中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著不穩(wěn)定電源的接入增多及靈活性資源的日漸短缺，虛擬電廠(chǎng)成為市場(chǎng)爆炒的熱點(diǎn)。中國(guó)電力市場(chǎng)下，虛擬電廠(chǎng)的商業(yè)模式如何建立？虛擬電廠(chǎng)是否只是一把“虛火”？
文 | 本刊記者 武魏楠
在浙江杭州華能大廈的運(yùn)營(yíng)中心大廳內(nèi)，大屏幕上24小時(shí)不間斷地監(jiān)控著所有場(chǎng)站點(diǎn)位和負(fù)荷點(diǎn)位的數(shù)據(jù)。這里沒(méi)有廠(chǎng)房、發(fā)電機(jī)，僅僅依靠著光纖、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)就可以響應(yīng)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度，讓分散在全省的各類(lèi)發(fā)電、負(fù)荷資源聚合成一個(gè)整體。
這就是Virtual Power Plant（簡(jiǎn)稱(chēng)“VPP”，也即虛擬電廠(chǎng)）的真實(shí)面貌。這個(gè)最早誕生于1990年代的概念，直至2010年前后才開(kāi)始在西方國(guó)家落地生根。2009年，被譽(yù)為虛擬電廠(chǎng)“先驅(qū)者”之一的德國(guó)公司Next Kraftwerke成立。開(kāi)啟了虛擬電廠(chǎng)大規(guī)模商業(yè)化的浪潮。
時(shí)至今日，虛擬電廠(chǎng)已經(jīng)在歐洲成為一種成熟的商業(yè)模式。2022年，Next Kraftwerke宣布其已經(jīng)接入了1.3萬(wàn)多個(gè)獨(dú)立的可再生能源發(fā)電和電力消費(fèi)、存儲(chǔ)單元，總裝機(jī)容量超過(guò)10GW。
在美國(guó)，虛擬電廠(chǎng)的投資也開(kāi)始日漸火熱。加州最大的公用事業(yè)公司之一Pacific Gas & Electric開(kāi)始與特斯拉合作建設(shè)虛擬電廠(chǎng)。而特斯拉的虛擬電廠(chǎng)已經(jīng)覆蓋了加州5700多戶(hù)家庭及其配備的戶(hù)用儲(chǔ)能設(shè)備。除了傳統(tǒng)能源企業(yè)，今年1月份，美國(guó)通用汽車(chē)、福特汽車(chē)、谷歌、Sunpower、Sunrun等來(lái)自各行各業(yè)的企業(yè)宣布將發(fā)起“虛擬電廠(chǎng)合作伙伴關(guān)系”（VP3）的倡議，目標(biāo)是制定VPP系統(tǒng)使用的規(guī)則。
從去年開(kāi)始，虛擬電廠(chǎng)的概念在國(guó)內(nèi)也日漸火爆。去年夏天，我國(guó)多地遭遇熱浪襲擊，局部電力供給出現(xiàn)短缺。虛擬電廠(chǎng)作為一種提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的重要手段，逐漸受到更多的關(guān)注。在A股市場(chǎng)上，虛擬電廠(chǎng)概念股熱度頗高，受到投資者追捧。
這與近年來(lái)國(guó)家政策對(duì)于虛擬電廠(chǎng)的支持與鼓勵(lì)不無(wú)關(guān)系。2021年12月，國(guó)家能源局發(fā)布《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》《電力輔助服務(wù)管理辦法》，明確了虛擬電廠(chǎng)并網(wǎng)與參與電力輔助服務(wù)主體地位。
2022年以來(lái)，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局陸續(xù)發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件，支持虛擬電廠(chǎng)投資建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，明確建立和完善虛擬電廠(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。
在地方層面，先后由山西省發(fā)布《虛擬電廠(chǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，規(guī)范了虛擬電廠(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)、運(yùn)營(yíng)管理制度；山東省發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好2022年下半年山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算試運(yùn)行工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》，明確虛擬電廠(chǎng)作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與現(xiàn)貨市場(chǎng)交易機(jī)制；深圳市出臺(tái)《深圳市虛擬電廠(chǎng)落地工作方案(2022—2025年)》等文件，明確了虛擬電廠(chǎng)的頂層設(shè)計(jì)、支持商業(yè)模式探索等工作。
此外，北京、河南、浙江、廣東、重慶等地也相繼出臺(tái)文件，制訂虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)交易的政策規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)機(jī)制。浙江省能源局、浙江能源監(jiān)管辦、國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司等單位堅(jiān)持“先行先試、邊試邊完善”的原則鼓勵(lì)和支持虛擬電廠(chǎng)的建設(shè)和發(fā)展。
然而概念和政策的火爆也難以掩蓋虛擬電廠(chǎng)在實(shí)際落地時(shí)的艱難。目前，盡管?chē)?guó)家電網(wǎng)區(qū)域冀北、上海、浙江電力等地建設(shè)的虛擬電廠(chǎng)示范項(xiàng)目已參與電力系統(tǒng)運(yùn)行，但虛擬電廠(chǎng)更大規(guī)模的商業(yè)化擴(kuò)張卻面臨著一系列難題。虛擬電廠(chǎng)為何突然爆火？在當(dāng)前的電網(wǎng)調(diào)度和市場(chǎng)機(jī)制下，虛擬電廠(chǎng)能夠達(dá)到怎樣的極限？中國(guó)虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展還有哪些被忽略的問(wèn)題？
“爆火”的基因
虛擬電廠(chǎng)的討論熱潮起源于2022年的夏季。在經(jīng)歷了2021年9月國(guó)內(nèi)局部的電力短缺之后，2022年夏季的高溫一次次刷新氣象記錄，同時(shí)也大幅度拉高了各地的降溫負(fù)荷，引發(fā)工業(yè)限電模式。
2022年進(jìn)入夏季之后，山東、黑龍江、吉林、遼寧、廣東、江蘇、浙江、安徽、河南、福建、寧夏、青海、上海、四川、云南等地先后發(fā)布了不同程度的限電通知。其中四川、云南等水電大省的限電尤為引人關(guān)注。這些原本在夏季豐水期無(wú)須擔(dān)心用電問(wèn)題、甚至可以大幅度外送電量的省份實(shí)施限電，不僅嚴(yán)重影響了本地的工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活，也對(duì)東部受電端省份產(chǎn)生了影響。
“有序用電”、“需求側(cè)響應(yīng)”這些詞匯在這兩年開(kāi)始頻繁出現(xiàn)于新聞報(bào)道和社交媒體之中。盡管在用詞上有所不同，但這些手段與實(shí)際上的拉閘限電并無(wú)不同。由于電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷管理能力缺乏細(xì)節(jié)手段，除部分大用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的負(fù)荷管理外，中小微型負(fù)荷管理只能采取“一刀切”的開(kāi)關(guān)。
目前來(lái)說(shuō)，電力需求側(cè)響應(yīng)相比直接拉閘限電，也有了一定進(jìn)步。通過(guò)采取補(bǔ)貼和價(jià)格激勵(lì)等措施，需求側(cè)響應(yīng)讓可調(diào)節(jié)、可轉(zhuǎn)移、可削減的用戶(hù)負(fù)荷主動(dòng)削減用電高峰時(shí)段用電負(fù)荷，增加低谷時(shí)段用電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)平抑峰谷用電負(fù)荷，提高新能源消納能力，保障供電可靠性的目的。
“讓愿意降負(fù)荷的用戶(hù)主動(dòng)降低負(fù)荷，還有收入可拿。不愿意降負(fù)荷的用戶(hù)自己承擔(dān)高電價(jià)。這才是需求側(cè)響應(yīng)更加合理、人性化的設(shè)計(jì)?！庇须娏κ袌?chǎng)相關(guān)人士對(duì)《能源》雜志記者說(shuō)。
虛擬電廠(chǎng)看起來(lái)就是這樣一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)負(fù)荷精細(xì)化管理的完美解決方案。
通過(guò)數(shù)字化手段將海量的分散負(fù)荷聚合成一個(gè)整體，依據(jù)電力供需、電價(jià)波動(dòng)等因素的變化不斷調(diào)整虛擬電廠(chǎng)內(nèi)負(fù)荷的高低，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度、安全穩(wěn)定的快速響應(yīng)。
雖然看起來(lái)虛擬電廠(chǎng)對(duì)負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)的提升并不大，但在數(shù)字化技術(shù)的加持下，虛擬電廠(chǎng)對(duì)負(fù)荷側(cè)的管理可以基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和快速響應(yīng)，而且基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，虛擬電廠(chǎng)可以最大限度地挖掘用戶(hù)的負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力。這些都是當(dāng)下的技術(shù)和人力無(wú)法提供的優(yōu)勢(shì)。
如果說(shuō)高溫限電讓虛擬電廠(chǎng)從一個(gè)“全新的概念”走向臺(tái)前為人關(guān)注，那么其數(shù)字化技術(shù)對(duì)于新能源發(fā)展的潛在推動(dòng)，則是其“爆火”的真正內(nèi)核動(dòng)力。
2022年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)到1.25億千瓦。而可再生能源的總裝機(jī)量也突破12億千瓦，達(dá)到12.13億千瓦，首次超越了火電裝機(jī)，占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的47.3%?？稍偕茉窗l(fā)電量也達(dá)到2.7萬(wàn)億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的31.6%。
可再生裝機(jī)越來(lái)越多、發(fā)電量越來(lái)越大，靈活性資源的短缺就會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重，這無(wú)疑給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了極大的壓力。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，“虛擬電廠(chǎng)可以對(duì)分散的可再生能源發(fā)電實(shí)現(xiàn)最大程度的管理，促進(jìn)新能源的消納。”
目前，盡管煤電靈活性改造、氣電、化學(xué)儲(chǔ)能、抽蓄等能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供靈活性調(diào)節(jié)能力，但相比之下，虛擬電廠(chǎng)有其更加獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
首先就是靈活性。理論上來(lái)說(shuō)，虛擬電廠(chǎng)可以整合絕大部分的用電、發(fā)電單元，而且可以將這些可調(diào)節(jié)資源自由組合。這意味著其容量可大可小，而且相應(yīng)電網(wǎng)需求的速度更快，幾乎可以做到無(wú)縫銜接。這種絕對(duì)領(lǐng)先的靈活性對(duì)于以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是至關(guān)重要的。
其次就是經(jīng)濟(jì)性。東吳證券曾發(fā)布研究報(bào)告稱(chēng)，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)的測(cè)算，通過(guò)火電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿(mǎn)足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億，相比之下，通過(guò)虛擬電廠(chǎng)僅需投資500-600億元，虛擬電廠(chǎng)的成本僅為火電廠(chǎng)的1/8-1/7。
實(shí)際上，虛擬電廠(chǎng)的建設(shè)更多地是依托現(xiàn)有的可調(diào)節(jié)資源硬件，投入在軟件方面。而其他的可調(diào)節(jié)資源建設(shè)都首先需要固定資產(chǎn)投入，然后對(duì)電網(wǎng)改造升級(jí)，需要硬件+軟件的兩步投入。
僅此一項(xiàng)，虛擬電廠(chǎng)就在經(jīng)濟(jì)性上占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。那么，虛擬電廠(chǎng)一往無(wú)前的時(shí)代就要從此開(kāi)始了么？
有突破的試點(diǎn)
2022年11月25日，華能浙江虛擬電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組順利完成72小時(shí)試運(yùn)行工作，這標(biāo)志著全國(guó)首臺(tái)（套）接入調(diào)度系統(tǒng)參與實(shí)時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié)的虛擬電廠(chǎng)正式投產(chǎn)。
實(shí)際上，這并非是中國(guó)首個(gè)投運(yùn)的虛擬電廠(chǎng)，但卻被認(rèn)為是在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)調(diào)度和市場(chǎng)機(jī)制下實(shí)現(xiàn)了較大突破的試點(diǎn)項(xiàng)目。
“上海黃浦區(qū)試點(diǎn)的商業(yè)建筑虛擬電廠(chǎng)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)荷資源的監(jiān)測(cè)，但尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷資源的在線(xiàn)自動(dòng)控制。南方電網(wǎng)深圳供電局研究的區(qū)域虛擬電廠(chǎng)項(xiàng)目尚未實(shí)現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)接入，也未完成實(shí)時(shí)調(diào)度閉環(huán)控制。冀北虛擬電廠(chǎng)項(xiàng)目拓展了虛擬電廠(chǎng)參與輔助服務(wù)的形式及方式，但尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)可控資源的調(diào)控及交易功能?！比A能集團(tuán)清潔能源研究院并網(wǎng)與電氣技術(shù)副主任申旭輝說(shuō)，“相比較之下，華能浙江虛擬電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)了調(diào)度系統(tǒng)接入，完成了實(shí)時(shí)調(diào)度閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)負(fù)荷等分布式資源的實(shí)時(shí)控制，并具備了參與現(xiàn)貨市場(chǎng)交易的功能。”
華能浙江虛擬電廠(chǎng)目前接入總?cè)萘繛?11MW，131個(gè)終端。包含有16個(gè)儲(chǔ)能電站、2個(gè)可調(diào)節(jié)電源和113個(gè)充換電站。
“這些接入點(diǎn)分散在全省11個(gè)城市，現(xiàn)在可以用虛擬電廠(chǎng)統(tǒng)一調(diào)控參與實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)?！比A能浙江虛擬電廠(chǎng)項(xiàng)目技術(shù)總負(fù)責(zé)吳科俊說(shuō)，“我們完成了全國(guó)首份虛擬電廠(chǎng)并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議簽訂，以‘華能浙江能源聚合中心’的調(diào)度命名，由省調(diào)統(tǒng)一調(diào)度?！?
這不僅僅是對(duì)于虛擬電廠(chǎng)的建設(shè)、更是對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)電力體系變革有著重大影響。
我國(guó)目前實(shí)行的是五級(jí)電力調(diào)度體系（國(guó)家級(jí)調(diào)度、大區(qū)級(jí)調(diào)度、省級(jí)調(diào)度、地區(qū)調(diào)度、縣級(jí)調(diào)度）以及由“統(tǒng)一調(diào)度、分級(jí)管理、分層控制”的調(diào)度方式?！耙话銇?lái)說(shuō)，就是下級(jí)調(diào)度聽(tīng)上級(jí)調(diào)度，不存在跨級(jí)指揮?！庇惺煜る娋W(wǎng)運(yùn)行的人士告訴《能源》雜志記者，“不同來(lái)源的調(diào)度指令之間如何平衡，是目前虛擬電廠(chǎng)面臨的主要問(wèn)題之一。”
這一方面是極為困難的安全技術(shù)問(wèn)題，另一方面也在商業(yè)上成為更多企業(yè)想要參與虛擬電廠(chǎng)的一個(gè)隱形障礙。
“虛擬電廠(chǎng)在機(jī)制上、技術(shù)上的卡點(diǎn)實(shí)際上非常多?！币晃浑娋W(wǎng)內(nèi)部專(zhuān)研虛擬電廠(chǎng)的研究人員對(duì)《能源》雜志記者說(shuō)，“很多企業(yè)只是站在聚合資源的角度考慮技術(shù)和商業(yè)模式，忽視了電力系統(tǒng)運(yùn)行的問(wèn)題，最后的結(jié)果很可能就是項(xiàng)目難以推動(dòng)?！?
先天不足
那么，到底什么是虛擬電廠(chǎng)？實(shí)際上這是一個(gè)沒(méi)有“權(quán)威答案”的問(wèn)題。
按照Next Kraftwerke的說(shuō)法，虛擬電廠(chǎng)是一個(gè)由分散式中型發(fā)電機(jī)和靈活的電力消費(fèi)者、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)，這些裝置通過(guò)虛擬電廠(chǎng)統(tǒng)一調(diào)度。
維基百科中，虛擬電廠(chǎng)的定義是：一種基于云的分布式電廠(chǎng)，聚合了分布式能源的裝機(jī)容量以增強(qiáng)發(fā)電能力，在電力市場(chǎng)上交易或出售電力，以及選擇性減少負(fù)荷的需求。
而根據(jù)山西省2022年6月發(fā)布的《虛擬電廠(chǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，虛擬電廠(chǎng)要依據(jù)聚合資源類(lèi)別、參與市場(chǎng)形態(tài)、提供服務(wù)類(lèi)別、參與的交易市場(chǎng)等各種約束條件不同，劃定不同的類(lèi)別，從而擔(dān)負(fù)起不同的責(zé)任。
還有學(xué)術(shù)界傾向于認(rèn)為虛擬電廠(chǎng)是一套技術(shù)管理系統(tǒng)、能源企業(yè)認(rèn)為虛擬電廠(chǎng)是圈定客戶(hù)資源的利器、數(shù)字化企業(yè)把虛擬電廠(chǎng)看作是電力數(shù)字化的拓展……可謂是“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”。
這種對(duì)于概念和定義的爭(zhēng)論和多元化，反映出了虛擬電廠(chǎng)作為市場(chǎng)主體的一份子，實(shí)際上在整個(gè)電力系統(tǒng)中是沒(méi)有明確定位的。
在2021年12月國(guó)家能源局發(fā)布的《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》《電力輔助服務(wù)管理辦法》中，虛擬電廠(chǎng)被認(rèn)定為了輔助服務(wù)市場(chǎng)主體、并網(wǎng)調(diào)度主體。這在一定程度上相給予了虛擬電廠(chǎng)在市場(chǎng)交易、系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行中的合法“身份”。
但僅有身份認(rèn)定顯然是不夠的。在先后進(jìn)行了兩輪電力體制改革，并且依然在堅(jiān)定推行電力市場(chǎng)化改革的大背景下，虛擬電廠(chǎng)需要更進(jìn)一步明確權(quán)利和義務(wù)關(guān)系，這才是事關(guān)盈利與否的關(guān)鍵。
2022年8月，山東省發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步做好2022年下半年山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)結(jié)算試運(yùn)行工作有關(guān)事項(xiàng)的通知》，虛擬電廠(chǎng)可作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易。但在實(shí)際運(yùn)行中，缺乏商業(yè)模式、補(bǔ)貼不足等問(wèn)題讓虛擬電廠(chǎng)參與市場(chǎng)的意愿極低。
“擁有合法身份不意味著就能夠賺錢(qián)。如果權(quán)責(zé)不清晰、不對(duì)等，虛擬電廠(chǎng)走不遠(yuǎn)?！鄙鲜鲅芯咳藛T說(shuō)。
虛擬電廠(chǎng)當(dāng)下“火爆而不落地”的尷尬境遇與儲(chǔ)能發(fā)展有著類(lèi)似的根源?！懊鞔_的市場(chǎng)定位+成熟的電力市場(chǎng)”是歐美各國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)的前提條件。而國(guó)外成熟商業(yè)化的虛擬電廠(chǎng)模式，也建立在“法規(guī)、市場(chǎng)、技術(shù)”的基礎(chǔ)之上。
法規(guī)，也即給予虛擬電廠(chǎng)合法的身份地位。虛擬電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)商一般被稱(chēng)為“聚合商”，在不同類(lèi)型的成熟電力市場(chǎng)中，聚合商都是合法參與電力市場(chǎng)的主體之一。這一點(diǎn)，中國(guó)也在政策法規(guī)上不斷跟進(jìn)完善。
市場(chǎng)方面，可能是中國(guó)與國(guó)外差距最大的部分。在歐洲與美國(guó)，不同國(guó)家的電力市場(chǎng)中，虛擬電廠(chǎng)能夠參與交易品種、交易方式各不相同。但有賴(lài)于逐漸形成的健全交易規(guī)則和機(jī)制，虛擬電廠(chǎng)在這些市場(chǎng)中都能夠?qū)崿F(xiàn)盈利。
有一個(gè)前提往往被我們所忽略。歐美國(guó)家虛擬電廠(chǎng)規(guī)模的增長(zhǎng)是從2010年前后開(kāi)始的，而那時(shí)主要國(guó)家的電力市場(chǎng)改革已經(jīng)基本完成，市場(chǎng)規(guī)則相對(duì)成熟。虛擬電廠(chǎng)的商業(yè)模式實(shí)際上是從成熟市場(chǎng)中挖掘出來(lái)的。
先有了成熟的市場(chǎng)機(jī)制，再有了虛擬電廠(chǎng)的盈利空間，才引發(fā)了虛擬電廠(chǎng)的火爆。這絕不是一個(gè)“先有雞，還是先有蛋”的悖論問(wèn)題。中國(guó)當(dāng)下的虛擬電廠(chǎng)火爆，一定程度上是借鑒了國(guó)外虛擬電廠(chǎng)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，套在了中國(guó)。但很多時(shí)候，我們并沒(méi)有考慮國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)背景有著截然不同的區(qū)別。拿著結(jié)果去推導(dǎo)過(guò)程，顯然是一種錯(cuò)誤的思路。
在詳述所缺乏的市場(chǎng)機(jī)制前，我們還有必須思考技術(shù)層面的缺失。當(dāng)我們對(duì)市場(chǎng)機(jī)制不足形成共識(shí)的時(shí)候，實(shí)際上也忽略了虛擬電廠(chǎng)在技術(shù)層面的落地也存在一定的缺陷或者改進(jìn)空間。
被忽視的細(xì)節(jié)
盡管定義繁多，但虛擬電廠(chǎng)的核心內(nèi)容是不變的，尤其是對(duì)于原本分散的發(fā)電資源、用戶(hù)側(cè)負(fù)荷實(shí)施聚合這一點(diǎn)。
電力數(shù)字化水平的提升加強(qiáng)了對(duì)于負(fù)荷側(cè)資源管理的提升，也讓更多人看到了虛擬電廠(chǎng)在需求側(cè)響應(yīng)方面的巨大潛力。
但在實(shí)際應(yīng)用中，問(wèn)題遠(yuǎn)比想象的多得多。
“絕大部分用戶(hù)是不愿意參與需求側(cè)響應(yīng)的，給錢(qián)也不行?！蹦程摂M電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)人員告訴《能源》雜志記者，“就算是我們?cè)陔娏κ袌?chǎng)中觀察到了降低負(fù)荷產(chǎn)生效益的機(jī)會(huì)，如果業(yè)主不愿意降低負(fù)荷，我們也不可能強(qiáng)迫。而且絕大部分用戶(hù)的生產(chǎn)計(jì)劃早就已經(jīng)安排好了，這涉及到原材料、貨物的進(jìn)出口，人員的管理……不可能根據(jù)日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)的電價(jià)波動(dòng)來(lái)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃安排?！?
近兩年，由于電力短缺問(wèn)題出現(xiàn)頻率增加，公眾也對(duì)于需求側(cè)響應(yīng)、有序用電這樣的詞語(yǔ)更加熟知。對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，大用戶(hù)更好在調(diào)度上進(jìn)行負(fù)荷管理，因此虛擬電廠(chǎng)的聚合對(duì)象更適用于那些難以直接調(diào)度的零散小微資源。
“但目前我國(guó)的電價(jià)水平總體比較低，中小型用戶(hù)對(duì)于電價(jià)的敏感度更低，因此幾乎不存在為了需求側(cè)響應(yīng)那點(diǎn)收益，主動(dòng)降低負(fù)荷的可能性。”一家電力數(shù)字化企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)《能源》雜志記者說(shuō)。
用戶(hù)側(cè)（主動(dòng)的）負(fù)荷管理潛力大，從某種意義上這是此前對(duì)于虛擬電廠(chǎng)的一個(gè)重要“誤解”。
“虛擬電廠(chǎng)的核心優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力不僅是聚合可調(diào)節(jié)負(fù)荷，更應(yīng)該是如何讓用戶(hù)“無(wú)感”的接受調(diào)度，還可以通過(guò)對(duì)于分散的發(fā)電資源進(jìn)行整合達(dá)到精準(zhǔn)控制的效果。誠(chéng)然，精準(zhǔn)的控制用電負(fù)荷確實(shí)比較難，但技術(shù)上是可以實(shí)現(xiàn)的。如何引導(dǎo)用戶(hù)是關(guān)鍵，電價(jià)機(jī)制和市場(chǎng)規(guī)則應(yīng)引導(dǎo)用戶(hù)參與市場(chǎng)交易的積極性、主動(dòng)性，真正能夠把用戶(hù)側(cè)可調(diào)節(jié)資源深度挖掘出來(lái)，共同促進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展?！眳强瓶≌f(shuō)。
如果說(shuō)“夸大”了用戶(hù)側(cè)負(fù)荷管理的潛力只是一個(gè)“美麗的誤會(huì)”，那么某些對(duì)虛擬電廠(chǎng)技術(shù)理解上、操作上的缺陷則很可能引發(fā)更危險(xiǎn)的連鎖反應(yīng)。
5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步是虛擬電廠(chǎng)發(fā)展的重要基石，而從另一個(gè)方面看，通信、監(jiān)控技術(shù)的成熟、穩(wěn)定與否，對(duì)于虛擬電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，也是事關(guān)生死的大事。
《能源》雜志記者在走訪(fǎng)時(shí)了解到，虛擬電廠(chǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)信息報(bào)錯(cuò)、通信不暢并非罕見(jiàn)?！疤摂M電廠(chǎng)接入電網(wǎng)運(yùn)行有兩個(gè)主要接口，用戶(hù)用電設(shè)備—虛擬電廠(chǎng)管控平臺(tái)，管控平臺(tái)—電網(wǎng)調(diào)度?！鄙鲜鰳I(yè)內(nèi)人士說(shuō)，“但是各類(lèi)設(shè)備的通信規(guī)約很不一致，導(dǎo)致虛擬電廠(chǎng)管控平臺(tái)被迫要調(diào)整規(guī)約或者其他方式去適應(yīng)不同類(lèi)型設(shè)備的接入，造成建設(shè)成本的增加，后者與電網(wǎng)的接口也是一樣的?！?
在這一過(guò)程中，誰(shuí)也無(wú)法保障不會(huì)出現(xiàn)故障。如果問(wèn)題較小，可能會(huì)迅速排查解決；但也有可能影響到虛擬電廠(chǎng)的正常交易，產(chǎn)生不必要的損失。
更為重要的是網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題?！案黝?lèi)設(shè)備接入虛擬電廠(chǎng)管控平臺(tái)后，實(shí)際上通信網(wǎng)絡(luò)上就形成了大通路，如果管控平臺(tái)遭到攻擊，完全有可能竊取所有用戶(hù)的信息。同時(shí)由于大家都連一起了，如果用戶(hù)A被攻擊，完全有可能向上攻擊到平臺(tái)，進(jìn)而通過(guò)平臺(tái)攻擊到其他用戶(hù)?！?
而且虛擬電廠(chǎng)管控平臺(tái)與電網(wǎng)調(diào)度通信系統(tǒng)鏈接，如果沒(méi)有按照規(guī)范做好隔離防護(hù)，可能會(huì)形成安全隱患。“這也是電網(wǎng)對(duì)于虛擬電廠(chǎng)接入調(diào)度意愿低的一個(gè)原因。目前來(lái)看，如果虛擬電廠(chǎng)接入電網(wǎng)，就必須按照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的總體原則，結(jié)合國(guó)家信息安全等級(jí)保護(hù)規(guī)定的相關(guān)要求，規(guī)劃虛擬電廠(chǎng)管控平臺(tái)二次系統(tǒng)安全防護(hù)的策略，部署安全防護(hù)的有關(guān)措施，建立安全防護(hù)體系，消除網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)?！敝槿耸客嘎墩f(shuō)。
現(xiàn)實(shí)的桎梏
在實(shí)際運(yùn)行中，虛擬電廠(chǎng)所面臨的技術(shù)細(xì)節(jié)難題遠(yuǎn)比上文提到的要多。例如在接入樓宇空調(diào)資源的時(shí)候，就有虛擬電廠(chǎng)發(fā)現(xiàn)空調(diào)數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多，如果樓宇自身缺乏能源管理系統(tǒng)，依靠虛擬電廠(chǎng)來(lái)進(jìn)行控制，不僅成本高，而且很難對(duì)空調(diào)進(jìn)行精準(zhǔn)控制。
“安全問(wèn)題不是哪一方努力就可以解決的，歸根結(jié)底也要依托技術(shù)的進(jìn)步。技術(shù)細(xì)節(jié)的完善也會(huì)隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展、用戶(hù)認(rèn)知有所改變。虛擬電廠(chǎng)能不能盈利，是決定了其規(guī)模大小的關(guān)鍵。而市場(chǎng)規(guī)則的設(shè)計(jì)，是能夠解決相當(dāng)大一部分問(wèn)題的?！?
據(jù)國(guó)網(wǎng)能源研究院虛擬電廠(chǎng)攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)統(tǒng)計(jì)，截至目前，僅河北、上海、山東、浙江、河南等省份開(kāi)展了試點(diǎn)建設(shè)，總?cè)萘考s300萬(wàn)千瓦。多數(shù)虛擬電廠(chǎng)僅以邀約、投標(biāo)等方式參與政策性需求響應(yīng)，盈利來(lái)源依賴(lài)于政府部門(mén)的專(zhuān)項(xiàng)費(fèi)用補(bǔ)貼。
從政策層面看，國(guó)家政策鼓勵(lì)虛擬電廠(chǎng)盡快參與電力市場(chǎng)交易。
2022年初，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出：“引導(dǎo)用戶(hù)側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源、儲(chǔ)能、分布式能源、新能源汽車(chē)等新型市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易，充分激發(fā)和釋放用戶(hù)側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力”。此后，國(guó)家能源局又發(fā)布了《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見(jiàn)稿）》，提出“推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易?！?
即便是拋開(kāi)具體市場(chǎng)規(guī)則對(duì)虛擬電廠(chǎng)規(guī)則設(shè)定上的不足，宏觀上看我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)本身也是大幅度落后于虛擬電廠(chǎng)需求的。
虛擬電廠(chǎng)本身具有發(fā)電、負(fù)荷雙重屬性，而現(xiàn)在多數(shù)省份電力現(xiàn)貨市場(chǎng)為發(fā)電側(cè)單邊市場(chǎng)，虛擬電廠(chǎng)無(wú)法參與或只能以?xún)r(jià)格接受者參與，無(wú)法體現(xiàn)虛擬電廠(chǎng)靈活調(diào)節(jié)價(jià)值。在參與中長(zhǎng)期、容量補(bǔ)償（市場(chǎng)）方面，則缺少相關(guān)機(jī)制。
除了削峰填谷的需求側(cè)響應(yīng)，從國(guó)外經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，虛擬電廠(chǎng)的最大價(jià)值在輔助服務(wù)市場(chǎng)。但我國(guó)目前輔助服務(wù)市場(chǎng)不僅規(guī)模小，品種也不多。我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)交易品種以調(diào)峰為主，部分區(qū)域或省份開(kāi)展調(diào)頻和備用輔助服務(wù)，缺少電壓支撐、黑啟動(dòng)、爬坡、調(diào)峰容量等輔助服務(wù)品種。
“市場(chǎng)交易規(guī)則的完善，對(duì)虛擬電廠(chǎng)的刺激是很直觀的?！鄙鲜鲭娋W(wǎng)人士說(shuō)，“比如虛擬電廠(chǎng)可以參與電能量市場(chǎng)、也可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，選擇更多了。而且一旦交易品種更加豐富，虛擬電廠(chǎng)可以更好地定制化技術(shù)需求，這樣實(shí)際上是節(jié)約成本的行為?！?
還是以國(guó)外經(jīng)驗(yàn)為例，美國(guó)虛擬電廠(chǎng)參與市場(chǎng)交易的形式在各州都不盡相同。PJM市場(chǎng)允許虛擬電廠(chǎng)參與容量市場(chǎng)、日前市場(chǎng)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)，加州將日前市場(chǎng)從15分鐘報(bào)價(jià)縮短到5分鐘，以鼓勵(lì)虛擬電廠(chǎng)等靈活性資源參與。
“不同的市場(chǎng)、交易品種，風(fēng)險(xiǎn)收益也是不同的，技術(shù)需求也是不同的，聚合商的類(lèi)型也不一樣。有些市場(chǎng)可能以獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商為主，有些是電網(wǎng)、售電公司、發(fā)電企業(yè)?，F(xiàn)在的情況是：沒(méi)有成熟、完善、明確的市場(chǎng)規(guī)則，各種類(lèi)型的聚合商一窩蜂跑進(jìn)來(lái)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干不了或者干了就虧損。”
局限里突圍
盡管存在諸多的困難和挑戰(zhàn)，但虛擬電廠(chǎng)無(wú)疑還會(huì)是未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。
傳統(tǒng)的“發(fā)輸配用”單一向電力系統(tǒng)已經(jīng)被徹底打破，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”多元統(tǒng)一的電力系統(tǒng)模式正在逐漸形成。而在雙碳目標(biāo)和能源改革的推動(dòng)下，分散的可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能更大規(guī)模地接入電網(wǎng)是一種必然趨勢(shì)。
無(wú)論是技術(shù)還是體制，傳統(tǒng)市場(chǎng)和調(diào)度都無(wú)法適應(yīng)更加復(fù)雜的電力系統(tǒng)，虛擬電廠(chǎng)是一種把“復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化”的解決方案。
事實(shí)上，中國(guó)為數(shù)不多的虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目在運(yùn)行過(guò)程中，不僅發(fā)現(xiàn)了許多潛在的障礙，也探索出了許多在當(dāng)前限制條件下最大限度發(fā)揮價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。
華能浙江虛擬電廠(chǎng)在安防設(shè)計(jì)、調(diào)度安全接入、安全防護(hù)體系建設(shè)上狠下功夫，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)接受調(diào)度指令的突破，在接入發(fā)用電資源種類(lèi)方面也是極為豐富，包含了儲(chǔ)能、充換電站、分布式發(fā)電等，后續(xù)還將加入分布式光伏發(fā)電等多類(lèi)型資源。
今年春節(jié)期間，國(guó)網(wǎng)(山東)電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)有限公司與濱州、菏澤供電公司合作，作為聚合商，以充換電站以及分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目為虛擬電廠(chǎng)，參與了山東電網(wǎng)填谷需求側(cè)響應(yīng)，加強(qiáng)了新能源消納。
Vehicle-to-grid，也即（V2G）正在成為虛擬電廠(chǎng)技術(shù)中備受關(guān)注的一個(gè)分支。技術(shù)上來(lái)說(shuō)，V2G相當(dāng)于將動(dòng)力電池作為一個(gè)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，將大量電動(dòng)汽車(chē)電池作為儲(chǔ)能源。在電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)，吸納電能，在電網(wǎng)負(fù)荷高時(shí)釋放電能。
盡管由于電池壽命限制、硬件制約、電網(wǎng)安全等問(wèn)題，V2G算的上是虛擬電廠(chǎng)中的冷門(mén)但很有潛力的分支。但國(guó)家對(duì)V2G也進(jìn)行了政策支持。2022年1月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等十部門(mén)印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)保障能力的實(shí)施意見(jiàn)》，提到：“要充分發(fā)揮動(dòng)力電池的儲(chǔ)能特性，探索推廣有序充電、V2G等形式，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的協(xié)同互動(dòng)?！?
2023年1月，浙江省發(fā)展和改革委員會(huì)、浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化廳、浙江省科學(xué)技術(shù)廳聯(lián)合發(fā)布了《浙江省加快新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》，該文件也明確提出探索新能源汽車(chē)與智能電網(wǎng)（V2G）高效聯(lián)動(dòng)，開(kāi)展光儲(chǔ)充放一體化試點(diǎn)。
據(jù)光大證券測(cè)算，2030 年，我國(guó)V2G市場(chǎng)空間將達(dá)到1052億元。
類(lèi)似V2G這樣的潛在商業(yè)模式在虛擬電廠(chǎng)技術(shù)的加持下還有很多。它們大多還靜待著技術(shù)、市場(chǎng)、政策方面的逐漸完善。
“實(shí)際上除了負(fù)荷側(cè)的資源可以調(diào)用，發(fā)電資源也可以調(diào)用。例如在傳統(tǒng)的新能源大發(fā)時(shí)間段，風(fēng)光發(fā)電單元現(xiàn)貨電價(jià)極低，甚至還有可能負(fù)電價(jià)。通過(guò)虛擬電廠(chǎng)的資源聚合功能，可以根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格情況主動(dòng)的調(diào)整發(fā)電曲線(xiàn)?！眳强瓶≌f(shuō)，“我們接下來(lái)要做的事情就是完善現(xiàn)有的虛擬電廠(chǎng)技術(shù)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，然后在不同的市場(chǎng)規(guī)則場(chǎng)景中運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，形成完整的商業(yè)模式。”
