中國儲能網(wǎng)訊：
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引言
伴隨著極端天氣頻發(fā)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不斷遭遇挑戰(zhàn)。2025年夏季，美國東部地區(qū)遭受了極端熱浪侵襲，紐約、華盛頓、費城等地最高氣溫接近40度[1]。作為東部地區(qū)主要電網(wǎng)運營方之一的PJM，于6月24日觀測到了近161吉瓦的峰值負荷，逼近其歷史最高記錄165吉瓦[2]。幸運的是，此次熱浪雖來勢洶洶，但并未造成大規(guī)模停電事故。
在此次PJM電網(wǎng)轄區(qū)的極端熱浪中，虛擬電廠為電網(wǎng)平穩(wěn)運行提供了關(guān)鍵支持。例如，虛擬電廠聚合商EnergyHub在6月24號負荷高峰期，通過調(diào)度超過一百萬臺設(shè)備，合計削減了900兆瓦峰值負荷，并將近3.5吉瓦時的電量轉(zhuǎn)移出高峰用電時段。此外，Sunrun和Uplight兩家聚合商也分別通過居民側(cè)儲能和可調(diào)節(jié)負荷，各自削減了340兆瓦和350兆瓦的尖峰負荷[3]。虛擬電廠的實踐表明，其有效緩解了電網(wǎng)峰值壓力，充分展示了分布式資源聚合在應(yīng)對極端氣候挑戰(zhàn)、提升電力系統(tǒng)韌性中的戰(zhàn)略價值。
除應(yīng)對極端天氣之外，虛擬電廠作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，已在國內(nèi)外獲得了廣泛認可?！蛾P(guān)于加快推進虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2025〕 357號，以下簡稱“357號文”）作為具有里程碑意義的政策文件，不僅規(guī)范了虛擬電廠的定義和定位，更進一步強調(diào)了虛擬電廠的多維價值及其多元商業(yè)模式創(chuàng)新，為行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展指出了關(guān)鍵方向。
357號文同時明確了虛擬電廠的功能定位：“虛擬電廠對增強電力保供能力、促進新能源消納”等方面具有重要作用。類似的表述在其它國家的相關(guān)政策中亦有體現(xiàn)。然而，放眼全球，虛擬電廠的商業(yè)化發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)，其保供、促消納等能力尚未完全轉(zhuǎn)化為可持續(xù)、可復(fù)制的發(fā)展路徑。許多項目仍依賴專項資金支持；而常態(tài)化、市場化的運營機制尚待完善，亟需建立一套將虛擬電廠多元價值與其收益能力直接掛鉤的系統(tǒng)性政策體系。
當(dāng)前，盡管虛擬電廠作為新興主體在相關(guān)政策制定和市場參與中仍處于不斷探索和演進的階段，但也出現(xiàn)了一些值得參考的前沿案例。例如，2022年的市場調(diào)查顯示，加州虛擬電廠項目已占全美市場份額近四分之一[4]，其部分經(jīng)驗有著借鑒價值。本文將以加州為實例，解析其相關(guān)政策如何鼓勵虛擬電廠在保供和新能源消納等多元場景下釋放更大價值。
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激活虛擬電廠的保供能力
根據(jù)美國能源部（DOE）的分析，容量價值占虛擬電廠所提供價值的七成，也將成為其未來主要收益來源之一[5]。對于高比例可再生能源的電力系統(tǒng)而言，充裕的容量對于系統(tǒng)安全和韌性至關(guān)重要；但未來隨著可再生能源滲透率的不斷提高，火電的利用小時數(shù)將不斷降低，容量成本將持續(xù)升高。若傳導(dǎo)到用戶側(cè)，則會推高用電價格。相比之下，虛擬電廠以聚合分布式資源的方式，能夠靈活、高效地滿足高峰負荷需求，在提升系統(tǒng)可靠性的同時，實現(xiàn)成本最優(yōu)化。
例如，美國能源部的另一篇報告指出，虛擬電廠在作為容量資源時展現(xiàn)出較傳統(tǒng)電力設(shè)施更高的經(jīng)濟性。滿足400兆瓦容量需求時，虛擬電廠的年化成本約為43美元/千瓦，僅為尖峰氣電站的99美元/千瓦的一半不到[6]。當(dāng)然，中美在供應(yīng)鏈、市場環(huán)境、以及相關(guān)政策上存在顯著差異，因而具體成本比較還需結(jié)合實際情況加以分析。
從實際操作層面，虛擬電廠的容量價值以及收入保障，需依賴完整的規(guī)劃流程與績效支付。以加利福尼亞州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）為例：
1. 規(guī)劃：資源充裕度分析及綜合資源規(guī)劃
加州CAISO每年開展資源充裕度分析（Resource Adequacy Assessment），結(jié)合負荷預(yù)測、氣象、發(fā)電等數(shù)據(jù)，對未來一年中每個小時的資源充裕度開展建模分析，并將全域的資源充裕度目標(biāo)分解至各個負荷區(qū)。
隨后，各負荷區(qū)內(nèi)的供電企業(yè)在綜合資源規(guī)劃（Integrated Resource Planning, IRP） 中，根據(jù)分解目標(biāo)規(guī)劃下一年度所需采購的容量資源。值得注意的是，考慮到供電企業(yè)采用傳統(tǒng)發(fā)電資源滿足資源充裕度的慣性，監(jiān)管部門要求供電企業(yè)在規(guī)劃制定時，必須優(yōu)先考慮到能效和包括虛擬電廠在內(nèi)的需求側(cè)資源[7]。綜合資源規(guī)劃經(jīng)加州監(jiān)管部門（California Public Utilities Commission，CPUC）批準(zhǔn)后，容量資源便可通過雙邊合同的方式直接采購，容量資源相應(yīng)從供電企業(yè)獲得年度/月度容量補償。
該規(guī)劃流程通過明確分解目標(biāo)、強制能效和需求側(cè)優(yōu)先，并引入常態(tài)化采購機制，有效為各類容量資源創(chuàng)造了直接的市場激勵和穩(wěn)定的收益預(yù)期。尤其是將虛擬電廠等需求側(cè)資源納入容量采購范疇，不僅暢通了其市場參與路徑，也顯著降低了制度性慣性阻力，為新型容量資源更好地承擔(dān)保障責(zé)任和獲得合理收益打下堅實基礎(chǔ)。
2. 實際調(diào)用和績效支付
為確保容量資源的可靠性，CAISO要求資源在其承諾的可用時段內(nèi)，必須在日前和實時電能量市場中提交投標(biāo)。一旦中標(biāo)并被調(diào)度，該資源需按照合約容量及時履約交付義務(wù)。實際履約情況也會直接影響容量資源的經(jīng)濟回報：若電能量市場中的投標(biāo)低于合約容量，相關(guān)資源需要按比例繳納違約金。上述機制確保容量資源的可靠性與市場激勵高度掛鉤，有效提升虛擬電廠和其它資源的保供能力。
簡而言之，以上流程可以分為四步：
1）通過資源充足性規(guī)劃明確各負荷區(qū)每小時的容量需求[8]。
2）通過年度滾動的競爭性容量補償機制，為虛擬電廠、儲能、火電站等多元容量資源打造公平競爭的平臺以及穩(wěn)定、可預(yù)測的需求[9]。
3）中標(biāo)的容量資源需在目標(biāo)時段內(nèi)（如夏季高峰時期的下午4-9點，即加州一天中凈負荷爬坡最高的時段）參與日前市場及實時市場。該目標(biāo)時段通常按季度或月份設(shè)定，并集中在資源充足性規(guī)劃預(yù)測的系統(tǒng)高風(fēng)險時段，而非全年的每一小時。
4） 調(diào)度后根據(jù)調(diào)度實際履約表現(xiàn)與中標(biāo)容量的差值進行考核，并據(jù)此調(diào)整容量補償。
除了將虛擬電廠納入加州的綜合資源規(guī)劃以及容量采購框架，加州自2022年以來還推出了專門針對需求側(cè)的電網(wǎng)支持項目（Demand Side Grid Support, DSGS）。該項目鼓勵商業(yè)和居民用戶利用電池儲能、備用發(fā)電和能耗調(diào)節(jié)，經(jīng)虛擬電廠聚合后，在每年五月至十月電網(wǎng)高峰期或極端氣候事件時，通過減少用電或向電網(wǎng)回送儲存電力，輔助電網(wǎng)穩(wěn)定運行并降低停電風(fēng)險。參與者可獲得有競爭力的經(jīng)濟獎勵，項目規(guī)模已達500兆瓦以上，累計逾26萬用戶參與。
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利用虛擬電廠緩解配網(wǎng)消納難題
目前，分布式可再生能源的消納已成為亟需破解的難題。其中，配電網(wǎng)的承載能力是影響分布式能源接入電網(wǎng)的主要瓶頸之一。我國現(xiàn)行《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評估導(dǎo)則》（DL/T 2041-2019），通過評估反向負載率、電流，電壓偏差，以及諧波含量等指標(biāo)，將評估區(qū)域的承載力劃分為綠色、黃色、以及紅色[10]。據(jù)統(tǒng)計，截至2024年12月初，已有11省超450個地區(qū)被劃為分布式光伏“紅區(qū)”，超出可承載范圍的項目的審批被全面暫停[11]。
現(xiàn)階段，可承載范圍的確定主要依據(jù)配電網(wǎng)最大承壓能力，只要一年中任何時刻存在超出承載上限的可能，即會放緩甚至停止分布式電源接入審批。新增分布式電源項目須等待配電側(cè)擴容后才可繼續(xù)接入。
虛擬電廠則可以通過數(shù)字化手段升級分布式資源的響應(yīng)能力，使其成為可觀、可測、可調(diào)、可控的靈活資源，與儲能、可調(diào)節(jié)負荷協(xié)同，實現(xiàn)最大化自發(fā)自用。具體而言，對分布式資源實施智能控制，不僅能緩解高峰期余電上網(wǎng)對配電側(cè)的壓力，更能提升配網(wǎng)資源利用效率，促進更多分布式能源項目的安全接網(wǎng)。
圖1：采用余電上網(wǎng)曲線前后的分布式電源發(fā)電容量及配電承載力對比[12]
加州在2024年出臺了一項新規(guī)定，引入了分布式資源余電上網(wǎng)曲線（Limited Generation Profiles, LGP）[13]。該規(guī)定允許在不進行配電網(wǎng)擴容的情況下，通過配置儲能、電氣化、可控限制發(fā)電等方式預(yù)先規(guī)定新接入分布式電源余電上網(wǎng)的曲線，確保其回送電量始終控制在配電網(wǎng)承載能力范圍之內(nèi)。
此外，配電網(wǎng)的承載力并非不變的。其大小不僅取決于配電側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施，還受到當(dāng)前負荷水平等運行條件影響。負荷增加時，配電網(wǎng)能吸收更多分布式資源的電力，因而承載能力也隨之提升。實際承載力會隨著季節(jié)、甚至更短時段的負荷、可再生能源出力等多種因素而波動。為更好地適應(yīng)這種季節(jié)性和時段性的變化，新規(guī)定允許合規(guī)分布式電源根據(jù)季節(jié)（或月度）使用智能逆變器靈活調(diào)整余電上網(wǎng)曲線，在承載力更高的時段提高余電上網(wǎng)的回送量，而非簡單地“一刀切”禁止新項目接網(wǎng)。
這一規(guī)定無疑為虛擬電廠的運營和創(chuàng)新提供了更廣闊的空間。余電上網(wǎng)曲線的調(diào)節(jié)，不僅僅可以通過簡單的棄電方式實現(xiàn)，更可以借助虛擬電廠對用戶側(cè)分布式資源的智能調(diào)配、負荷彈性、電氣化協(xié)同和能效升級等多元措施，在用戶端高效利用無法回送至電網(wǎng)的電量。例如，虛擬電廠可以通過整合儲能設(shè)備、電動汽車充放電，從而提升自發(fā)自用的比例，最大化系統(tǒng)整體價值。
類似的做法在智能電網(wǎng)領(lǐng)域并不陌生，不過目前主要集中在工業(yè)園區(qū)以及源網(wǎng)荷儲一體化等試點和科技項目中，尚未在更廣泛層面實現(xiàn)常態(tài)化推廣。而余電上網(wǎng)曲線的機制可以為消納“紅區(qū)”等分布式資源接網(wǎng)受限的地區(qū)提供了可行且高效的解決方案。不僅可以在一定程度上規(guī)避配電側(cè)容量瓶頸的限制，還能進一步促進分布式資源規(guī)?；l(fā)展和高質(zhì)量接入。
從政策上來說，若要將余電上網(wǎng)曲線以及靈活接網(wǎng)更廣泛地應(yīng)用于各地，可以考慮以下幾點：
1. 在《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》（國能發(fā)新能規(guī)〔2025〕 7號）中，對于“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”的用戶，允許采用余電上網(wǎng)曲線的方式靈活接入電網(wǎng)。
2. 推動建立并完善動態(tài)配網(wǎng)承載力發(fā)布機制。參照《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2024〕 187號）中，在“系統(tǒng)開展新能源接網(wǎng)影響分析，評估配電網(wǎng)承載能力，建立可承載新能源規(guī)模的發(fā)布和預(yù)警機制”的基礎(chǔ)上，進一步鼓勵電網(wǎng)公司公開季度甚至月度動態(tài)承載力數(shù)值，提高并網(wǎng)過程透明度、便利度。
3. 通過更廣泛的分布式電源靈活接網(wǎng)政策，依托虛擬電廠或能源綜合管理服務(wù)公司，在配電側(cè)緊張時段最大化用戶側(cè)的自發(fā)自用比例，為可再生能源的深度消納釋放更大空間。
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結(jié)語
虛擬電廠已成為全球電力行業(yè)創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型的重要課題，受到各國政府、研究機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。盡管理論和市場預(yù)期層面賦予了虛擬電廠廣泛的價值——包括保供、消納、靈活調(diào)度等多元場景——但其大規(guī)模落地仍依賴創(chuàng)新且可持續(xù)的政策支持。不同國家和地區(qū)虛擬電廠的政策選擇仍在深入迭代，商業(yè)模式和激勵機制尚待完善。
本文以加州為案例，梳理了虛擬電廠在保供及新能源消納方面的實踐經(jīng)驗。為激活其保供能力，需將虛擬電廠明確納入容量資源的整體規(guī)劃和采購流程，通過容量市場及補償機制為其創(chuàng)造穩(wěn)定、可預(yù)期的收益。與此同時，應(yīng)加強績效考核與市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，激勵高質(zhì)量虛擬電廠持續(xù)向系統(tǒng)提供可靠容量資源。
另外，應(yīng)系統(tǒng)推動分布式電源余電上網(wǎng)曲線優(yōu)化和靈活接網(wǎng)政策的全面實施，鼓勵電網(wǎng)企業(yè)發(fā)布各地接入承載力的動態(tài)信息，提升接網(wǎng)透明度和靈活性。同時，考慮推動虛擬電廠與能源綜合服務(wù)公司等多方深度協(xié)同，強化用戶側(cè)智能化能源管理，持續(xù)提升分布式電源的深度消納能力。
