中國儲能網訊：虛擬電廠在歐美的發(fā)展歷史已近30年，其誕生于電力現貨市場機制之后，是依附于市場的經濟組織新業(yè)態(tài)，表現出聚合商、平衡基團等多種形式，聚合的市場主體在價格驅動下主動響應系統(tǒng)需要調整發(fā)用電行為，為準確、經濟的新增調節(jié)能力奠定了制度基礎。近些年來，我國可再生能源超高速發(fā)展，已經接近或達到了原有計劃體制下系統(tǒng)承受能力的極限，調動發(fā)用兩側響應系統(tǒng)需要的電力現貨市場建設相對滯后，用戶側的調節(jié)能力釋放較少且可靠性很低，若在無市場化經濟性評價制度的前提下，繼續(xù)使用傳統(tǒng)規(guī)劃方式大規(guī)模投資調節(jié)電源則易對電價上漲構成極大壓力。此時，虛擬電廠進入我們的視野并受到高度重視，其優(yōu)勢十分明顯，可以為系統(tǒng)提供亟需的靈活性、解決新能源消納難題，但當前與虛擬電廠相適應的市場化機制依然有待完善，削弱經濟形態(tài)、逐漸有“實體化”趨勢的虛擬電廠在當下帶來了新問題。因此，以全面、客觀的辯證思維看待虛擬電廠，深入洞察其在能源體系中的角色與發(fā)展路徑具有深遠意義。
蓬勃發(fā)展的虛擬電廠
“虛擬電廠”的概念源于1997年經濟學家西蒙?阿韋布赫（Shimon Awerbuch）博士對虛擬公共設施的定義：虛擬公共設施是獨立且以市場為驅動的實體之間的一種靈活合作，這些實體不必擁有相應的資產而能夠為消費者提供其所需要的高效電能服務。歐美電力現貨市場起步較早：英國1989年建立了競爭性電力庫，PJM在1997年建立了美國第一個區(qū)域性的、基于報價的電力市場；2000年北歐四國電力市場正式開始運營，因此歐美也較早地開展了有關虛擬電廠的研究。電力現貨市場制度在歐美普及后，全球首個虛擬電廠誕生于2000年，即由德國、荷蘭等5國開展的虛擬燃料電池電廠（Virtual Fuel Cell Power Plant，VFCPP）項目，其由31個獨立的居民燃料電池熱電聯產系統(tǒng)構成；2005年，英國、法國等8個國家啟動了FENIX（Flexible Electricity Network to Integrate Expected）項目，該項目在電力運營商、電力市場以及用戶之間建立連接，實現了各機組設備的全息感知和高效調配。美國的虛擬電廠則以聚合用戶側資源為主，2016年美國Con Edison公司啟動CEVPP計劃，聚合用戶側的光伏和鋰電池儲能形成虛擬電廠，參與電網調頻，并參與批發(fā)市場和容量市場。
我國近十年來電力市場機制建設邁出了關鍵步伐，但進度尚不及行業(yè)和社會預期。長期以來，我國電力行業(yè)對于國外能物化、硬件化、主體化的技術業(yè)態(tài)十分敏感，例如智能電網、平衡基團、需求側響應等。虛擬電廠被認為是能夠支撐能源轉型的新興技術，其發(fā)展同樣受到了高度重視，某種意義上提升到了與電力現貨市場機制同等的地位。在國家政策層面，近期，國家能源局發(fā)布的《關于支持電力領域新型經營主體創(chuàng)新發(fā)展的指導意見》，明確“虛擬電廠是運用數字化、智能化等先進技術，聚合分布式電源和可調節(jié)負荷等，協同參與系統(tǒng)運行和市場交易的電力運行組織模式”，鼓勵虛擬電廠聚合分布式光伏、分散式風電、新型儲能、可調節(jié)負荷等資源，為電力系統(tǒng)提供靈活調節(jié)能力?！?030年前碳達峰行動方案》、《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》《電力需求側管理辦法（2023年版）》等多項政策，均鼓勵通過虛擬電廠充分激發(fā)和釋放用戶側靈活調節(jié)能力。各地實踐層面，2015年，在國家能源局的指導下，我國首個虛擬電廠示范項目在浙江落地，而后，江蘇、上海等各省份也先于電力市場建設，陸續(xù)開展了虛擬電廠試點。當前全國范圍內多地虛擬電廠試點已卓有成效，山西、廣東、山東、甘肅等多個開展現貨市場運行的省份均已經出臺虛擬電廠參與現貨的相關規(guī)則。虛擬電廠正迅速崛起，與以往的各類技術一樣，成為了大家業(yè)內的投資熱點和關注焦點。
從國際經驗看，不同電力現貨市場模式下虛擬電廠發(fā)展道路不同：歐洲虛擬電廠以自調度模式開展，而美國的虛擬電廠建立在需求響應和可中斷負荷的基礎之上。歐美虛擬電廠發(fā)展也有共同之處，一是虛擬電廠均是以現貨實時電價為背景形成的，是以現貨市場為基礎的二級經濟關系；二是虛擬電廠的興起源自于市場主體的自發(fā)建設，以經濟關系銜接主體行為；三是虛擬電廠并未改變系統(tǒng)可靠性規(guī)劃模式，可靠性規(guī)劃仍然考慮源、網、荷、儲等構成電力系統(tǒng)的基本元器件開展，而不將虛擬電廠這個各類資源的聚合體視為單個主體進行考慮。
回歸國內，我國虛擬電廠的發(fā)展也有其自身特點，一是以計劃模式下的峰谷電價為背景起步，更多基于目錄電價核定的峰谷價差而并非電力市場的時變價差；二是當前有將“虛擬電廠”與“源網荷儲”基本元器件并列的趨勢，虛擬電廠的作用逐步“實體”化。
藍海中的虛火
虛擬電廠在我國多點開花，不少行業(yè)研究者對其也愈加推崇，然而當前行業(yè)對于虛擬電廠的認識并不全面，在現貨市場逐步建設完善的過程中，虛擬電廠于蓬勃發(fā)展之下也逐漸顯露了一些問題，本來虛擬電廠應當是在電力現貨市場中如魚得水，但實操中卻需要大量特殊規(guī)則予以扶持，猶如藏于藍海之中的虛火。為了讓虛擬電廠更好地服務于電力市場化改革和新型電力系統(tǒng)建設，厘清四項關鍵問題尤為必要。
一是虛擬電廠不能取代基于源網荷儲基本元器件的規(guī)劃與運行方式。虛擬電廠本質上是一種通過信息技術和控制技術將分布式電源、儲能、可控負荷等聚合起來的系統(tǒng)，其本身沒有實際的發(fā)、輸、變、用等物理設備，僅為一種實際器件的“優(yōu)化組合”。源、網、荷、儲等基本器件是構成電力系統(tǒng)的物質基礎，虛擬電廠聚合的資源也是電力系統(tǒng)的源、網、荷、儲基本元器件，因此從某種程度上來說，虛擬電廠就是電力系統(tǒng)“大圈子”里頭的一個“小圈子”?！疤摂M電廠與源網荷儲器件的關系”就類似于“電力市場與源網荷儲器件的關系”，是在電力現貨市場制度基礎上的，一種個性化定制經濟制度。虛擬電廠僅能優(yōu)化存量資源、提高系統(tǒng)運行效率，但并不能改變電源或儲能本身的物理能力。因此，電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行仍應以源、網、荷、儲實體器件為基礎開展，讓電力系統(tǒng)“踏踏實實”地運轉。
雖然通過虛擬電廠的優(yōu)化的確可以更充分地發(fā)揮聚合設備的調節(jié)能力，但并不能創(chuàng)造出系統(tǒng)的“額外能力”。因此，決定電力系統(tǒng)調節(jié)能力和可靠性的是電力系統(tǒng)中的所有基本元件，而并非虛擬電廠。如果沒有源網荷儲基本元器件的合理規(guī)劃與運行，虛擬電廠將失去優(yōu)化的對象和物質基礎，成為“無本之木”。例如，從需求側入手增加可靠性，需要的是調度真正可以控制的可中斷負荷。如果由虛擬電廠將儲能和非可中斷的普通用戶聚合起來，可以實現某一時段，用戶僅通過儲能供電而不需要從大電網中購電。此時，虛擬電廠對大電網而言似乎變成了一個“可中斷負荷”，為系統(tǒng)提供了靈活性，然而這種靈活性并非來自于虛擬電廠，而是其聚合的儲能發(fā)揮了作用。因此，虛擬電廠不能與源網荷儲基本器件并列，電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行依然要以源網荷儲為基礎進行。
二是虛擬電廠不能脫離電力現貨市場而存在。電力是系統(tǒng)性商品，任何一個單位的出力都會對整個電力系統(tǒng)帶來影響，電力現貨市場實際包含了所有源網荷儲元器件的動作信息，虛擬電廠也不例外。電力實時價格形成峰谷價差，虛擬電廠才能通過靈活安排自身發(fā)用電曲線，在電能量市場中賺取價差獲利。依靠提供靈活性實現盈利的基本特質，決定了虛擬電廠技術的發(fā)展離不開電力現貨市場。
雖然當前部分地區(qū)虛擬電廠的發(fā)展是基于計劃體制下的峰谷分時電價，但分時電價并不能永遠作為虛擬電廠的避風港灣。一方面，計劃體制下的分時電價由人為劃定，并非一成不變，而是適時調整的，無法作為一種長期穩(wěn)定的機制托舉虛擬電廠發(fā)展，分時電價必然要過渡到電力現貨市場形成的真實分時電價；另一方面，當前電力現貨市場建設勢頭正盛，2024年初已有山西、廣東兩省現貨市場轉正，5個地區(qū)開展現貨連續(xù)結算；而至2025年初，現貨正式運行地區(qū)已達4個，連續(xù)結算地區(qū)已達9個，全國絕大部分地區(qū)均已開展過現貨試運行，根據國家要求，25年內全國大部分地區(qū)都要實現現貨市場連續(xù)運行。虛擬電廠融入現貨市場已為大勢所趨。
尤其是我們要注意到，當前現貨市場中的虛擬電廠享受著“特殊對待”，例如山東報量報價的虛擬電廠可以選擇不參與實時市場等。后續(xù)隨著虛擬電廠定位逐漸理順、虛擬電廠技術實現進步、市場機制不斷完善，虛擬電廠必然被取消特殊待遇，與其他經營主體一同公平參加電力現貨市場，有投資意向的主體應當將投資的經濟性評價置于電力現貨市場背景下進行。
三是虛擬電廠本質為經濟組織，而并非實體。虛擬電廠的“優(yōu)化組合”模式是一種基于財務激勵的經濟行為，其動作與否取決于市場價格信號的引導。如果能從市場中獲利，則虛擬電廠便會做出響應，反之則不會動作。經濟行為沒有實體，這也是虛擬電廠的“虛擬”特征，也正因如此，不應要求虛擬電廠必須具備像實體火電廠一樣的可靠性，當價格激勵不夠時，電力調度機構不應像對待實體火電機組一樣強行調度虛擬電廠出力，同時虛擬電廠也不應獲得相應的容量補償。
值得注意的是，虛擬電廠聚合分布式資源并響應調度信號，其自身對聚合資源的出力有一定控制權，但這種控制權不應打破當前電力系統(tǒng)傳統(tǒng)調度制度。也即響應調度指令的虛擬電廠只應聚合調度“看不見的”、無法單獨作為市場經營主體的分布式資源，能夠直接接受調度指令的單元不應納入虛擬電廠的資源聚合對象?！安恢\全局者不足謀一隅”，電力現貨市場優(yōu)化的范圍大、效果更優(yōu)，能夠作為獨立經營主體、通過自行報價進行優(yōu)化的大容量單元應當交由電力現貨市場優(yōu)化；沒有能力參加市場報價的容量較小的資源，本身無法進行優(yōu)化，此時虛擬電廠可以將其進行聚合，由專業(yè)的交易員協調各類資源，達到對小容量分布式資源優(yōu)化的結果。也只有如此，虛擬電廠才能從實質上真正增加電力系統(tǒng)靈活性。
四是虛擬電廠不能成為操縱市場的遮羞布。國家能源局《關于進一步規(guī)范電力市場交易行為有關事項的通知》等文件中明確，各經營主體原則上以市場注冊主體為單位獨立進行報價。各經營主體間不得通過口頭約定、簽訂協議等方式串通報價。虛擬電廠的運營可能涉及多個利益主體，如分布式電源所有者、儲能運營商、負荷聚合商等，在虛擬電廠對它們進行集中管理和協調的過程中，各主體之間存在密切的信息交流與共享，這有利于虛擬電廠的整體運行優(yōu)化，但也為串通報價提供了便利條件，可能會出現部分主體達成私下的價格協議，在局部形成市場力，操縱市場價格。虛擬電廠存在以“優(yōu)化組合”為幌子，在對內部資源進行“二調度”、“二交易”的同時串通報價的可能，因此虛擬電廠的發(fā)展必須與反不正當競爭和加強串謀監(jiān)管同步考慮。
回歸本源
在能源加速轉型、電力市場化改革持續(xù)推進背景下，新技術、新業(yè)態(tài)在與建設過程中的新體制銜接時難免產生新問題?；貧w虛擬電廠本源，辯證地看待虛擬電廠技術才能更好地促進其長遠發(fā)展?；诖?，我們提出以下幾方面建議。
一是建議進一步明確虛擬電廠的定義。虛擬電廠本質是一種經濟形式，其不能取代源、網、荷、儲等電力基本器件，也無法與基本器件并列。一方面，電力系統(tǒng)的規(guī)劃仍應以基本器件為基礎開展，不同地區(qū)應當根據當地經濟發(fā)展水平、負荷增長情況、地區(qū)資源稟賦等條件規(guī)劃電源、儲能、電網、用電設施的建設，而不必刻意規(guī)劃“需要建幾個、建多大的虛擬電廠”。虛擬電廠這種“經濟形式”的發(fā)展交由市場價差來激勵即可，設計好市場機制是虛擬電廠健康發(fā)展核心保障，有了市場價格的正確引導，虛擬電廠無需刻意規(guī)劃即可健康發(fā)展。另一方面，電力系統(tǒng)的可靠性也無法由虛擬電廠直接提供，而是由基本器件提供，相應的，容量補償相關機制也無需將虛擬電廠納入其中，直接按照面對基本元器件設計即可。
二是建議將現貨實時市場作為虛擬電廠發(fā)展的前置條件。一方面，電力現貨實時市場通過價格信號反映電力供需水平，有效的價格信號能為虛擬電廠技術提供生存的必要條件。因此，加速電力現貨市場建設，推進更多主體參與現貨市場，完善市場機制，增強現貨發(fā)現價格能力，才能為虛擬電廠技術發(fā)展打好基礎、鋪平道路。另一方面，若是以未開展現貨時的峰谷電價差值來作為虛擬電廠的設計基礎，十分有可能會偏離現貨市場運行后的真實峰谷價差，例如山東用戶側峰谷分時電價，峰段價格是谷段價格的3.6倍，尖峰價格是谷段價格的4.3倍，但實際現貨價格的平均峰谷差僅為2倍稍多?，F貨市場開展后峰谷價差縮小，可能導致虛擬電廠無法達到預期投資收益率，甚至虧損。因此，現貨市場未開展地區(qū)的虛擬電廠項目，應該充分考慮未來現貨價格的影響，做到投建之前合理、全面評估。
三是建議完善適應虛擬電廠經濟組織方式的市場機制。虛擬電廠的“虛擬”既體現在其為經濟形式而非實體，又體現在其地理位置上的“虛擬”，而這可能對當前市場機制帶來麻煩：虛擬電廠聚合的分布式資源地理分布可能十分遼闊，一個虛擬電廠并不能在一處實際地點被人看到，以至于如果不加限制，各個資源在電力系統(tǒng)中可能分屬不同出清節(jié)點，如不進行統(tǒng)一，可能出清多個價格。一家虛擬電廠應當作為一個單獨的經營主體參與電力市場，為避免同一經營主體控制下的資源出現不同的節(jié)點電價，應當規(guī)定虛擬電廠只能聚合位于同一節(jié)點下的分布式資源，或聚合各地資源后，在參與電力市場時應將聚合的資源分解到各個確定節(jié)點進行申報和出清。同時，市場中聚合了儲能的虛擬電廠已經初步具備做市商的性質（儲能本身不生產電能，與做市商類似，通過價差套利），其實時市場外的全部行為都有攜帶杠桿的可能。通過杠桿合理套利有利于加速各環(huán)節(jié)財務市場價格收斂于現貨價格，應在適當時機放開其他經營主體套利限制，取消超額收益回收機制，避免出現允許虛擬電廠一種主體獨享“扶持性套利”，如此將有助于維護市場公平，同時加強市場發(fā)現真實價格的能力。
四是建議健全完善對于虛擬電廠參與電力市場的監(jiān)管機制。針對虛擬電廠參與電力市場后存在的“二調度”、“二交易”的情況，需要完善相應監(jiān)管機制，防止隱藏的串通報價行為的發(fā)生?？梢钥紤]對虛擬電廠可聚合的資源進行適當限制，例如不允許跨發(fā)電集團聚合分布式資源，不允許聚合可以直接接受調度指令的資源，不允許跨售電公司聚合用戶等，并且研究虛擬電廠參與財務性市場可能存在的問題。健全完善針對虛擬電廠參與電力市場的監(jiān)管機制，合理限制其可聚合資源，對于維護電力市場秩序、促進電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關重要的意義。
在“雙碳”目標引領下，虛擬電廠成為構建新型電力系統(tǒng)的重要一環(huán)。辯證看待虛擬電廠技術在市場化背景下的優(yōu)勢與潛在的問題，給予虛擬電廠正確的定位尤為關鍵。同時，技術創(chuàng)新與市場化道路要并重，由市場篩選技術，由技術推進市場，是實現新技術健康發(fā)展和市場機制不斷完善的必然選擇。只有與電力市場進行深度融合，服從并服務于電力現貨市場機制，虛擬電廠才能實現高質量、可持續(xù)發(fā)展，全方位深層次體現其價值。
