中國儲能網訊：
一、起源：1997年，歐洲
20世紀90年代，歐洲研究機構開始探索將分布式能源進行集中管理和優(yōu)化的可能性，1997 年，經濟學家西蒙?阿韋布赫（Shimon Awerbuch）博士首次提出虛擬電廠相關概念（virtual utility），他在《虛擬公共設施：新興產業(yè)的描述、技術及競爭力》一書中將其定義為：
“受市場驅動的獨立實體間靈活合作，且能夠為消費者提供所需的高效電能服務而不必擁有相應的資產?！?
主張創(chuàng)建小型系統(tǒng)以利用分布式能源資源（DERs）的優(yōu)勢。
20世紀90年代至21世紀初，歐洲逐漸開始在實驗室開展虛擬電廠研究，通過試驗驗證虛擬電廠在提高能源利用效率、減少排放等方面的潛力。
二、虛擬電廠的發(fā)展階段
（一）邀約型階段
在這個階段，由于沒有電力市場，虛擬電廠的發(fā)展主要依賴政府部門或調度機構的牽頭組織。聚合商將分布式能源、可控負荷、儲能系統(tǒng)等資源整合起來，完成邀約、響應和激勵流程。
（二）市場型階段
在這個階段，聚合商以類似于實體電廠的模式參與市場獲得收益，包括在電能現(xiàn)貨市場，聚合分布式能源出售電能，以及參與輔助服務市場。當前包括浙江省交易中心在內的平臺已經支持虛擬電廠運營主體開展注冊，并申請參與市場。
在市場型階段，邀約型模式仍然存在。
（三）跨空間自主調度型階段
虛擬電廠形成了 “虛擬電力系統(tǒng)”，既包含可調負荷、儲能和分布式能源等基礎資源，也包含由這些基礎資源整合而成的微網、局域能源互聯(lián)網。例如，特斯拉公司的Autobidder。
三、國外發(fā)展
（一）2000 年，歐洲：從分布式電源管理到AI
歐洲在 2000 年左右大規(guī)模建設分布式能源項目，在此背景下虛擬電廠技術和實踐快速發(fā)展，歐洲多國日益興起以中小型分布式發(fā)電管理為主要目標的 VPP 研究項目。
2000年，全球首個虛擬電廠項目VFCPP誕生，德國、荷蘭、西班牙等 5 國 11 家公司共同建設，項目覆蓋 31 個居民燃料電池熱電聯(lián)產 (CHP) 系統(tǒng)。
之后，大型項目紛紛落成：
2005年，英、法等 8 國 20 家機構啟動了 FENIX 項目，為接下來虛擬電廠的設計奠定了框架基礎。隨后，丹麥、波蘭、比利時等國家也開展了虛擬電廠項目的嘗試，先后在虛擬電廠中引入電動汽車充電站平臺、氧化還原電池、鋰電池、光伏電站、風電場、小型水電站等資源，虛擬電廠規(guī)模逐漸擴大。
2008 年，西門子開始為德國公用事業(yè)公司 RWE Deutschland AG 開展虛擬電廠試點項目。
2009年，Edison項目在丹麥的Bornholm島進行，評估智能管理在電動汽車充放電中的影響，以及在高滲透風能系統(tǒng)中的項目管理。
2012年，挪威國家電力公司 Statkraft 在德國建立了第一個商業(yè)化虛擬發(fā)電廠，并向英國提供 1GW 靈活燃氣發(fā)電，標志著歐洲的虛擬電廠產業(yè)全面進入商業(yè)化階段。
2013年，德國Next Kraftwerke 公司研發(fā)的虛擬電廠NextPool 開始為德國 4 大輸電網運營商（TSO）提供控制儲備服務，進一步推動了虛擬電廠在德國的發(fā)展。
2024年，虛擬電廠進入AI時代。歐洲虛擬電廠企業(yè) Green Voltis 宣布成功完成天使輪融資，金額近千萬美元。此次融資將主要用于 AI 虛擬電廠的技術創(chuàng)新和市場拓展。
（二）2005年，美國：從需求響應到商業(yè)創(chuàng)新
2005 年，美國頒發(fā)《能源政策法案》，將需求響應上升到國家發(fā)展層面，逐步建立了完善的需求響應管理系統(tǒng)，為美國虛擬電廠項目在負荷側管理領域的落地奠定了基礎。
2016 年，美國紐約州 Con Edison 公司啟動美國首個虛擬電廠CEVPP計劃，項目斥資 1500 萬美元為布魯克林和皇后區(qū)的約 300戶家庭配備太陽能電池板和鋰離子電池儲能系統(tǒng)，并接入虛擬電廠。
2017 年至今，美國佛蒙特州、紐約州、德克薩斯州及加利福尼亞州的公共事業(yè)公司相繼開展虛擬電廠計劃，邀請負荷側業(yè)主參與接入虛擬電廠項目并給予補償費用。
2021年，特斯拉開展了虛擬電廠的測試，成為“跨空間自主調度型階段”虛擬電廠的典型代表。依托自身的大型儲能系統(tǒng)、家庭光儲一體、電動汽車充電網絡等優(yōu)勢，探索新的商業(yè)模式，在美國德州落地的Autobidder項目，作為特斯拉新能源產業(yè)生態(tài)的樞紐，可以在車輛、電池、光伏設備等特斯拉生態(tài)系統(tǒng)、甚至電網中自動調度能源電力，以實現(xiàn)高效的資源分配和最大的商業(yè)效益。
（三）2011年，日本：示范工程到市場
2011-2014年，日本在橫濱、豐田、京阪奈學研、北九州建立了四個智慧能源城市示范工程，開始測試需求響應（DR）技術的可靠性和經濟性。
2015年6月，日本政府出臺“日本再興戰(zhàn)略（2015）”，首次明確提出推廣虛擬電廠（VPP）政策。
2016年4月，《能源革新戰(zhàn)略》進一步提出了推動VPP技術開發(fā)的示范項目計劃（2016-2020），政府補助金額從2016年度的26.5億日元提高到2020年度的70億日元，并計劃到2020年實現(xiàn)VPP商業(yè)化目標。
2017年，被稱為日本的“DR元年”。4月，日本負瓦特市場正式啟動，DR響應電量在電力批發(fā)市場（JEPX）上市交易。
2017-2020年，日本VPP技術研發(fā)取得了長足的進步和成效，包括驗證了50兆瓦以上虛擬電廠技術的可靠性，加快了DR響應時間的技術開發(fā)，并開發(fā)了電動汽車車載蓄電池群的調控技術。
2020年，日本啟動了容量市場，這一市場將成為DR的主戰(zhàn)場，對DR資源的基本要求是參與交易的最小單位1000千瓦，響應時間3個小時，持續(xù)時間3個小時，每年發(fā)起12次。
2021年，日本計劃開啟供需調節(jié)市場，系統(tǒng)運營商的調節(jié)電源公開競價將平移到這一市場，目前正在完善一次、二次和三次調節(jié)服務產品的基本要件。
2021、2025、2030年，預計VPP/DR收入總額將分別達到75億、365億和730億日元。
2030年：日本計劃虛擬電廠裝機容量達到37.7GW，VPP/DR投資總和達730億日元，重點資源集中在住宅、辦公大樓、工廠、商業(yè)設施、公共事業(yè)和電動汽車等六大領域，以“光伏+儲能”為主要形式。
（四）2019年，澳大利亞：虛擬電廠參與市場運行
2019年7月，澳大利亞能源市場運營中心AEMO發(fā)布了虛擬電廠試點運行實施方案、市場主體準入條件及注冊文件，正式啟動試點運行，并開始受理市場主體的注冊申請。
2019年9月，特斯拉作為首批市場主體之一，注冊參與了虛擬電廠試點運行。
2020年2月，AGL VPP注冊成為虛擬電廠市場主體。
2021年6月，為期兩年的虛擬電廠參與電力市場試點運行結束。在這兩年間，共有7家虛擬電廠市場主體注冊參與。
2023年，AEMO發(fā)布了虛擬電廠參與批發(fā)電力市場的指引。
三、中國發(fā)展：從學術、政策、示范項目到市場運行
（一）2002 年至今：國內學術領域近十年開展了大量研究
虛擬電廠概念進入中國，一開始必然在學術領域，知網上可以檢索到第一篇虛擬電廠為主題的論文是：河北省將建“虛擬調峰電廠”[J].電力需求側管理,2002,(04):13.，可見早在2002年國內已經有了相關研究甚至是實踐。文獻摘要如下：
平臺據新華社信息記者從近日召開的河北省電力需求側管理新聞發(fā)布暨工作會議上了解到的，河北省將通過科學的電力管理，在一兩年內，以不足常規(guī)電廠1/10的投資建起一座虛擬的“100萬千瓦的調峰電廠”。高峰不夠用，低谷用不了，是長期困擾河北省生產生活用電的難題……
文獻描述已經與現(xiàn)在國內虛擬電廠概念類似。
截止到2024年11月，知網上以虛擬電廠為主題的文獻共有2102 篇，從2014年起，也就是十年前，虛擬電廠主題發(fā)文量開始迅速上升。
內容涉及需求響應、電動汽車、電網調度等領域。
華北電力大學、上海交通大學、東南大學是最大的研究機構。
（二）2015年：需求響應模式的建立
2015年，江蘇省發(fā)布《江蘇省電力需求響應實施細則》，以負荷側需求響應緩解電力供需矛盾，削減尖峰負荷。隨后，上海等地區(qū)率先在需求影響領域開展了試點，可以說是國內虛擬電廠的雛形，需求響應模式在全國普遍展開。在浙江，需求響應曾經通過網上國網普及到了居民側。
（三）2015至今：政策推動
2015年，《關于促進智能電網發(fā)展的指導意見》（發(fā)改運行〔2015〕1518號）指出，依托虛擬電廠等重點領域的商業(yè)模式創(chuàng)新。
2021年，國務院在《2030年前碳達峰行動方案》中提出，引導虛擬電廠參與新型電力系統(tǒng)靈活調節(jié)。
2022年，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》發(fā)布，要推動儲能設施、虛擬電廠、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與電力輔助服務。
各地政府也紛紛出臺相關政策，鼓勵虛擬電廠的建設和發(fā)展。如《成都市虛擬電廠建設實施方案 (2023 - 2025 年)》提出構建 “1+2+N” 城市級虛擬電廠一體化發(fā)展格局。2022年6月23日：山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》，為目前國內首份省級虛擬電廠運營管理文件。2023年6月：廣東省發(fā)改委和省能源局發(fā)布了《廣東省促進新型儲能電站發(fā)展若干措施》，提出在廣州和深圳等地開展虛擬電廠試點。2023年7月：深圳市光明區(qū)發(fā)布了《深圳市光明區(qū)關于支持新型儲能產業(yè)加快發(fā)展的若干措施(征求意見稿)》，提出對改造接入虛擬電廠的本地新型儲能項目給予資助。
2024年7月，《加快構建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》（發(fā)改能源〔2024〕1128號）將“建設一批虛擬電廠”作為行動內容。
（四）2017 至今：技術試點項目落地
國家電網、南方電網等大型電力企業(yè)紛紛加大對虛擬電廠項目的投入和研發(fā)力度。隨著信息技術、通信技術的不斷進步，虛擬電廠的關鍵技術，如協(xié)調控制技術、智能計量技術以及信息通信技術等取得了重要突破。
2017年，上海建成世界首個商業(yè)建筑虛擬電廠——黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程。
2019年，國網冀北公司建設了泛在電力物聯(lián)網虛擬電廠示范工程，為虛擬電廠的技術驗證和應用模式探索提供了實踐平臺。
2022年，深圳市建成超大型城市虛擬電廠管理平臺。
至此，包括浙江、山西、廣東、寧夏等地，投資方包括國網、南網、粵能、華能、華電、浙能、朗新、國電南自、風行測控、萬幫能源、原力能源、國能日新等的多個虛擬電廠項目在陸續(xù)開展，涉及工業(yè)、商業(yè)、居民等不同類型的用戶，虛擬電廠的應用場景不斷豐富，清單見我之前發(fā)過的國內實踐：
（五）2018 年至今：標準體系完善
2018 年，IEC 首批 VPP 國際標準立項；IEC SC8B WG4 VPP 工作組成立。
2023 年10月，我國研究院主導制定的首個虛擬電廠國際標準 ——《IEC TS 63189 - 1：2023 虛擬電廠 - 第一部分：架構與功能要求》由國際電工委員會（IEC）正式發(fā)布，該標準首次提出了虛擬電廠的統(tǒng)一術語定義、技術要求和控制架構，為世界各國開展虛擬電廠規(guī)劃、設計、建設和驗收提供重要技術參考。
2024年7月24日：國家標準《虛擬電廠管理規(guī)范》發(fā)布，將于2025年2月1日起正式實施，學習筆記見本號歷史文章。
2024年8月28日：《虛擬電廠資源配置與評估技術規(guī)范》國家標準發(fā)布，將于2025年2月1日起正式實施，為虛擬電廠的資源配置和評估提供了明確的技術指導，學習筆記見本號歷史文章。
（六）2021年，虛擬電廠參與市場調節(jié)
2021年12月21日，國家層面確定虛擬電廠參與市場規(guī)則：《電力輔助服務管理辦法》（國能發(fā)監(jiān)管規(guī)〔2021〕61號）指出，電力用戶可與虛擬電廠簽訂委托代理協(xié)議，參與電力輔助服務。
多個地方政府開始密集出臺虛擬電廠參與市場相關政策，如廣州市工信局發(fā)布《廣州市虛擬電廠實施細則》，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》等。
2022年5月20日，首次項目獲益，部署于國電投深圳能源的虛擬電廠通過試驗獲利，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。
2023年4月，各地陸續(xù)開展虛擬電廠注冊和公示。山西省能源局公示了第二批虛擬電廠建設試點項目，共計6個項目，兩批試點項目合計達到10個，顯示了該省在虛擬電廠建設方面的持續(xù)加速。2024年7月，浙江2家虛擬電廠、2家輔助服務聚合商入市注冊公示。2024年10月，山東電力交易中心對東方電子股份有限公司等2家虛擬電廠注冊信息進行了完整性校驗，予以公示。
2023年11月，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發(fā)《關于進一步加快電力現(xiàn)貨市場建設工作的通知》，提出推動儲能、虛擬電廠、負荷聚合商等新型主體在削峰填谷、優(yōu)化電能質量等方面發(fā)揮積極作用。山西、山東省內電力交易規(guī)則明確虛擬電廠可以參與電力現(xiàn)貨市場。
2024年11月4日，廣東省能源局、國家能源局南方監(jiān)管局發(fā)布關于印發(fā)《廣東省虛擬電廠參與電力市場交易實施方案》的通知，對虛擬電廠參與電力市場的注冊管理、交易機制、準入條件、交易種類、以及組織管理等，做出了詳細的規(guī)定。
虛擬電廠的裝機容量持續(xù)擴大，越來越多的企業(yè)參與到虛擬電廠的建設和運營中。上市公司如國能日新、天合光能、四方股份等紛紛加大在虛擬電廠領域的投入力度，推動了虛擬電廠技術的不斷創(chuàng)新和應用模式的不斷完善。
本文對虛擬電廠的起源和國內外發(fā)展階段、關鍵節(jié)點進行了梳理分析，接下來將開展虛擬電廠架構、發(fā)展存在的問題和趨勢開展討論，感謝關注。
