jià)值，國網(wǎng)能源研究院立足國家戰(zhàn)略部署，瞄準(zhǔn)研究前沿，成立“虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)”，梳理國內(nèi)外相關(guān)情況，就發(fā)展前景、核心技術(shù)、商業(yè)模式等關(guān)鍵問題思考總結(jié)，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務(wù)虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實(shí)現(xiàn)健康快速發(fā)展。
——國網(wǎng)能源研究院原副院長 蔣莉萍
文 | 吳瀟雨、曹雨晨、代紅才、時(shí)慶
國網(wǎng)能源研究院 虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)
虛擬電廠緣何火爆？
隨著我國風(fēng)、光等新能源占比的快速提升，電力系統(tǒng)面臨的安全運(yùn)行壓力也隨之而來。虛擬電廠通過整合需求側(cè)小微資源，對于提升新型電力系統(tǒng)靈活性、促進(jìn)新能源消納具有積極作用，因此獲得多方關(guān)注，甚至被某些機(jī)構(gòu)冠以“拯救電荒”、“黑科技”的標(biāo)簽，并迅速升級為現(xiàn)象級“爆款”概念。其根本原因在于當(dāng)前形勢下，多方主體利益訴求在虛擬電廠上找到了契合點(diǎn)。
對于政府來說，虛擬電廠是保障電力安全供應(yīng)，帶動市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵抓手。一方面，虛擬電廠是促進(jìn)需求側(cè)各類資源的協(xié)調(diào)開發(fā)，強(qiáng)化供需互動，降低大規(guī)模新能源并網(wǎng)對系統(tǒng)安全沖擊的有效手段。另一方面，虛擬電廠作為新興市場主體，可以豐富電力市場業(yè)態(tài)、活躍市場交易，且其產(chǎn)業(yè)鏈條包括采集終端、運(yùn)行控制軟件、數(shù)字化平臺等多個(gè)環(huán)節(jié)，是促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵抓手。
對于電網(wǎng)企業(yè)來說，虛擬電廠具有支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，延緩電力投資的潛力。一方面，發(fā)展虛擬電廠可為電網(wǎng)運(yùn)行帶來高質(zhì)量可調(diào)節(jié)資源。根據(jù)國網(wǎng)能源院預(yù)測，較樂觀邊界條件下，我國2025年需求側(cè)資源的技術(shù)可開發(fā)潛力有望達(dá)到最大負(fù)荷的9%左右，通過虛擬電廠將難以調(diào)度利用的小微資源整合并參與系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)，將對電力系統(tǒng)靈活性提升帶來助益。另一方面，發(fā)展虛擬電廠可節(jié)省電網(wǎng)投資。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，我國每年95%以上峰值負(fù)荷不超過50小時(shí)，但卻會帶來不可避免的輸變電設(shè)備投資，通過虛擬電廠平滑負(fù)荷曲線是節(jié)省電網(wǎng)投資的潛在選項(xiàng)。
對于資本市場來說，虛擬電廠是繼分布式光伏、氫能后又一吸引資金入場的絕佳概念。虛擬電廠與分布式發(fā)電、電力保供、能源數(shù)字化等熱點(diǎn)密切相關(guān)。一方面，炒作虛擬電廠概念有利于相關(guān)企業(yè)在一級市場融資。據(jù)華西證券預(yù)測2025年虛擬電廠市場規(guī)模將達(dá)到968億元，2030年超過4500億元，復(fù)合增速超過35%。今年我國穩(wěn)住經(jīng)濟(jì)大盤的壓力較大，風(fēng)投機(jī)構(gòu)愈發(fā)謹(jǐn)慎，一級市場融資困難。炒作概念可以吸引風(fēng)投機(jī)構(gòu)對虛擬電廠進(jìn)行戰(zhàn)略布局，有利于相關(guān)企業(yè)融資。另一方面，可以通過相關(guān)概念股票，在二級市場獲利。今年7、8月份我國出現(xiàn)極端高溫少雨天氣，根據(jù)同花順統(tǒng)計(jì)，兩個(gè)月內(nèi)虛擬電廠指數(shù)累計(jì)漲幅超過20%，跑贏同期滬深300指數(shù)超過30個(gè)百分點(diǎn)。
對于能源服務(wù)商來說，虛擬電廠是有前景的業(yè)務(wù)發(fā)展方向，也是搶占客戶資源的好題材。一方面，虛擬電廠代表了能源數(shù)字化、用戶側(cè)資源開發(fā)利用等能源電力未來高價(jià)值發(fā)展方向，值得提前布局，但當(dāng)前也有部分服務(wù)商借虛擬電廠概念包裝既有的節(jié)能、交易等低技術(shù)密度業(yè)務(wù)。另一方面，在當(dāng)前虛擬電廠熱潮下，提前布局可獲得更多優(yōu)質(zhì)客戶資源，培養(yǎng)客戶粘性，未來可以進(jìn)一步拓展節(jié)能、分布式能源開發(fā)利用等其他業(yè)務(wù)。
綜上所述，多方面原因?qū)е履壳疤摂M電廠概念火爆。但是，在多方追捧、光鮮亮麗外表下，是否存在被忽略的問題，還需要冷靜深思。
多方關(guān)注下存在深層次問題
需客觀分析
關(guān)注度大幅提升背景下，山西、廣東、山東等多地能源主管部門先后出臺專項(xiàng)政策，產(chǎn)學(xué)研各界密集發(fā)聲。但虛擬電廠從學(xué)術(shù)概念到當(dāng)前進(jìn)入落地實(shí)施階段，從長遠(yuǎn)計(jì)，仍有關(guān)乎其健康發(fā)展的體系性宏觀問題尚未有效解決。
問題一：概念內(nèi)涵、功能形態(tài)未形成權(quán)威統(tǒng)一認(rèn)識——“先規(guī)范，再發(fā)展”和“先發(fā)展，再規(guī)范”的十字路口如何抉擇？
在高熱度下，政學(xué)產(chǎn)研各界均對虛擬電廠的概念內(nèi)涵在各自的專業(yè)和立場上進(jìn)行了解讀，哪怕以“每一個(gè)人眼中都有一個(gè)不同的虛擬電廠”來描述也不過分。山西省能源局文件認(rèn)為虛擬電廠可以有負(fù)荷型、源網(wǎng)荷儲一體等多種類型，學(xué)術(shù)界則傾向于認(rèn)為虛擬電廠是一套技術(shù)管理系統(tǒng)，能源服業(yè)企業(yè)則基于業(yè)務(wù)拓展和搶占客戶資源的考慮，傾向于編織虛擬電廠的大框，將綜合能源服務(wù)等概念納入其中。
百家爭鳴的現(xiàn)狀雖然打開了虛擬電廠的發(fā)展思路，但概念內(nèi)涵、功能形態(tài)是新生事物的“四梁八柱”，沒有穩(wěn)固統(tǒng)一的基本認(rèn)識，后續(xù)圍繞虛擬電廠設(shè)計(jì)其市場機(jī)制、管理規(guī)范等都將在各自的話語體系里生長，在并網(wǎng)管理、市場交易、模式創(chuàng)新等多方面帶來高額的、不必要的系統(tǒng)性成本增長。
問題二：虛擬電廠作為市場主體、并網(wǎng)調(diào)度主體，在電力市場、電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行體系中的定位和責(zé)權(quán)利邊界不明確，其商業(yè)價(jià)值和系統(tǒng)運(yùn)行價(jià)值如何發(fā)掘？
在2021年底國家發(fā)改委、國家能源局新版兩個(gè)細(xì)則中已將虛擬電廠認(rèn)定為輔助服務(wù)市場主體、并網(wǎng)調(diào)度主體，相當(dāng)于給予其在市場交易、系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中的合法“身份”，但是主體身份背后則是復(fù)雜的責(zé)權(quán)利設(shè)計(jì)，其責(zé)權(quán)利是否明確和對等，關(guān)乎虛擬電廠是否能與各類主體建立清晰的規(guī)則體系，直接決定了虛擬電廠能走多遠(yuǎn)。
山東現(xiàn)貨市場規(guī)則對虛擬電廠責(zé)權(quán)利進(jìn)行了專門表述，但是仍處于框架階段，還需要細(xì)化的論述，這是當(dāng)前虛擬電廠責(zé)權(quán)利設(shè)計(jì)的普遍性問題。
責(zé)權(quán)利的不明確將使資本方、運(yùn)營商、電網(wǎng)企業(yè)對于在虛擬電廠的發(fā)展投入上有所保留。資本方不敢投入因?yàn)椤袄辈幻鞔_，市場主體定位不清楚，能夠參與的交易品種少，盈利渠道受限。運(yùn)營商則擔(dān)心“權(quán)”，虛擬電廠在市場交易和電網(wǎng)運(yùn)行中屬于小微主體，沒有明確的依據(jù)謀取權(quán)利則較為困難。電網(wǎng)企業(yè)則擔(dān)心“責(zé)”，電網(wǎng)承擔(dān)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全，責(zé)任事關(guān)國計(jì)民生安全，沒有明確的責(zé)任歸屬，虛擬電廠資源在運(yùn)行中也難以用的安心。
問題三：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全——導(dǎo)致對“內(nèi)”整合各類型小微資源、對“外”與參與系統(tǒng)運(yùn)行等多項(xiàng)問題。
虛擬電廠的量測、通信技術(shù)較為成熟，排除考驗(yàn)運(yùn)營商技術(shù)能力的多資源協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)外，關(guān)鍵在于技術(shù)體系的標(biāo)準(zhǔn)化，對內(nèi)主要就是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，制約其建設(shè)成本和運(yùn)營效率，對外是并網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，制約其在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮價(jià)值。
當(dāng)前，虛擬電廠對內(nèi)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致成本高且存在信息安全風(fēng)險(xiǎn)。各類資源主體仍通過自有平臺提供接口、安裝采集控制設(shè)備等方式接入虛擬電廠，對其接口的開放配合意愿低，同時(shí)采集控制設(shè)備規(guī)約不一致，數(shù)據(jù)交互存在壁壘，難以建立多系統(tǒng)貫通的信息安全防護(hù)體系。
對外是并網(wǎng)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程不明確，導(dǎo)致并網(wǎng)調(diào)度難。大部分省份能源主管機(jī)構(gòu)均未出臺適用于虛擬電廠的專門并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議模板，并網(wǎng)調(diào)度依據(jù)不足，缺乏接入規(guī)范、調(diào)節(jié)能力要求、數(shù)據(jù)交互要求、補(bǔ)償考核方式和計(jì)量結(jié)算要求等并網(wǎng)調(diào)度必備細(xì)則。
健康發(fā)展需要“冷思考”
虛擬電廠是在《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》等多份國家級政策文件中均有涉及的重點(diǎn)概念，代表其在支撐“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、新型電力系統(tǒng)建設(shè)、構(gòu)建新型能源體系的征程中必將發(fā)揮重要作用。因此，面對當(dāng)下虛擬電廠暴露出的多項(xiàng)問題，我們應(yīng)立足能源安全保供、綠色低碳發(fā)展的大局中去全面謀劃、深入思考。
思考一：單純以商業(yè)視角或技術(shù)視角去解構(gòu)虛擬電廠過于片面，而應(yīng)以“系統(tǒng)觀念”置于能源電力綠色低碳、安全高效發(fā)展的大局中去認(rèn)知虛擬電廠。
虛擬電廠“是什么、具備什么特征”是決定其作為一類獨(dú)立市場主體和并網(wǎng)主體的關(guān)鍵。一方面，如果只是商業(yè)性的將虛擬電廠過度泛化，與負(fù)荷集成商、需求響應(yīng)等概念簡單等同，不明確其作為一類新興市場主體所應(yīng)具備的獨(dú)特技術(shù)特性（類電廠特性，后文解釋），那么將毫無提出虛擬電廠的必要性。另一方面，如果僅從技術(shù)視角關(guān)注虛擬電廠具備什么樣的調(diào)節(jié)性能，而對其作為一類主體的責(zé)權(quán)利無清晰界定，那么其將難以參與市場交易和系統(tǒng)運(yùn)行。因此，需要對虛擬電廠的概念構(gòu)建系統(tǒng)性認(rèn)知：
一是虛擬電廠對其聚合的各類用戶來說是一種運(yùn)營服務(wù)，對于電力系統(tǒng)來說是具備“類電廠”技術(shù)特性的特殊電廠。對內(nèi)部的用戶來說，虛擬電廠以貼合其生產(chǎn)需求為前提的資源管理，，資源管理的形式可以是各類能源服務(wù)，但核心是挖掘其用電曲線的潛在可調(diào)價(jià)值并博得收益。而對于電力系統(tǒng)來說，虛擬電廠具備超越一般聚合資源的類電廠技術(shù)特性，即調(diào)節(jié)能力而非提供電量，成為調(diào)峰調(diào)頻等日漸稀缺的靈活性資源的可靠提供者，是體現(xiàn)其系統(tǒng)價(jià)值的重要方向。
二是虛擬電廠的聚合對象應(yīng)聚焦于電網(wǎng)難以直接調(diào)度的零散小微資源。從電力系統(tǒng)運(yùn)行視角看，對點(diǎn)多面廣的分布式資源的直接調(diào)度管理十分困難且成本高昂，一旦分布式資源占比達(dá)到一定程度對電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來極大的不確定性。因此，虛擬電廠的發(fā)展應(yīng)該瞄準(zhǔn)小微資源，扮演系統(tǒng)調(diào)度與用戶的中間管理者角色，進(jìn)行資源的整合、優(yōu)化和調(diào)配，將使分布式光伏、用戶側(cè)儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等各類資源更好地在系統(tǒng)運(yùn)行和市場中交易發(fā)揮作用，同時(shí)獲取合理收益。
三是虛擬電廠承擔(dān)系統(tǒng)平衡責(zé)任、接受電網(wǎng)調(diào)度，并逐步與常規(guī)電廠“同責(zé)同權(quán)”是發(fā)展方向。虛擬電廠的發(fā)展需要多方主體共同參與，在響應(yīng)系統(tǒng)需求獲取收益的同時(shí)，承擔(dān)與之匹配的平衡責(zé)任也是大勢所趨，例如對于響應(yīng)偏差的相應(yīng)考核等。目前對于虛擬電廠的響應(yīng)偏差在市場規(guī)定中還處于比較寬松的環(huán)境，比如華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場中，對于火電廠偏差超過2%即需要考核，而對于虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)這一數(shù)字是30%。
思考二：虛擬電廠所需的市場環(huán)境還處于建設(shè)推進(jìn)階段，其核心在于市場準(zhǔn)入條件、責(zé)權(quán)利規(guī)則以及交易品種的設(shè)計(jì)，需要充分結(jié)合虛擬電廠的特性。
虛擬電廠需要憑其核心能力即調(diào)節(jié)能力在市場博弈，其市場準(zhǔn)入條件、交易品種以及對應(yīng)規(guī)則將決定其收益空間，而目前這三個(gè)要素都僅在在華北、山西、山東、深圳等先行地區(qū)有著結(jié)合自身特色和實(shí)際的初步探索。
一是虛擬電廠主要市場盈利手段是其調(diào)節(jié)能力，應(yīng)側(cè)重于支撐系統(tǒng)短時(shí)間尺度平衡的相關(guān)市場。虛擬電廠的核心作用不是發(fā)出電能量，而是調(diào)節(jié)能力。因此，參與系統(tǒng)日前、小時(shí)、分鐘甚至秒級的交易品種（如現(xiàn)貨、輔助服務(wù)），才是最大化系統(tǒng)價(jià)值的手段。如冀北的虛擬電廠參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場，納入調(diào)度平衡計(jì)劃中，山西、山東則可參與現(xiàn)貨市場。
二是在虛擬電廠的市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)上需要結(jié)合其類型，以及系統(tǒng)運(yùn)行需求形成差異化的規(guī)定。虛擬電廠由于其聚合對象、技術(shù)條件參差不齊，在響應(yīng)能力如調(diào)節(jié)速度、響應(yīng)容量、調(diào)節(jié)時(shí)間上勢必會有各自擅長的領(lǐng)域，例如以用戶側(cè)儲能為主的虛擬電廠在調(diào)節(jié)速度上必然占有優(yōu)勢，進(jìn)一步結(jié)合調(diào)峰、調(diào)頻等各類場景的實(shí)際需求，形成差異化市場準(zhǔn)入條件是合理方向，一刀切的最低準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并不利于虛擬電廠發(fā)展。
三是當(dāng)前對虛擬電廠在響應(yīng)偏差上的考核適當(dāng)放寬是可行之策，但逐步收緊也是必然趨勢。虛擬電廠當(dāng)前還是新興事物且在市場中獲取的收益有限，在偏差考核等責(zé)任考核上過于嚴(yán)苛?xí)绊懫浒l(fā)展，當(dāng)前各地基本對虛擬電廠的偏差考核較為松弛是正確的，未來逐步收緊也是大勢所趨。
思考三：虛擬電廠在核心技術(shù)上應(yīng)聚焦考慮用戶用電特性、市場價(jià)格信息的多資源優(yōu)化調(diào)控算法，而在技術(shù)體系構(gòu)建上做到“內(nèi)外有別，各有側(cè)重”是關(guān)鍵。
一是在核心技術(shù)方面，應(yīng)發(fā)力優(yōu)化調(diào)控算法，讓用戶無感、令經(jīng)濟(jì)收益最大是重要目標(biāo)。虛擬電廠的構(gòu)建主要包括量測、通信和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)，量測和通信已幾乎不存在技術(shù)瓶頸，而能夠綜合考慮用戶用電特性和舒適度，最大化挖掘其調(diào)節(jié)潛力，進(jìn)一步結(jié)合市場信息實(shí)現(xiàn)客觀收益的優(yōu)化調(diào)控算法才是關(guān)鍵，例如美國Tesla Autobidder平臺、德國Next-Kraftwerke的NEMOCS平臺均具有相關(guān)核心算法。
二是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系方面，對內(nèi)構(gòu)建虛擬電廠的建設(shè)運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)體系降成本，對外做好并網(wǎng)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)體系。虛擬電廠內(nèi)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一將抬高運(yùn)營商的建設(shè)成本，應(yīng)建立涵蓋采集控制設(shè)備規(guī)約、平臺接口等方面的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系，打通負(fù)荷設(shè)備、采集終端、虛擬電廠運(yùn)營平臺之間的交互壁壘。外部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是虛擬電廠的并網(wǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，包括安全防護(hù)、并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范、補(bǔ)償考核方式和計(jì)量結(jié)算等，服務(wù)虛擬電廠更好的參與電網(wǎng)運(yùn)行。
結(jié)語
總的來說，虛擬電廠在我國還處于發(fā)展初期，一味的追捧概念、大干快上并不可取，甚至可能適得其反。各方主體應(yīng)冷靜下來，立足我國的基本國情、電力市場發(fā)展情況，于能源電力發(fā)展的大局中進(jìn)行“系統(tǒng)性”思考，抓住虛擬電廠調(diào)節(jié)能力這一核心特征，形成其概念內(nèi)涵、形態(tài)特征的統(tǒng)一認(rèn)識，加快完善其參與市場的相關(guān)機(jī)制，構(gòu)建技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)虛擬電廠健康發(fā)展，助力新型能源體系和新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。
(本文系作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表機(jī)構(gòu)觀點(diǎn))
