中國儲能網(wǎng)訊：
一、起源：1997年，歐洲
20世紀90年代，歐洲研究機構(gòu)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(jīng)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(chǎn)業(yè)的描述、技術及競爭力》一書中將其定義為：
“受市場驅(qū)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(chǎn)?！?
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(diào)度機構(gòu)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(nèi)的平臺已經(jīng)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(diào)度型階段
虛擬電廠形成了 “虛擬電力系統(tǒng)”，既包含可調(diào)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(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。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(chǎn) (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(gòu)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(chǎn)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(wǎng)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(cè)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(cè)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(diào)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(wǎng)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(chǎn)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(wǎng)中自動調(diào)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(jīng)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(diào)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(diào)節(jié)市場，系統(tǒng)運營商的調(diào)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(diào)節(jié)服務產(chǎn)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(jié)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(nèi)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(wǎng)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(diào)峰電廠”[J].電力需求側(cè)管理,2002,(04):13.，可見早在2002年國內(nèi)已經(jīng)有了相關研究甚至是實踐。文獻摘要如下：
平臺據(jù)新華社信息記者從近日召開的河北省電力需求側(cè)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(nèi)，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(diào)峰電廠”。高峰不夠用，低谷用不了，是長期困擾河北省生產(chǎn)生活用電的難題……
文獻描述已經(jīng)與現(xiàn)在國內(nèi)虛擬電廠概念類似。
截止到2024年11月，知網(wǎng)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(nèi)容涉及需求響應、電動汽車、電網(wǎng)調(diào)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(gòu)。
（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(cè)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(nèi)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(jīng)通過網(wǎng)上國網(wǎng)普及到了居民側(cè)。
（三）2015至今：政策推動
2015年，《關于促進智能電網(wǎng)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(diào)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(gòu)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(nèi)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(chǎn)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(gòu)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(nèi)容。
（四）2017 至今：技術試點項目落地
國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)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(diào)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(wǎng)冀北公司建設了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)、南網(wǎng)、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(nèi)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(gòu)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(gòu)，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(diào)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(nèi)首個虛擬電廠調(diào)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(zhì)量等方面發(fā)揮積極作用。山西、山東省內(nèi)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(nèi)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(gòu)、發(fā)展存在的問題和趨勢開展討論，感謝關注。
