導語
“雙碳”目標下，作為應對缺電和消納的重要手段，國內虛擬電廠呈現(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型。
在此背景下，本文從“識道、辨勢、優(yōu)術”三個方面進行分析，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
虛擬電廠在電網中扮演“負荷”和“電廠”的雙重角色，對于促進電網供需平衡、推動綠色低碳轉型具有重要意義。相較于傳統(tǒng)電網資源，具有三大特點：
需求響應靈活度更強。當前常規(guī)煤電等傳統(tǒng)調節(jié)資源，從啟動到滿足要求的功率時間較長，響應速度慢，難以快速響應調節(jié)需求。與傳統(tǒng)調節(jié)資源相比，虛擬電廠功率爬坡速率快，有望達分鐘級響應，同時虛擬發(fā)電廠的資源可自由組合進行供應。
負荷管理精細化更高。在需求側響應模式下，除部分大用戶可實現(xiàn)分路用電精確控制，中小微型負荷管理僅維持保安負荷使用。與常規(guī)負荷管理手段相比，虛擬電廠通過內部協(xié)調控制，整合負荷要素，快速響應電網調節(jié)需求，最大限度挖掘用戶側負荷調節(jié)潛力。
資源調節(jié)經濟性更優(yōu)。目前電力系統(tǒng)削峰填谷主要依賴煤電、燃氣發(fā)電頂峰調峰等，前期需要大量資金投入建設。與現(xiàn)有的電網調節(jié)資源相比，虛擬電廠依托已有可調節(jié)資源，資金投入側重于軟件和平臺。根據國家電網測算，滿足5%的電網峰值負荷調節(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，由政府部門或調度機構發(fā)出邀約，虛擬電廠聚合商參與，共同完成邀約、響應和激勵流程，通過需求響應激勵用電單位參與，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、輔助服務市場等獲得收益，通過市場交易引導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、區(qū)域能源互聯(lián)網等，通過信息化強化市場主體參與力度，實現(xiàn)能源改革，當前歐美等地區(qū)進入此階段。
圖1 虛擬電廠發(fā)展階段
辨勢：國內虛擬電廠逐步進入市場型階段
（一）政策標準密集發(fā)布
2022年以來，國內虛擬電廠行業(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運營實施方案。另外，2023年2月由國網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規(guī)范》、《虛擬電廠管理規(guī)范》兩項國家標準獲批立項，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的政策標準，反映了國內虛擬電廠體制機制、規(guī)則體系日益健全。
表1 虛擬電廠行業(yè)重點政策梳理
（二）典型項目不斷涌現(xiàn)
近年來，虛擬電廠建設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示范項目，各地虛擬電廠試點明顯加速，虛擬電廠單一需求響應向綜合性、發(fā)電側、需求響應多元化資源發(fā)展。
從聚合資源來看，主要包括儲能、負荷、分布式電源，比如江蘇項目主要資源除了空調負荷以外，也包括充電樁、儲能等；浙江麗水項目的資源除用戶側的資源還包括小水電。
從項目特點來看，江蘇虛擬電廠建成世界首套“大規(guī)模源網荷友好互動系統(tǒng)”，是國內最大規(guī)模容量的“虛擬電廠”；南方電網公司分布式源荷聚合服務平臺在網省兩級同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調控，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落地，已涌現(xiàn)出國內甚至世界范圍內多個之最項目，反映了國內虛擬電廠逐步規(guī)模化。
表2 虛擬電廠典型項目梳理
資料來源：前瞻產業(yè)研究院
（三）盈利能力日漸增強
國內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貼，轉變?yōu)樾枨髠软憫?、輔助服務市場交易，通過調峰調頻使得多方獲益。
其中輔助服務市場方面，2019年底，冀北虛擬電廠建成投運我國首個以市場化方式運營的虛擬電廠示范工程，蓮花灘風電場接入后，當月發(fā)電指標提升了5個百分點，實現(xiàn)單機發(fā)電能力和利潤的提升。需求側響應方面，2022年，深圳虛擬電廠平臺試點應用，完成參與電力現(xiàn)貨市場的功能試驗，平均度點收益為0.274元，連續(xù)2個月實現(xiàn)售電盈利提升超過200%，成為國內首個虛擬電廠調度用戶負荷參與電力現(xiàn)貨市場盈利的案例。
冀北虛擬電廠參與調峰輔助服務市場、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。
（四）眾多玩家紛紛入局
近年來，國內眾多領域企業(yè)入局虛擬電廠賽道，從不同切入點布局虛擬電廠相關業(yè)務，主要通過綜合能源服務、軟件研發(fā)等方式涌入虛擬電廠市場。
綜合能源服務方面，主要以負荷聚合商身份開展虛擬電廠項目運營，通過調峰、調頻等輔助服務獲取收益，也有拓展綜合能源服務業(yè)務，參與虛擬電廠建設，如南網能源、國電南瑞等。
軟件研發(fā)方面，主要承接虛擬電廠建設項目，開展虛擬電廠平臺相關軟件產品開發(fā)、平臺聯(lián)調等，如華為、遠光軟件等，同時也有公司打造了虛擬電廠平臺與解決方案，如朗新科技建設的電動聚合平臺，目前已應用于浙江、湖北等省份，其中浙江已接入省電動及蔚來等第三方運營商等上萬個充電樁，接入充電設施總容量超過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：融入市場型虛擬電廠快車道
（一）面向車網互動的電動汽車換電站聚合調控
為提升電動汽車換電站參與系統(tǒng)調節(jié)的主動性，虛擬電廠資源供給方運營主體通過聚合換電站等可調節(jié)資源，貫通電力調度系統(tǒng)，建立資源層、聚合調控層，推動實現(xiàn)多方效益最大化。
資源層包括將充電設施可調負荷聚合接入管理，形成資源調節(jié)池，根據電力需求側實時管理系統(tǒng)下達的負荷總體調節(jié)策略，完成需求響應，實現(xiàn)資源可觀、可測、可控、可調。聚合調控層包括數(shù)據接入管理、聚合資源管理、調控能力評估、調控策略管理和調控執(zhí)行管理，支撐車網協(xié)同互動。
圖2 面向車網互動的電動汽車換電站聚合調控
（二）面向源網荷儲的客戶側柔性可調負荷預測
為緩解清潔能源消納壓力，虛擬電廠資源需求方運營主體通過將客戶側柔性負荷聚合起來，優(yōu)化客戶側柔性負荷數(shù)字建模技術，對歷史用電數(shù)據、天氣數(shù)據等進行匯集并處理，利用大數(shù)據模型訓練選擇出用戶最優(yōu)算法和參數(shù)，支持日內96點等多頻度預測，并對接電網調度中心的調峰調頻等需求生成日前調度計劃，以日前計劃-日內滾動的多時間尺度的優(yōu)化調度方式，消除預測誤差影響，滿足分布式資源日、周、月季、年多時間尺度的負荷分析，支撐“源隨荷動、荷隨網動”的友好互動模式。
圖3 面向源網荷儲的客戶側柔性可調負荷預測
（三）面向資源整合的綜合技術服務平臺運營
依托虛擬電廠綜合服務運營主體天然的“平臺+聚合”能力，虛擬電廠交易撮合方將可調負荷、儲能側和電源側等資源接入到綜合服務平臺，與虛擬電廠上下游企業(yè)貫通，加強資源整合與業(yè)務拓展，提供交易、結算、市場服務等平臺公共服務。
同時，對虛擬電廠各類資源的參數(shù)、運行狀態(tài)，以及市場主體交易活動和行為進行實時監(jiān)測，提供全方位平臺運營監(jiān)控分析，實現(xiàn)對平臺活躍監(jiān)控、業(yè)務監(jiān)控、響應分析等，為平臺運營商決策賦能。
圖4 面向資源整合的綜合技術服務平臺運營
結語
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)模的應用，不僅包括輔助服務品種、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”目標下，虛擬電廠勢必會迎來更大的發(fā)展機遇。
