虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點業(yè)態(tài)，在新型能源體系構(gòu)建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中具有重要價值，國網(wǎng)能源研究院立足國家戰(zhàn)略部署，瞄準研究前沿，成立“虛擬電廠攻關(guān)研究團隊”，梳理國內(nèi)外相關(guān)情況，就發(fā)展前景、核心技術(shù)、商業(yè)模式等關(guān)鍵問題思考總結(jié)，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務(wù)虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實現(xiàn)健康快速發(fā)展。

——國網(wǎng)能源研究院原副院長 蔣莉萍

劉小聰 譚清坤 吳瀟雨

鄭海峰 賈躍龍 吳鵬 時慶

國網(wǎng)能源研究院 虛擬電廠攻關(guān)研究團隊

虛擬電廠利用先進信息通信和監(jiān)測控制技術(shù)，將海量分布式新能源、儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等進行聚合和優(yōu)化調(diào)度，從而參與電力市場運行，可以有效緩解系統(tǒng)供需矛盾、提升系統(tǒng)靈活性、促進新能源消納。發(fā)展虛擬電廠對保障電力系統(tǒng)安全運行和推動構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。

國外虛擬電廠發(fā)展起步早并已實現(xiàn)商業(yè)化，我國虛擬電廠發(fā)展目前仍處試點探索階段，吸收借鑒國外先進經(jīng)驗對促進我國虛擬電廠發(fā)展具有重要價值。

國外先進經(jīng)驗

國外的虛擬電廠實踐各具特色，但都與當?shù)刭Y源特性和電網(wǎng)發(fā)展面臨的問題高度相關(guān)，如：歐洲虛擬電廠發(fā)展是在清潔能源轉(zhuǎn)型背景下，以分布式電源、儲能資源的整合為主，主要針對實現(xiàn)分布式電源可靠并網(wǎng)和電力市場運營；美國虛擬電廠在需求響應(yīng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，聚焦負荷資源的聚合調(diào)配，側(cè)重于用戶側(cè)柔性負荷的主動響應(yīng)以提升電網(wǎng)運行穩(wěn)定性?？傮w來看，國外虛擬電廠在政策法規(guī)、市場機制、技術(shù)手段等方面普遍相對成熟完善。

政策法規(guī)明確虛擬電廠“合法身份”，并營造良好發(fā)展環(huán)境。

國外典型國家普遍出臺了針對需求響應(yīng)聚合商、虛擬電廠等概念的法規(guī)，明確了聚合商的定義和參與市場的規(guī)則，為虛擬電廠聚合能源資源提供法律保障，同時還設(shè)置了其他直接或間接促進虛擬電廠發(fā)展的條款。

歐盟：2012年首次在法律上將“聚合商”定義為負荷管理服務(wù)提供商（2012/27/EU，第2條第45款），后在歐盟法規(guī)（EU/2019/943）和指令（EU/2019/944）中給出了聚合商的定義，闡明了其參與市場的機會。

德國：能源法案中明確了聚合商的定義，德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局行業(yè)指導(dǎo)方針（BNetzA AZ.BK6-17-046）定義了聚合商的市場定位和規(guī)則。特別是《可再生能源法》明確規(guī)定，所有100千瓦以上可再生能源發(fā)電項目必須參與電力市場交易銷售，促使分布式可再生能源項目傾向于選擇交由虛擬電廠運營。

美國：《能源政策法案》將需求響應(yīng)上升到國家發(fā)展層面，F(xiàn)ERC 719、745、755等法令對需求響應(yīng)參與市場交易和電力平衡做出相關(guān)規(guī)定，F(xiàn)ERC 2222號令允許分布式能源（DER）聚合商在區(qū)域性批發(fā)電力市場中參與競爭。

成熟市場機制作“沃土”，培育多元主體和多樣化商業(yè)模式。

依賴于成熟的電力市場機制，典型國家的虛擬電廠可參與電能量、輔助服務(wù)、容量等多個市場，其主體地位明確、交易規(guī)則健全，并由此構(gòu)建了完備的商業(yè)模式和市場生態(tài)鏈。目前歐洲虛擬電廠主要通過參與電力交易來獲取收益，美國則主要通過提供輔助服務(wù)來獲取收益。

德國：虛擬電廠運營商有獨立運營商、大型電力公司、設(shè)備制造商三種，構(gòu)建了靈活的可再生能源市場機制，允許虛擬電廠參與長期和現(xiàn)貨電力交易市場以及平衡市場，并為聚合商提供了充分的自由。值得一提的是，德國在現(xiàn)貨市場中設(shè)計了平衡組機制，在這種“小平衡保電網(wǎng)大平衡”的框架下，虛擬電廠成為市場參與者/平衡組降低偏差、避免不平衡費的重要手段，提升了對能源聚合服務(wù)的需求。

美國：虛擬電廠的建設(shè)和運營主體包括配售電電力公司和獨立第三方虛擬電廠公司，參與方包括電力公司、第三方聚合商、居民和工商業(yè)用戶等。參與市場的形式各州不同，如：PJM市場允許虛擬電廠參與容量市場并優(yōu)先出清，加州將日前市場從15分鐘報價縮短到5分鐘，以鼓勵虛擬電廠等靈活性資源參與。虛擬電廠商業(yè)模式主要基于社區(qū)（用戶），通過社區(qū)、工商業(yè)區(qū)等形式實現(xiàn)用戶側(cè)光伏、儲能設(shè)施、電動汽車等能源匯集，為電網(wǎng)提供服務(wù)。

英國：由獨立虛擬電廠運營商推動開發(fā)虛擬電廠項目，建立了分別基于電網(wǎng)公司、社區(qū)（用戶）、發(fā)電企業(yè)的商業(yè)模式。其中，基于電網(wǎng)公司的平臺模式由政府監(jiān)管、電網(wǎng)運營商參與共建，主要是為負荷側(cè)靈活性資源提供交易平臺，以降低電網(wǎng)運營和升級改造成本；基于社區(qū)（用戶）的商業(yè)模式側(cè)重挖掘用戶間電能互補潛力，增加平衡服務(wù)方面潛在盈利；基于發(fā)電企業(yè)的模式主要是解決聚合資源的整體優(yōu)化協(xié)調(diào)控制的問題。

先進技術(shù)作“引擎”，支撐資源高效聚合配置和效益最大化。

國外虛擬電廠服務(wù)商普遍應(yīng)用先進數(shù)字化平臺并擁有優(yōu)化調(diào)控算法等核心技術(shù)，實現(xiàn)對各類聚合資源的智能監(jiān)測、管理和調(diào)度。最具代表性的分別是德國的Next-Kraftwerke，特斯拉的Autobidder。

德國：Next-Kraftwerke通過其NEMOCS平臺，聚合熱電聯(lián)產(chǎn)機組、水電站、新能源電站、負荷等4200臺設(shè)備，規(guī)模超過280萬千瓦。該平臺使用基于大數(shù)據(jù)的智能算法，使可再生能源發(fā)電機組和工業(yè)用戶更加靈活、快速的響應(yīng)價格信號。

美國：Tesla Autobidder平臺可以在車輛、電池、光伏設(shè)備、電網(wǎng)構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)中，根據(jù)價格信號、功率預(yù)測等自動調(diào)度，以實現(xiàn)高效的資源分配和最大化的商業(yè)效益，為虛擬電廠實現(xiàn)精準預(yù)測、快速調(diào)度、智慧響應(yīng)功能。

我國虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀與國外的比較分析

我國虛擬電廠處于研究和示范為主的起步探索階段，已有江蘇、冀北、上海、浙江、天津、深圳等地結(jié)合區(qū)域特點開展了虛擬電廠的試點應(yīng)用，其中江蘇虛擬電廠可提供快速可中斷的負荷控制服務(wù)；上海虛擬電廠建設(shè)以聚合商場、樓宇等需求響應(yīng)為主，積極推進負荷集成商為主體運營的商業(yè)運營模式；冀北虛擬電廠提出了“云管邊端”技術(shù)架構(gòu)，并將虛擬電廠納入電力輔助服務(wù)范圍；深圳成立了國內(nèi)首個城市級虛擬電廠管理中心，以負荷型、儲能型資源聚合為主。

綜合分析，我國虛擬電廠兼具歐美的特點，從發(fā)展背景和能源結(jié)構(gòu)看，我國虛擬電廠與歐洲較為接近，基于能源轉(zhuǎn)型深入推進、清潔低碳發(fā)展步伐加快的大背景，但歐洲的新能源比例要高于我國；從市場機制看，我國與美國較為接近，運營模式以需求響應(yīng)為主，但我國目前還處于政府引導(dǎo)、電網(wǎng)實施的階段。

在政策法規(guī)層面，虛擬電廠支持政策相繼出臺，頂層法規(guī)框架、政策細則有待加強。

國家層面，頂層設(shè)計規(guī)劃加速落地，《2030年前碳達峰行動方案》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《國家發(fā)展改革委、國家能源局關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》等綜合性政策從不同方面提出要引導(dǎo)虛擬電廠等多種資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

地方層面，廣東、山東、陜西等省份出臺了虛擬電廠專項文件，或在需求響應(yīng)政策文件中對虛擬電廠提出了要求。

但相較國外在立法層面給予支持的政策力度，我國虛擬電廠尚缺少國家立法層面的頂層設(shè)計，國家層面的政策細則也有待出臺，從而進一步明確虛擬電廠和相關(guān)參與主體的明確定位、職責劃分，并對虛擬電廠的定義、分類等基礎(chǔ)概念進行規(guī)范，保障虛擬電廠規(guī)范發(fā)展。

在市場機制層面，逐步推動虛擬電廠參與市場交易，交易機制有待完善，商業(yè)模式有待創(chuàng)新。

我國當前正處于加速推進電力市場化建設(shè)進程中，虛擬電廠主要參與輔助服務(wù)市場。近期發(fā)布的《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》明確提出推動虛擬電廠等新興市場主體參與交易，華北、山東、上海等省份也建立了虛擬電廠參與調(diào)峰、調(diào)頻機制，江蘇等地則已將聚合儲能的綜合能源服務(wù)商納入調(diào)頻資源。

但總體來看，虛擬電廠參與電力市場交易機制尚處于起步階段，交易規(guī)則、交易品種設(shè)計不健全，如：華北僅僅允許虛擬電廠根據(jù)日前發(fā)電預(yù)計劃在出清價格最高時段提供調(diào)峰服務(wù)；上海將虛擬電廠單獨劃分，不與火電提供的深度調(diào)峰共同報價出清。多數(shù)虛擬電廠僅以邀約、投標等方式參與政策性需求響應(yīng)，盈利來源依賴于政府部門的專項費用補貼，市場規(guī)模相對較小、盈利方式單一，同時還存在一定的準入門檻限制，導(dǎo)致運營商、用戶參與度低。

未來需進一步健全市場化機制，倡導(dǎo)建立公平規(guī)范的運營環(huán)境，在建設(shè)初期同步探索針對能源聚合服務(wù)的激勵機制，培育多類型負荷聚合商，并拓展能源聚合服務(wù)的范圍和場景，豐富交易品種，促進商業(yè)模式創(chuàng)新，營造良性發(fā)展生態(tài)圈。

在技術(shù)支撐層面，智能化水平不斷提升，技術(shù)標準體系有待健全，核心技術(shù)有待突破。

各省虛擬電廠實踐在智慧管控平臺方面也有積極的探索，如：江蘇依托大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)、需求響應(yīng)業(yè)務(wù)支撐平臺、大規(guī)?？照{(diào)有序削峰系統(tǒng)構(gòu)建虛擬電廠管理平臺；上海創(chuàng)新應(yīng)用信息物理系統(tǒng)，通過實時監(jiān)控、自動執(zhí)行指令、自動優(yōu)化升級策略提升樓宇響應(yīng)的“智慧”的程度；冀北虛擬電廠提出了“云管邊端”技術(shù)架構(gòu)，研發(fā)了基于公網(wǎng)云的智能管控平臺，但由于各省的平臺依托不同的發(fā)展基礎(chǔ)和目標，聚合平臺功能各異，缺乏統(tǒng)一標準與接口，導(dǎo)致數(shù)據(jù)交互壁壘高，信息傳輸實時性、可靠性不夠。

同時在優(yōu)化調(diào)控技術(shù)等高價值密度的集成性技術(shù)方面與先進國家相比還有差距。未來還需進一步健全虛擬電廠標準體系，建立統(tǒng)一規(guī)范的信息通信系統(tǒng)，加強關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐技術(shù)攻關(guān)，支撐虛擬電廠復(fù)雜多樣的業(yè)務(wù)場景需求。

結(jié)語

國外先進國家的經(jīng)驗表明，法規(guī)、市場和技術(shù)在不同層面對虛擬電廠的發(fā)展提供了良好的支撐。我國虛擬電廠在發(fā)展背景、運營模式等方面與歐美各有相似之處，對比歐美先進國家的經(jīng)驗，立足我國國情，未來我國虛擬電廠尚需在頂層法規(guī)框架和政策細則、市場交易機制和商業(yè)模式、技術(shù)標準體系和核心技術(shù)等方面加以改進，以推進虛擬電廠高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展，助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)和雙碳目標的實現(xiàn)。

來源：能源新媒

作者：劉小聰 譚清坤

摘錄網(wǎng)址：https://news.bjx.com.cn/html/20221202/1273568.shtml

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