在信息化與互聯(lián)網(wǎng)的時代，虛擬電廠是一個好概念和好故事。虛擬電廠將分布式電源、電力用戶、儲能、電動汽車等資源聚合起來，通過協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，既滿足用戶自身用能需求，又參與電力系統(tǒng)運行、電力市場交易，是傳統(tǒng)意義上單純的生產(chǎn)者或消費者向“產(chǎn)消者”過渡，可避免各類資源聚合前在市場上單獨運作帶來的供電不平衡、不安全風險和資源利用效率不高的問題。虛擬電廠聚合資源、優(yōu)化控制、智慧物聯(lián)的特征，深刻契合了信息時代共享交互的本質(zhì)，成為傳統(tǒng)能源行業(yè)“高位嫁接”信息通信賽道的新生力量，為重塑能源生態(tài)拓展了更大的想象空間。
但一個好故事要寫出好前景，需要在產(chǎn)業(yè)探路和市場錘煉中不斷地闖關(guān)奪隘，而有關(guān)虛擬電廠的這個故事，在中國的市場中剛剛起筆，便被諸多期盼與揣測所環(huán)繞，以致遮蔽了其真實的發(fā)展現(xiàn)狀。前沿技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局是一項長期任務(wù)，絕非朝夕之功可成就。當前，虛擬電廠的應(yīng)用仍然停留在研究示范的層面，商業(yè)模式、技術(shù)路徑、成本收益、應(yīng)用場景等諸多核心問題尚未解決。本刊記者圍繞虛擬電廠的發(fā)展專訪中國電力企業(yè)聯(lián)合會常務(wù)副理事長、黨委書記楊昆，厘清當前外界對于虛擬電廠的認識誤區(qū)，深入探討虛擬電廠在能源轉(zhuǎn)型格局中應(yīng)有的角色與定位，并以成長性眼光看待虛擬電廠的發(fā)展?jié)摿εc價值邊界。
熱度之下的冷思考
虛擬電廠這一概念提出已有十余年，近期突然火爆出圈，其背后固然不乏資本市場炒作因素，卻也真實暴露了當前困擾能源電力發(fā)展的痛點。
“虛擬電廠近期受到社會廣泛關(guān)注，主要有兩方面的原因，一是虛擬電廠是緩解高峰時期電力供需矛盾的一種有效手段，二是各地加大了對虛擬電廠的重視程度。”楊昆表示。
今年迎峰度夏期間，持續(xù)干旱高溫天氣導致各地用電需求攀升，同時降水不足導致水電出力受限，四川、上海、浙江等地面臨緊張嚴峻的電力供應(yīng)形勢。虛擬電廠能夠在供電緊張時通過調(diào)配電源、用戶、儲能側(cè)資源，一定程度地起到削峰填谷作用，緩解用電高峰電力供需矛盾。今年初，能源主管部門發(fā)布了《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，明確鼓勵開展各類虛擬電廠項目示范應(yīng)用。北京、天津、上海等10余省市也相繼發(fā)布“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃及碳達峰實施方案，均對發(fā)展虛擬電廠提出明確要求。
楊昆表示，虛擬電廠的興起，一定程度上反映了當前我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足、保供壓力大等問題。近年來新能源持續(xù)快速發(fā)展，但其固有的隨機性、波動性、間歇性特征，使其接入電力系統(tǒng)比例漸高后，增加了系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力；另外，一些地方受來水、溫度等氣象方面的影響，用電形勢緊張。
我國調(diào)節(jié)電源比重低，抽水蓄能、調(diào)峰氣電等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)電源裝機占比一直維持在6%左右，遠低于西班牙、德國、美國等國家；煤電機組受價格機制的影響，調(diào)峰潛力挖掘受到限制。當前，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以適應(yīng)更大規(guī)模新能源發(fā)展需要，迫切需要有機整合源、網(wǎng)、荷、儲各類調(diào)節(jié)資源，完善政策機制，為系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行提供支撐。
在電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力不斷加劇的局面下，傳統(tǒng)火電、燃氣機組、抽水蓄能、新型儲能等同步發(fā)力，但相對于以上更加成熟、更具確定性的調(diào)節(jié)手段，布局虛擬電廠，仍然有其無可替代的戰(zhàn)略意義和長遠價值。
楊昆表示，發(fā)展虛擬電廠，一是能夠使系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源更加豐富多元。傳統(tǒng)的抽水蓄能、靈活煤電、燃氣機組、新型儲能等調(diào)節(jié)手段主要在電源側(cè)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國可控負荷規(guī)模在5000萬千瓦以上，用戶側(cè)儲能規(guī)模超過100萬千瓦，電動汽車保有量接近1000萬輛，并且這些資源還在快速發(fā)展期。虛擬電廠可充分聚合各環(huán)節(jié)資源，為系統(tǒng)提供更豐富的調(diào)節(jié)手段。二是能夠為分布式能源規(guī)?；锰峁┘夹g(shù)支撐。我國分布式能源以分布式光伏為主。截至2021年底，我國分布式光伏裝機達到1.1億千瓦，約占全部并網(wǎng)光伏的三分之一。由于分布式新能源直接并入配電網(wǎng)，難以通過常規(guī)手段來調(diào)控。采用虛擬電廠技術(shù)可精細管控大量分布式能源，使其對外作為一個整體，為其參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)市場，以及為其參與電能量市場創(chuàng)造了技術(shù)條件。三是能夠降低系統(tǒng)運行成本。據(jù)測算，若通過新建火電機組、抽水蓄能或新型儲能設(shè)施等手段實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足全國5%的峰值負荷（全年累計不足50小時）需要投資4000億元。比較而言，建一座虛擬電廠的成本僅為興建實體電廠的1/7～1/5。通過虛擬電廠以代價更低的方式實現(xiàn)電力平衡，有利于構(gòu)建智能高效的新型電力系統(tǒng)。
立足當前發(fā)展階段理解虛擬電廠
虛擬電廠一夜爆火源于當前的能源供需之痛和系統(tǒng)調(diào)節(jié)之難。但虛擬電廠這味藥究竟能緩幾分痛、解幾分難，需要業(yè)內(nèi)理性分析和冷靜思考，正視虛擬電廠技術(shù)的“能”與“不能”。
作為一個特殊的電廠，虛擬電廠對外表現(xiàn)為一個可控電源，能夠參與電網(wǎng)運行和電力市場交易。既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，又可作為“負電廠”通過負荷側(cè)響應(yīng)削減系統(tǒng)尖峰負荷。“比如在高溫天氣電網(wǎng)供電緊張的時候，虛擬電廠將聚合負荷的地鐵空調(diào)上升1～2攝氏度，在沒有影響到乘客乘坐體驗的情況下，減少了用電需求，然后從電網(wǎng)獲得輔助服務(wù)補償；或者將聚合電源的分布式能源、儲能設(shè)施在用電高峰時向電網(wǎng)送電，取得高峰時高電價收益。因此，從這個角度看，虛擬電廠可在一定程度上解決局部缺電矛盾。”楊昆說，“但是，也要正視虛擬電廠的功能，不能過分夸大虛擬電廠的作用，虛擬電廠主要解決的是電力調(diào)節(jié)的問題，并不能增加電力總供給，無法從根本上解決電力短缺問題。如果電力出現(xiàn)硬缺口時，虛擬電廠的削峰作用顯著弱化，必須建設(shè)可靠電源項目滿足電力供需平衡。今年三季度，四川由于長時間高溫、干旱，水電出力不足，電力缺口比較大，這是不能靠虛擬電廠來完全解決的。如深圳近期成立的虛擬電廠管理中心，已接入分布式儲能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商達14家，接入電源的容量達到87萬千瓦，但它首先要滿足自身的用電需求，能夠參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的容量還是比較低的。”
楊昆指出，虛擬電廠的發(fā)展定位與我國的發(fā)展階段不無關(guān)系。我國用電還將在一定時期內(nèi)持續(xù)增長，部分地區(qū)電力供需還會不時出現(xiàn)硬缺口問題。因此，現(xiàn)階段我國培育和發(fā)展虛擬電廠，應(yīng)重點定位于增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。
從全球范圍來看，虛擬電廠的理論和實踐在歐美發(fā)達國家發(fā)展較為成熟，并呈現(xiàn)出多元化的商業(yè)模式和技術(shù)路徑。歐洲的德國、英國、法國、丹麥等國家發(fā)展虛擬電廠的主要目標是實現(xiàn)分布式能源的可靠并網(wǎng)和優(yōu)化電力市場運行，針對的主要是“源”。如德國法律規(guī)定可再生能源發(fā)電項目必須參與市場交易才允許并網(wǎng)，因此眾多分布式項目多選擇委托虛擬電廠運營商來運營；英國的虛擬電廠項目已超過32個，總?cè)萘窟_600多萬千瓦，其中聚合可再生能源發(fā)電的項目容量占到一半以上；美國的虛擬電廠主要基于需求響應(yīng)發(fā)展而來，針對的主要是“荷”，因此以可控負荷為主，目前規(guī)模已超過3000萬千瓦，占尖峰負荷的4%以上。同時也兼顧分布式能源的管理利用；亞太地區(qū)的澳大利亞和日本電力市場較為成熟，隨著可再生能源的發(fā)展，兩國也在探索通過虛擬電廠的方式來提升電力供應(yīng)可靠性和經(jīng)濟性。
楊昆表示，虛擬電廠之所以在發(fā)達國家具有一定的實踐應(yīng)用，主要還是因為這些國家用電需求基本飽和，電力供需基本平衡，在這個前提下，虛擬電廠的調(diào)節(jié)作用相對突出。
積能蓄力方能行穩(wěn)致遠
早在“十三五”時期，我國就已經(jīng)開展了虛擬電廠試點工作，部署了多個虛擬電廠項目，取得了大量經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。目前，國內(nèi)多家電力企業(yè)在積極推進虛擬電廠項目應(yīng)用。但從整體上看，我國虛擬電廠仍處于發(fā)展初期，政策機制不夠健全，項目以研究示范為主。
“目前，我國虛擬電廠的盈利主要有三種模式。其一是提供輔助服務(wù)，獲取輔助服務(wù)補償收益。如大唐公司在河北的某虛擬電廠項目，2021年一個供暖期實現(xiàn)了調(diào)峰收益50余萬元。其二是借助峰谷電價價差參與電能量市場獲利。如國家電投公司在深圳的某虛擬電廠項目通過參與廣東電力現(xiàn)貨市場，連續(xù)2個月實現(xiàn)售電盈利提升超過200%。其三是為用戶提供用能優(yōu)化方案，降本增效，獲取服務(wù)費用，主要出現(xiàn)在一些民營企業(yè)運營的虛擬電廠項目。”楊昆說。
但即便存在以上盈利空間，在輔助服務(wù)市場受限于發(fā)電側(cè)、現(xiàn)貨市場機制尚未成熟健全、優(yōu)化用能效果并不顯著的現(xiàn)階段，虛擬電廠無法形成穩(wěn)定、合理的投資收益，也因此難以實現(xiàn)規(guī)?；?、商業(yè)化發(fā)展。
楊昆認為，從企業(yè)已有的實踐來看，目前有關(guān)虛擬電廠的市場規(guī)則、技術(shù)標準和產(chǎn)業(yè)政策等方面都有待進一步完善，以便為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供明確的依據(jù)。從資源角度來看，資源功能定位不合理，對于虛擬電廠資源提供的服務(wù)類型、響應(yīng)速度、響應(yīng)頻率、商業(yè)模式等內(nèi)容尚未明確；從技術(shù)角度來看，包括高級量測體系、邊緣網(wǎng)關(guān)、運行優(yōu)化決策方法以及相應(yīng)的系統(tǒng)性運營支撐平臺等配套軟硬件技術(shù)建設(shè)滯后，也未形成相關(guān)技術(shù)標準；從管理角度來看，各方參與積極性不足，虛擬電廠運行相關(guān)方的合作機制和市場機制尚未確立，虛擬電廠作為新興主體獨立參與市場的準入條件還不明確。
作為行業(yè)中最具有“未來感”的新技術(shù)之一，虛擬電廠的發(fā)展，需要政策機制的多方發(fā)力。
為推進虛擬電廠大范圍應(yīng)用，楊昆提出了四方面建議：一是要完善行業(yè)標準，明確技術(shù)規(guī)范；二是要將虛擬電廠等新興市場主體發(fā)展納入到國家、地方電力發(fā)展規(guī)劃中，并出臺相關(guān)激勵和保障政策；三是積極引導虛擬電廠參與調(diào)峰輔助服務(wù)，并隨著市場機制的不斷完善逐步引入有針對性的交易品種；四是深化試點示范，培育適合我國國情的虛擬電廠商業(yè)模式。
對于新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的成長而言，苦練內(nèi)功、警惕捧殺、厚積薄發(fā)，才是符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的長久之計。從能源電力行業(yè)發(fā)展實踐看，我國新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與政策的大力扶持密不可分，但新能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)取得突破、成本快速下降，實現(xiàn)風電光伏平價上網(wǎng)和市場化交易，才是其高質(zhì)量發(fā)展的根本所在。“隨著分布式電源、電動汽車、儲能、微電網(wǎng)的快速發(fā)展，虛擬電廠的資源聚合方式將使得傳統(tǒng)的商業(yè)、工廠，乃至普通的居民用戶，都能參與到虛擬電廠的價值創(chuàng)造中，成為構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要形式。而伴隨著我國電力市場建設(shè)的日趨完善，虛擬電廠作為新的市場主體，未來將有機會參與到需求響應(yīng)、調(diào)峰、備用、容量補償?shù)日{(diào)節(jié)市場，以及中長期和現(xiàn)貨等電能量市場中，聚沙成塔，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)‘雙碳’目標提供有力支撐。”楊昆說。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年10期，作者系本刊記者
