中國儲能網(wǎng)訊：隨著“3060”雙碳目標的持續(xù)推進，可再生能源的開發(fā)得到前所未有的重視，新能源發(fā)電大規(guī)模布局，儲能作為新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的重要配置，在政策扶持、技術驗證、商業(yè)模式等方面都日趨成熟。2021年7月15日，國家發(fā)改委、國家能源局《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》中首次明確了儲能作為碳達峰、碳中和的關鍵支撐技術，明確了儲能的發(fā)展目標與重點任務，結合20年多省地方政府及電網(wǎng)公司提出集中式“新能源+儲能”配套發(fā)展政策，新型儲能成為目前解決能源變革的重要手段，即將邁入高速增長期。
虛擬電廠作為新型儲能商業(yè)模式之一，在破解清潔能源消納難題、綠色能源轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮重要作用，能夠提升能源服務，實現(xiàn)對分布式能源的負荷預測、響應分配、實時協(xié)調(diào)控制和儲能安全健康充放電管理，參與電力交易市場和需求響應。
自七月以來，“虛擬電廠”領域開始受到廣泛關注，在資本市場中，虛擬電廠已成為最熱門的概念之一，部分相關概念股悄然大漲。而近期“高燒”不退的天氣引起多地用電負荷連創(chuàng)新高，更是為“虛擬電廠”的熱度添了一把火。據(jù)中金公司測算，我國虛擬電廠行業(yè)有望在2030年觸達1320億元的理論市場空間。虛擬電廠緣何大受追捧？各國為何都在搶占先機？虛擬電廠走紅背后，是能源系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮來襲。
打開智慧能源新世界的鑰匙事實上，虛擬電廠概念橫空出世，并非空中樓閣，而是擁有堅實的發(fā)展基礎。早在1997年，Shimon Awerbuch博士在其著作《虛擬公共設施:新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術及競爭力》便提出了“虛擬電廠”相關概念，我們可以把虛擬電廠（Virtual Power Plants,VPP）理解為一種分布式多類型能源資源聚合管理運行模式，通過先進的信息通信技術和監(jiān)測控制技術，將海量分布式發(fā)電、需求側和儲能資源聚合并統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，從而作為一個特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)輔助服務并獲取收益。
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在高科技的加持下，虛擬電廠的投入成本僅為火電廠的1/10~1/8，卻能有效應對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的諸多挑戰(zhàn)：一方面可以靈活地削峰填谷，保障電網(wǎng)高效平穩(wěn)運行；另一方面能夠促進新能源消納，減少“三棄”現(xiàn)象，降低電網(wǎng)投資成本，還可以為企業(yè)、居民等參與者帶來補貼收入，實現(xiàn)多方共贏。
近年來，隨著綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展理念逐漸成為全球共識，計量、通信、智能調(diào)度決策算法以及信息安全防護技術的不斷創(chuàng)新，以及分布式電源、儲能、電動汽車的快速發(fā)展，虛擬電廠愈發(fā)展現(xiàn)出蓬勃活力，成為全球電力行業(yè)未來主要發(fā)展方向。
虛擬電廠概述
虛擬電廠通過對負荷側/用電側進行調(diào)節(jié)，省下的電量，可以參與電力現(xiàn)貨市場交易，即：省的電量類似于發(fā)了這么多電量。通過計量的方式確定省的電量。雖然發(fā)電量沒有變化，但是由于調(diào)節(jié)了負荷，效果類似于電廠。
巔峰能源舉例：
如果電力需求不旺盛，電價低，可以通過儲能充電等，把電量先存起來，同時提升可調(diào)負荷的整體負荷。
如果電力緊張，可以把儲能，分布式新能源電作為交易的電源，同時把匯聚上來的可調(diào)負荷的負荷降低。
大部分收益給用能企業(yè)，約占收益90%。營運方收服務費和一部分差價，約占收益10%。
虛擬電廠在國內(nèi)的發(fā)展
之前國外市場做的比較多，國外電力市場完全市場化。
目前主要模式
國內(nèi)在2019年有真正意義上的落地，首先由華北電網(wǎng)公司以削峰填谷，輔助服務市場的參與方式，做了虛擬電廠試點。
截至目前，虛擬電廠主要參與的是：電網(wǎng)公司/電網(wǎng)調(diào)度提出的電力輔助服務市場，削峰填谷業(yè)務。
現(xiàn)在模式：建立一個平臺，把各類可調(diào)負荷資源匯聚，根據(jù)電網(wǎng)削峰填谷的需求，進行線上填報，計劃下發(fā)，執(zhí)行反饋，類似于線上工單派單系統(tǒng)。電網(wǎng)給調(diào)度指令計劃，需求響應調(diào)控計劃，提前幾天/幾周把計劃發(fā)下來。負荷集成商，虛擬電廠運營商，會把計劃告訴客戶，哪些時段把負荷停掉，把用電負荷降下來。
模式的轉(zhuǎn)變
現(xiàn)貨交易市場開放，虛擬電廠可調(diào)能力比火電廠調(diào)節(jié)能力更強，更快，更精準，虛擬電廠的優(yōu)勢凸顯。在該背景下，虛擬電廠運營商的商業(yè)模式不只是參與輔助市場，還可以通過現(xiàn)貨，市場化交易機制去盈利。
虛擬電廠運營商會和客戶簽約，客戶授權，哪些設備可以作為可調(diào)負荷，在尖峰負荷時刻，可以對負荷進行多大程度的調(diào)節(jié)和控制，這樣就可以通過開關對設備進行遠程調(diào)節(jié)?；蛘咄ㄟ^平臺給客戶下發(fā)指令，讓客戶自己去現(xiàn)場控制。
虛擬電廠是將不同空間的可調(diào)負荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調(diào)負荷調(diào)峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納，配合填谷。
虛擬電廠其核心思想就是把各類分散可調(diào)電源、可控負荷、儲能聚合起來，通過數(shù)字化的手段形成一個虛擬的電廠來做統(tǒng)一的管理和調(diào)度。所以，虛擬電廠本質(zhì)上是一套軟件平臺系統(tǒng)，它聚合了現(xiàn)有的分布式資源，并通過協(xié)同控制，參與電力市場。
虛擬電廠原理：聚合分布式能源，削峰填谷、參與電力市場。
虛擬電廠可以看作需求側響應的延伸版。需求側響應主要是削峰，主要針對用戶負荷；虛擬電廠則是削峰和填谷兼顧，部分具有儲能特征，源、網(wǎng)、荷、儲都包含在內(nèi)。
近期動態(tài)
1.電力市場化開放程度提速，電力現(xiàn)貨交易要全面實施。
2.7月初，山西省發(fā)布首個虛擬電廠規(guī)則和實施方案，提到：分布式，電源，儲能，可調(diào)負荷資源構成的虛擬電廠，可以直接參與山西電力現(xiàn)貨市場。
3.近日，南網(wǎng)5省實現(xiàn)省間電力現(xiàn)貨和全面市場化。南網(wǎng)最高電價可以到1.5元，最低電價可以0元。
4.國網(wǎng)電力現(xiàn)貨市場，2019年啟動試點，最初8個省進行現(xiàn)貨試點，今年新增5個省進行試點。今年下半年開始，估計第三批試點全面放開。
虛擬電廠結構主要設備：
1.協(xié)同管控/數(shù)字化管控平臺
2.對可控負荷進行調(diào)控協(xié)調(diào)：終端采集設備
3.可控開關，對可調(diào)負荷進行遠程調(diào)節(jié)
4.保證電網(wǎng)、負荷穩(wěn)定運行：需要配套一些電力電子設備，儲能裝置等等。
虛擬電廠業(yè)務開展的核心
客戶規(guī)模對于售電，電力現(xiàn)貨市場交易規(guī)則的理解。負荷側的客戶資源，客戶有一定規(guī)模，所做交易對市場的影響會更大，預測更準。
現(xiàn)貨市場交易規(guī)則是確定的，都是按照交易規(guī)則做的模型。
模型的精準度，預測/報價策略的精準度，負荷預測技術，來自于數(shù)據(jù)的支撐，要做數(shù)據(jù)訓練?？蛻粢?guī)模越大，訓練出來的模型更精準。
技術
負荷預測，交易策略制定，模型算法，人工智能，模型的訓練等技術。
基于發(fā)電量，用電量，通過模型算法，比較準確的預測到下一階段，全省范圍內(nèi)整體的負荷情況，這樣交易才能更精準。
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電力現(xiàn)貨市場開放程度 參與虛擬電廠的企業(yè)
第一類：國網(wǎng)，南網(wǎng)，能源集團
該類企業(yè)此前參與輔助服務市場的虛擬電廠，現(xiàn)逐步向電力現(xiàn)貨交易的模式去轉(zhuǎn)變。
第二類：軟件服務，技術服務企業(yè)
1.能源結合互聯(lián)網(wǎng)/數(shù)字化的企業(yè)。和電網(wǎng)公司，發(fā)電集團合作，合作過程中鍛煉能力，打磨平臺算法和模型，也會有客戶資源的導入。這類企業(yè)未來也可通過虛擬電廠方式，參與到電力現(xiàn)貨市場。
2.純粹的互聯(lián)網(wǎng)公司，阿里，騰訊，華為等都在布局虛擬電廠，做相應的技術能力提升，以及產(chǎn)品。
這類企業(yè)在軟件開發(fā)，模型算法等方面，技術能力強，可以提供技術服務，或者直接參與交易。
第三類，最大的一類：售電公司
售電公司一方面可以進行中長期電力的批發(fā)零售，另一方面可以成為負荷集成商，構建自己的虛擬電廠，參與電力現(xiàn)貨交易市場。
虛擬電廠盈利模式
原來的模式：削峰填谷，按照電網(wǎng)調(diào)度需求。
現(xiàn)在的模式：
不僅參與輔助服務市場，還參與現(xiàn)貨市場。
參與現(xiàn)貨市場盈利主要來自于現(xiàn)貨交易的差價。
現(xiàn)貨市場報價機制來自于電力供需關系，可以控制，協(xié)同集成上來的可調(diào)負荷，同時增配儲能，分布式能源，形成集合體。
如果對區(qū)域內(nèi)整體負荷的預測能力強，制定的報價策略更具有優(yōu)勢，差價就越大。具體的盈利情況，取決于電力現(xiàn)貨交易的頻次活躍度，區(qū)域范圍內(nèi)電力供需關系等等。
我國虛擬電廠方興未艾
虛擬電廠出現(xiàn)在我國的時間并不長，近年來的發(fā)展可謂方興未艾。隨著國家3060雙碳目標的提出，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設迫在眉睫，虛擬電廠憑借協(xié)調(diào)源、荷、儲資源參與電力市場的屬性，有望在其中發(fā)揮重要作用。在國家及地方政策的積極引導下，虛擬電廠正迎來歷史性發(fā)展機遇，多家券商近期紛紛發(fā)布研報表示，虛擬電廠正處于豹變前夜。
“廣東、浙江、江蘇等地或成為我國虛擬電廠發(fā)展最快的地區(qū)，”東北證券分析研報稱，“一方面，這些省份具有用電需求大、缺電風險高的特點，發(fā)展虛擬電廠迫切性較高；另一方面，這些地區(qū)可控負荷較多，具備參與需求側響應的條件?！倍鲜鎏岬降倪@些省份，早在去年此時就已經(jīng)落地了多個虛擬電廠示范項目，成為國內(nèi)開拓能源互聯(lián)之路上的“排頭兵”。
2021年6月21日，全國首個縣域虛擬電廠——浙江嘉興平湖虛擬電廠首次投入實戰(zhàn)應用，該項目聚合了園區(qū)、光伏、熱電聯(lián)產(chǎn)自備電廠、儲能電站、5G基站等6大類18小類源儲荷資源，實現(xiàn)可調(diào)資源街道全覆蓋、類型全覆蓋，形成可提供日前、日內(nèi)、實時合計可調(diào)負荷200兆瓦以上的資源池。
僅三天之隔，全國首個“低碳數(shù)字能源互聯(lián)平臺”便在江蘇常州正式上線，該平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測電能生產(chǎn)的碳排放情況，調(diào)動電網(wǎng)中的新能源發(fā)電站、充電站、儲能設備、可調(diào)負荷等資源，促進綠色能源優(yōu)先消納，實現(xiàn)節(jié)能降碳。
同年八月，寧波虛擬電廠參加浙江省首次組織的輔助服務市場交易并成功中標，標志著寧波虛擬電廠正式啟動了電力輔助服務市場交易進程。
以上這些成功案例的背后，是同一家低調(diào)的虛擬電廠運營商——浙達能源。依托浙江大學核心團隊，浙達能源從2017年起便專注研發(fā)虛擬電廠技術，擁有VPP相關專利技術數(shù)十余項，是國內(nèi)首個實現(xiàn)虛擬電廠全鏈路貫通運營的運營商。鮮為人知的是，浙達能源虛擬電廠（ZD·POWER VPP）如今已在長三角地區(qū)遍地開花，在浙江、江蘇全省多個地市區(qū)落地建設并運行了多個虛擬電廠。
“虛擬電廠能夠有效提升電網(wǎng)安全保障水平、推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，無論是對新型電力系統(tǒng)的建設，還是我們整個社會的可持續(xù)發(fā)展，都具有重要意義。同時還能幫助廣大工商業(yè)用戶節(jié)能降碳、挖掘用能靈活空間、提升能效、管理好自己的用能?！睅p峰能源“可以預見，虛擬電廠參與電力市場將成為未來的新趨勢。從市場化角度來說，在國家低碳轉(zhuǎn)型、大量清潔能源接入電網(wǎng)的情況下，靈活可調(diào)能力將成為一種稀缺資源，誰具備這樣的靈活可調(diào)能力，誰就能在未來的市場中占據(jù)一席之地?！?
在全球能源結構轉(zhuǎn)型的浪潮中，虛擬電廠真正實現(xiàn)了聚沙成塔、以柔克剛，有望成為打開智慧能源新世界大門的關鍵鑰匙。在全球范圍內(nèi)，當前虛擬電廠發(fā)展的技術障礙已基本破除，如何更好地實現(xiàn)商業(yè)化則是更為復雜的命題，這需要政府、電網(wǎng)、企業(yè)、居民等的共同努力，積極探索統(tǒng)籌兼顧各方利益的市場機制，打造清潔低碳、安全可靠、智能開放的能源互聯(lián)網(wǎng)——相信這股浪潮會引領我們走向更美好的未來。
當前，國內(nèi)可再生能源發(fā)展迅猛，社會用電短期峰值負荷不斷攀升，加之極端天氣的影響，導致部分區(qū)域電力供需緊張。電網(wǎng)“雙高”、“雙峰”特性明顯，備用容量不足。極端情況下，2030年電網(wǎng)備用容量缺口將達到2億千瓦。
虛擬電廠作為提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的重要手段之一，對緩解電力緊張將發(fā)揮重要作用，市場前景廣闊。為此，筆者深入調(diào)研了國內(nèi)外虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀，深刻剖析對比國內(nèi)外典型案例，預測研判我國虛擬電廠發(fā)展前景，提出虛擬電廠發(fā)展的相關建議，以期為行業(yè)管理者及投資者提供參考和啟發(fā)。
國內(nèi)外虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
虛擬電廠可以理解為將不同空間的可調(diào)節(jié)（可中斷）負荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負電廠”加大負荷消納配合系統(tǒng)填谷；既可快速響應指令配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟補償，也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務等各類電力市場獲得經(jīng)濟收益。當前國外虛擬電廠已實現(xiàn)商業(yè)化，國內(nèi)還處于初期發(fā)展階段，以研究示范為主。
國外虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
虛擬電廠（VPP）理論和實踐在發(fā)達國家已經(jīng)成熟且各有側重。其中，美國以可控負荷的需求響應為主，參與系統(tǒng)削峰填谷；日本側重于用戶側儲能和分布式電源，以參與需求響應為主；歐洲以分布式電源的聚合為主，參與電力市場交易。
德國的虛擬電廠已經(jīng)完全實現(xiàn)商業(yè)化。德國虛擬電廠運營商的一項主要業(yè)務是在批發(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，使這些電廠成為虛擬電廠資源。此外，虛擬電廠還有利于如生物質(zhì)發(fā)電和水電這些靈活性較高的機組從日間市場和平衡市場中獲利。除可再生能源電廠外，燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)、電池儲能、應急發(fā)電機和需求響應等都可作為虛擬電廠資源。
德國虛擬電廠的主要應用場景為通過電力市場的靈活電價，引導電廠管轄內(nèi)系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)用電成本，優(yōu)化交易收益。在德國，與虛擬電廠配套的上中下游產(chǎn)品已經(jīng)逐漸完備，虛擬電廠除直接參與電力市場進行交易之外，溢價部分與客戶分成，還參與電網(wǎng)系統(tǒng)輔助服務（二次、三次調(diào)頻）來收取服務傭金，同時針對不同用戶都有相應的售電套餐。根據(jù)運營商不同，德國的虛擬電廠大致可分為三種類型：獨立虛擬電廠運營商、大型電力公司（跨國、地區(qū)和市級企業(yè)）以及新型市場參與者。
我國虛擬電廠目前仍處于起步階段。而根據(jù)《虛擬電廠基礎特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述》，2019年起，我國陸續(xù)有虛擬電廠示范項目落地。
2021年以來，我國出臺大量虛擬電廠支持發(fā)展政策，部分省市也出臺了明確的落地方案或補貼標準。例如，2021年7月，廣州市出臺《廣州市虛擬電廠實施細則》，明確了虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的補貼標準，從輔助服務市場角度加速了虛擬電廠的市場認知。而在2022年6月，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》，明確虛擬電廠的類型、入市流程、技術規(guī)范等要求，成為首份省級虛擬電廠實施方案。
隨著虛擬電廠政策支持力度的加大，電力信息化相關標的將隨虛擬電廠發(fā)展廣泛受益。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(wǎng)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(diào)峰調(diào)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(nèi)虛擬電廠快速可持續(xù)發(fā)展。
國內(nèi)虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)虛擬電廠仍處于初級階段，以試點示范為主。在我國，主要以需求響應為主流，而虛擬電廠可以理解為需求響應的升級版。虛擬電廠的側重點在于增加供給，會產(chǎn)生逆向潮流現(xiàn)象，而需求響應側重點強調(diào)削減負荷，不會發(fā)生逆向潮流現(xiàn)象。依據(jù)外圍條件的不同，虛擬電廠的發(fā)展可分為三個階段，分別為邀約型、市場型以及跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。當前，我國虛擬電廠正處于邀約型向市場型過渡階段，呈現(xiàn)以下幾個特點：
一是虛擬電廠政策還有待完善，亟待出臺國家和省級層面專項政策。
目前，國家層面還沒有出臺專項的虛擬電廠政策，省級層面僅有上海、廣東、山西分別出臺了《關于同意進一步開展上海市電力需求響應和虛擬電廠工作的批復》（2020.9.16）、《廣州市虛擬電廠實施細則（征求意見稿）》（2021.6.30）和《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》（2022.6.23）。
與虛擬電廠相關的政策主要涉及需求響應、輔助服務等。為調(diào)動用戶側資源響應電力系統(tǒng)積極性，在2013年需求側試點基礎上，上海、江蘇、廣東、浙江、山東、河南等14個省區(qū)出臺了需求響應新政策，資金補償來源于尖峰電價、新能源交易等富余資金。
同時，輔助服務政策各省也正在陸續(xù)出臺，目前江蘇、湖北、遼寧、湖南、河南、安徽、福建、貴州、江西等省區(qū)，以及東北、華東等五大區(qū)域出臺或?qū)﹄娏o助服務政策進行了修訂。與此同步，華北、華中、浙江、江蘇等地能源主管部門開放了虛擬電廠等第三方主體和用戶資源參與調(diào)峰輔助服務身份。
二是虛擬電廠總體處于試點示范階段，且省級層面缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺。
虛擬電廠目前開展虛擬電廠試點的省份最具特色的是上海、冀北、廣東、山東等。江蘇主要參與需求響應市場而非嚴格意義上的虛擬電廠，上海主要以聚合商業(yè)樓宇空調(diào)資源為主開展虛擬電廠試點，冀北主要參與華北輔助服務市場為主，廣東主要以點對點的項目測試為主，山東試點項目目標是開展現(xiàn)貨、備用和輔助服務市場三個品種交易、完成現(xiàn)貨和需求響應兩個機制銜接及建設一個虛擬電廠運營平臺。
開展虛擬電廠市場主體主要有冀北電力公司、上海供電公司、合肥供電公司、國網(wǎng)綜合能源服務集團有限公司、南方電網(wǎng)公司、國電投公司等。目前，省級層面還缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺。已建的虛擬電廠平臺參差不齊，沒有統(tǒng)一的標準和接口，主要是分散的不同市場主體自建虛擬電廠為主，但并沒有統(tǒng)一接入到統(tǒng)一的省級/市級/區(qū)域級虛擬電廠平臺上，實現(xiàn)與大電網(wǎng)的互動控制。
三是大部分虛擬電廠試點實現(xiàn)了初步的用戶用能監(jiān)測，鮮有項目實現(xiàn)虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度及對分布式能源的閉環(huán)控制。
虛擬電廠技術主要包括計量技術、通信技術、智能調(diào)度決策技術、信息安全防護技術。在虛擬電廠控制各種分布式能源發(fā)電設備、儲能系統(tǒng)以及可控負荷的過程中，對其協(xié)調(diào)控制是關鍵和難點，但目前該功能還有待完善。
從聚合的資源來看，主要以負荷側可調(diào)資源為主，尤其是工業(yè)負荷、商業(yè)樓宇空調(diào)負荷、蓄熱式電采暖為主，外加一些充電樁和儲能車等資源，而對于容量大、資源多而廣的分布式光伏等可再生能源不可控，且精準預測能力不足。
四是虛擬電廠商業(yè)模式仍不清晰，均處于探索階段。當前虛擬電廠商業(yè)模式尚不清晰，更多的是通過價格補償或政策引導來參與市場。
江蘇主要參與需求響應，進行削峰填谷，在實踐規(guī)模、次數(shù)、品種等方面均位居國內(nèi)前列；上海主要參與需求響應、備用和調(diào)峰三個交易品種，是國內(nèi)參與負荷類型最多、填谷負荷比例最高、參與客戶最多的；冀北主要參與調(diào)峰為主的輔助服務市場，以促進消納風電、光伏等可再生能源的填谷服務為主，是少有的完全市場化運營模式；廣東主要參與需求響應市場，盡管其調(diào)頻輔助市場已經(jīng)運行，但由于技術難題尚未解決，用戶側資源仍未納入到調(diào)頻輔助服務中；山東試點主要參與現(xiàn)貨能量、備用和輔助服務市場交易，完成報價保量參與日前現(xiàn)貨、需求側管理機制的銜接，逐步從政策補貼向市場化過渡。
虛擬電廠商業(yè)模式
商業(yè)模式一：電網(wǎng)體系內(nèi)軟件系統(tǒng)平臺建設
以軟件為基礎在電網(wǎng)體系內(nèi)搭建虛擬電廠云平臺，鏈接電力系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術和分布式能源控制技術，鏈接用電側消費端（居民、工商業(yè)）、儲能設備、發(fā)電側可再生能源等。
商業(yè)模式二：填谷削峰電費補貼運營分成
運營分成市場測算方式：以2021年2月《廣州市虛擬電廠實施細則（征求意見稿）》為例①響應電量目標：目標是引導用戶通過開展需求響應，實現(xiàn)削峰填谷，逐步形成約占我市統(tǒng)調(diào)最高負荷3%左右的需求響應能力。②響應補貼：電力用戶、負荷聚合商應可申請參與需求響應，需求響應分為邀約、實時兩種類型，補貼費用=有效響應電量×補貼標準×響應系數(shù)，削峰補貼最高5元/度，填谷補貼最高2元/度。
商業(yè)模式三：市場化閉環(huán)，作為大電網(wǎng)的外部補充
未來虛擬電廠或形成鏈接發(fā)電和用電的市場化閉環(huán)，成為大電網(wǎng)體系外在電力市場中的重要參與方。虛擬電廠通過虛擬聚合、參與市場報價、市場出清、下達市場指令、虛擬電廠跟隨、參與市場結算等流程參與電力市場。未來若結合配電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式光伏的市場化體系發(fā)電，有望形成大電網(wǎng)體系外的“配電”+“售電”市場化閉環(huán)。
虛擬電廠競爭環(huán)境
虛擬電廠作為資本、資源和技術高度密集型行業(yè)，具有一定進入壁壘，但由于行業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ?，吸引了眾多領域企業(yè)入局，企業(yè)類型多樣，但市場集中度不高，競爭還是較為激烈的。
下面我們主要從中游資源聚合商角度分析虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈相關企業(yè)。
1.電網(wǎng)領域信息化板塊企業(yè)
依托在電力、通信領域經(jīng)驗技術和電網(wǎng)公司豐富的信息通信資源，具有開展虛擬電廠業(yè)務的先天優(yōu)勢，成為當前示范項目主力，如國網(wǎng)信通、國電南瑞、遠光軟件等。
2.智慧能源和IT領域方案提供商
主要依托能源領域系統(tǒng)開發(fā)、控制計量、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等技術儲備實現(xiàn)虛擬電廠系統(tǒng)優(yōu)化，通過與能源領域企業(yè)合作實現(xiàn)資源整合與業(yè)務拓展，如恒實科技、國能日新、華為、易事特、金智科技、科陸電子等。
3.新能源、新型儲能等領域企業(yè)：開展虛擬電廠技術研發(fā)和布局，如中國天楹、電享科技等。
對于虛擬電廠參與者，在行業(yè)發(fā)展初期的核心在于客戶資源的開發(fā)，在行業(yè)成熟期在于運營實力的打造。在虛擬電廠發(fā)展初期，用戶側與發(fā)電側資源參與意愿均不強，且商業(yè)模式不夠清晰，因此虛擬電廠參與者的核心在于“做大”，核心競爭要素在于客戶資源的開發(fā)；而隨著市場的成熟，虛擬電廠開始與電力市場實現(xiàn)對接，運營商的競爭力將逐步由資源開發(fā)向運營實力切換。
巔峰能源之對比分析
從國內(nèi)外虛擬電廠對比看，市場發(fā)展方面有較大差別，總結如下：
在聚合資源類型上，國外聚合的資源類型豐富，包括源側、荷側及儲能等各類資源，尤其歐洲以分布式可再生能源為主（如Next Kraftwerke聚合的分布式可再生占97%），負荷側資源類型占比較小。國內(nèi)則相反，仍舊以負荷側資源調(diào)節(jié)為主。未能發(fā)揮國內(nèi)豐富的可再生能源資源優(yōu)勢，從而難以實現(xiàn)虛擬電廠的規(guī)模效益。
在政策及市場成熟度上，國外的輔助服務市場和電力現(xiàn)貨市場較國內(nèi)市場機制更加完善，尤其是電力現(xiàn)貨市場交易市場更加成熟。而國內(nèi)這兩類市場政策尚不完善，市場尚不成熟，大部分以試點省份的方式在推進。
在技術成熟度上，國外虛擬電廠的核心技術更加成熟，尤其是其協(xié)調(diào)控制技術，可實現(xiàn)對各種可再生能源及負荷的靈活控制，對分布式可再生能源可控。擁有虛擬電廠相關的一切技術，從數(shù)據(jù)采集、電力交易、電力銷售到用戶結算，同時也可以為其他能源運營商提供虛擬電廠的運營服務和解決方案。而國內(nèi)虛擬電廠，對發(fā)電側分布式可再生能源尚不可控，且協(xié)調(diào)控制策略有待完善。
在商業(yè)模式上，國外的虛擬電廠已實現(xiàn)商業(yè)化，主要通過以下方式獲取收益：一是通過提供電力市場交易獲得利潤分成；二是主要通過參與調(diào)峰調(diào)頻市場獲取收益；三是通過配置儲能裝置獲得輔助服務收益。而目前國內(nèi)虛擬電廠商業(yè)模式尚不清晰，以參與相對成熟的需求響應市場及以虛擬電廠方式提供節(jié)能、用電監(jiān)控等增值服務為主，參與輔助服務市場為輔，參與電力現(xiàn)貨仍在嘗試探索中。
虛擬電廠市場需求及發(fā)展前景
隨著技術進步、政策完善，市場將逐步成熟，未來虛擬電廠的參與主體將更多元，運營規(guī)則日趨完善，政策支持更有力，經(jīng)濟收益更合理，市場競爭力更強，市場潛力巨大。
市場需求分析
隨著可再生能源大規(guī)模接入，電網(wǎng)“雙高”、“雙峰”特性明顯，備用容量不足。極端情況下，2030年電網(wǎng)備用容量缺口將達到2億千瓦。預計“十四五”期間電網(wǎng)負荷最大日峰谷差率將達到36%，“十五五”期間將達到40%，電網(wǎng)調(diào)峰壓力持續(xù)增加。電力系統(tǒng)時段性、靈活性調(diào)節(jié)能力不足現(xiàn)象進一步加劇，需要多措并舉提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障供需平衡。截至2021年底，全國最大負荷約12億千瓦，按照5%的可調(diào)節(jié)能力測算約為6000萬千瓦可調(diào)負荷能力，全國各省最大負荷及響應能力，如下圖所示。
用戶側可調(diào)節(jié)負荷資源類型豐富、潛力巨大?？烧{(diào)節(jié)負荷資源主要包括樓宇用戶、工業(yè)用戶、居民用戶、電動汽車、儲能等新興負荷。工業(yè)用戶中水泥、鋼鐵、電解鋁、陶瓷、玻璃等行業(yè)可調(diào)節(jié)潛力較大，其中水泥行業(yè)調(diào)節(jié)比例達30%；樓宇用戶調(diào)節(jié)比例為30%-40%；居民用戶調(diào)節(jié)比例為50%；新興負荷用戶中電動汽車調(diào)節(jié)比例為40%，儲能設備調(diào)節(jié)比例為100%。
虛擬電廠市場前景預測
預計未來終端電氣化將快速提升，用電量和最大負荷將呈現(xiàn)雙極增長。據(jù)權威機構預計2025年、2030年全社會用電量達9.2、10.3萬億千瓦時，而最大負荷將達到15.7、17.7億千瓦，最大負荷增速高于用電量增速。
從可調(diào)負荷需求看，按照在全國構建不少于最大負荷5%的可調(diào)節(jié)負荷資源庫，預計到2025年，需構建可調(diào)負荷資源庫約7850萬千瓦。到2030年底，由于可再生能源占比提高，需構建的可調(diào)負荷資源響應能力提高，按6%計算屆時資源庫容量約為10620萬千瓦。考慮項目可行性，虛擬電廠可構建的可調(diào)資源潛力按照響應能力需求容量、投資成本按1000元/千瓦計算，預計2025年、2030年，虛擬電廠投資規(guī)模分別至少約為785億元、1062億元。
虛擬電廠發(fā)展建議
為有效緩解電力系統(tǒng)供需緊張、盡早實現(xiàn)“雙碳”目標，應對高比例可再生能源接入，構建新形勢下的新型電力系統(tǒng)，激活虛擬電廠市場潛力，提高電力負荷調(diào)節(jié)能力，建議從頂層設計、虛擬電廠平臺、技術研發(fā)、激勵政策及市場化交易機制等方面不斷完善，為虛擬電廠發(fā)展奠定良好基礎。
盡快啟動虛擬電廠頂層設計
盡快出臺國家層面的虛擬電廠指導性文件，明確虛擬電廠定義、范圍、發(fā)展定位、發(fā)展目標及分步實施策略，建立虛擬電廠標準體系，明確能源主管部門牽頭建設虛擬電廠，積極培育“聚合商”市場主體等。同時，積極推進省級層面虛擬電廠專項政策出臺，為市場主體開展虛擬電廠業(yè)務提供政策依據(jù)。虛擬電廠參與電力市場，作為市場主體的認定、準入、交易、結算規(guī)則均有待完善。
具備條件的省份積極建立統(tǒng)一的省級虛擬電廠平臺
考慮電網(wǎng)安全問題，亟需建設統(tǒng)一的虛擬電廠接入平臺，使得各類社會資本投資的虛擬電廠平臺能按照統(tǒng)一的技術規(guī)范標準接入統(tǒng)一的平臺，實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動，實現(xiàn)省內(nèi)資源最優(yōu)配置。如江蘇并未明確提及，而山西最新出臺的虛擬電廠政策明確了這一點，“虛擬電廠可基于省級智慧能源綜合服務平臺建設技術支持系統(tǒng)，也可以獨立建設技術支持系統(tǒng)，但應接入省級智慧能源綜合服務平臺，均應滿足《虛擬電廠并網(wǎng)運行技術規(guī)范》”。
加快推進協(xié)調(diào)控制技術及分布式能源可控技術研發(fā)
在“雙碳”背景下，預計到2030年，我國新能源裝機占比將達到50%。高比例可再生能源的接入加大了對電網(wǎng)的沖擊。虛擬電廠作為促進可再生能源消納的手段之一，要提高分布式電源并網(wǎng)友好智能互動性，實現(xiàn)對分布式能源可控可測技術的突破。將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠，實現(xiàn)分布式電源、儲能、負荷及熱電聯(lián)產(chǎn)等的智能管理，實現(xiàn)規(guī)模化效益，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性、可控性和安全性。
在技術突破的基礎上重點聚合光伏電源和儲能設備
分布式新能源出力的不確定性，同時疊加集中式新能源電站影響，將導致局部地區(qū)日間負荷低谷時段調(diào)峰難度加大。建議在技術突破基礎上，虛擬電廠今后重點從“荷側”逐步過渡到聚合“源側”資源上，充分發(fā)揮中國分布式可再生能源大規(guī)模裝機優(yōu)勢，通過虛擬電廠聚合大量光伏和儲能設備，促進清潔能源消納，實現(xiàn)規(guī)模效益，降低用電及基礎設施投資成本，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。
加快完善激勵政策和市場化交易機制
豐富虛擬電廠激勵資金，來源可包括尖峰電價中的增收資金、超發(fā)電量結余資金、現(xiàn)貨市場電力平衡資金、跨省可再生能源電力現(xiàn)貨交易購電差價盈余等。加快完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場、輔助服務市場、容量市場的銜接機制。全面深化電力輔助服務市場，完善跨省跨區(qū)輔助服務交易機制，推動建立電力用戶參與輔助服務的費用分擔共享機制。此外，作為虛擬電廠運營主體，未來在電力現(xiàn)貨市場下，電價波動將增大收益的不確定性，需重新構建收益測算模型及價格響應優(yōu)化策略。
虛擬電廠的發(fā)展階段按照發(fā)展規(guī)律，虛擬電廠可分為三個發(fā)展階段。
邀約型階段
第一階段是邀約型階段，通過政府部門或電力調(diào)度機構發(fā)出邀約信號，由虛擬電廠（聚合商）組織資源（以可控負荷為主）進行響應。
當前我國以廣東、江蘇、上海等省市為代表的試點項目就是以邀約型為主，業(yè)務上稱之為需求響應，目前電享科技已深度參與到上海的需求響應工作。
市場化階段
第二階段是市場化階段，此時電能現(xiàn)貨市場、輔助服務市場和容量市場已建設成熟，虛擬電廠聚合商能夠基于自身商業(yè)模式參與這些市場獲得收益。如歐洲的Next-Kraftwerke和澳大利亞AGL，Tesla和Sonnen，目前國內(nèi)企業(yè)PowerShare也在澳大利亞開展相關探索。
跨空間自主調(diào)度型階段
第三階段是跨空間自主調(diào)度型階段，隨著可聚合的資源種類越來越多、數(shù)量越來越大、空間越來越廣，虛擬電廠已成長為“虛擬綜合電力系統(tǒng)”，既包含廣散各地的分布式能源、儲能系統(tǒng)和可控負荷等基礎資源，也囊括由這些基礎資源進一步組合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)等?？梢造`活制定運行策略，或參與能夠跨區(qū)域的電力市場交易獲得利潤分成，或參與電力輔助（如需求響應、二次調(diào)頻等）獲取補償收益，并可使內(nèi)部的能效管理更具操作性，實現(xiàn)發(fā)用電方案的持續(xù)優(yōu)化。我們看到Tesla在美國德州更加積極主動的開展該階段的探索。
虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀。其實，虛擬電廠并不是剛出的新鮮事物。上世紀九十年代以來，虛擬電廠便受到北美、歐洲多個國家的廣泛關注。歐洲各國側重分布式電源+儲能，主要考慮實現(xiàn)分布式發(fā)電的可靠并網(wǎng)、智能互動和參與電力市場，打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式；北美地區(qū)則基于需求響應發(fā)展演化，兼顧可再生能源的利用，希望通過自主需求響應和能效管理來提高綜合能源的利用效率，因此可控負荷占主體。
秉承“兼容并包、博采眾長”的優(yōu)良傳統(tǒng)，我國同時吸收兩種技術和模式，兩手都抓。這一定程度上也是我們的后發(fā)優(yōu)勢。
深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)雙碳目標的重要任務。新型電力系統(tǒng)強調(diào)以新能源為主體，提升光伏、風電等清潔能源的消納，能源轉(zhuǎn)型催生儲能需求和更加數(shù)字化、智能化的電力系統(tǒng)。
虛擬電廠作為協(xié)調(diào)分布式資源參與電力交易市場和需求響應的能源數(shù)字化平臺，在產(chǎn)業(yè)政策和市場需求不斷加碼的現(xiàn)期，將迎來快速發(fā)展。
