隨著新能源滲透率在供需兩側(cè)的快速提高，電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡調(diào)節(jié)難度加大，電力系統(tǒng)“雙高”“雙隨機(jī)”特征明顯，亟需開(kāi)拓新的調(diào)節(jié)資源對(duì)新型電力系統(tǒng)提供支撐，虛擬電廠作為極具經(jīng)濟(jì)性的調(diào)節(jié)手段，其成本只有火電的12%~15%，受到了國(guó)家、地方與市場(chǎng)的高度重視。2021年10月，在國(guó)務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中提出了需求響應(yīng)要在2030年前達(dá)到尖峰負(fù)荷5%以上的目標(biāo)。2022年1月29日，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中鼓勵(lì)開(kāi)展工業(yè)可調(diào)節(jié)負(fù)荷、樓宇空調(diào)負(fù)荷、大數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)與電網(wǎng)（V2G）能量互動(dòng)等各類資源聚合的虛擬電廠示范。另外，全國(guó)十余省區(qū)已經(jīng)出臺(tái)明確的虛擬電廠或需求響應(yīng)運(yùn)行指導(dǎo)細(xì)則。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2025年、2030年虛擬電廠投資規(guī)模將分別達(dá)到718億元、998億元，運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到932.19億元、1283.10億元。
虛擬電廠的價(jià)值
虛擬電廠對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)有很高的綜合價(jià)值。新型電力系統(tǒng)的重要支柱包括新能源、能源物聯(lián)網(wǎng)、分布式能源、V2G和電碳?xì)涞?，虛擬電廠可以通過(guò)智能通信與聚合將它們有效連接起來(lái)，具體包括：在電網(wǎng)側(cè)，提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)，緩解電網(wǎng)阻塞，延緩設(shè)備升級(jí)，服務(wù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行；在發(fā)電側(cè)，促進(jìn)新能源消納，加強(qiáng)分布式能源管理，協(xié)調(diào)區(qū)域能源優(yōu)化；在用戶側(cè)，協(xié)助用戶參與電力市場(chǎng)并獲利，提供能效管理服務(wù)、應(yīng)急電源服務(wù)、分布式能源服務(wù)等；其他方面，加速電力市場(chǎng)多元化轉(zhuǎn)型、競(jìng)爭(zhēng)，幫助電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，便利電力系統(tǒng)的監(jiān)管，促進(jìn)5G、區(qū)塊鏈、云計(jì)算等數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)狀
我國(guó)華南、華北、華東、華中地區(qū)均有典型虛擬電廠項(xiàng)目落地，但總體上都處于試點(diǎn)階段?，F(xiàn)階段虛擬電廠的主要贏利模式包括參加需求響應(yīng)、輔助服務(wù)交易和現(xiàn)貨市場(chǎng)。另外，廣義上的綜合虛擬電廠可通過(guò)混合參與以上多種業(yè)務(wù)，并提供能效管理等綜合能源服務(wù)來(lái)贏利。目前國(guó)內(nèi)虛擬電廠的主流贏利模式是邀約型需求響應(yīng)和調(diào)峰，總體現(xiàn)狀如下：
市場(chǎng)層面，虛擬電廠市場(chǎng)相對(duì)割裂，不利于虛擬電廠規(guī)?；l(fā)展，具體表現(xiàn)為：一是需求響應(yīng)、輔助服務(wù)和現(xiàn)貨市場(chǎng)分別歸屬于不同的管理系統(tǒng)，客觀導(dǎo)致虛擬電廠功能單一，用戶參與虛擬電廠的渠道受限，虛擬電廠贏利能力較弱，用戶參與度不高；二是虛擬電廠市場(chǎng)通常與其他電力市場(chǎng)相對(duì)隔離，無(wú)法與其他電廠在同一平臺(tái)上共同參與新能源消納、輔助服務(wù)，并分享補(bǔ)貼費(fèi)用。另外，虛擬電廠以日前邀約為主，價(jià)格多為固定或階梯單價(jià)，運(yùn)營(yíng)商無(wú)法靈活地優(yōu)化激勵(lì)補(bǔ)償方式，發(fā)揮價(jià)格杠桿的作用。最后，虛擬電廠的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)如電力調(diào)度、預(yù)測(cè)、通信、計(jì)量等都是電網(wǎng)企業(yè)管控的領(lǐng)域，所以當(dāng)前虛擬電廠的上層設(shè)計(jì)、需求發(fā)布和宏觀運(yùn)行由兩網(wǎng)主導(dǎo)，為業(yè)內(nèi)樹(shù)立了良好的標(biāo)桿與示范，但也出現(xiàn)了電網(wǎng)既是裁判員又是運(yùn)動(dòng)員的狀態(tài)，客觀上阻礙了虛擬電廠的市場(chǎng)化進(jìn)程。
政策層面，國(guó)家層面尚未出臺(tái)針對(duì)虛擬電廠的專項(xiàng)政策，虛擬電廠的定位、發(fā)展路線和邊界較為模糊，多數(shù)試點(diǎn)項(xiàng)目需要政府與電網(wǎng)的聯(lián)合支持；各地虛擬電廠的準(zhǔn)入規(guī)則、運(yùn)行方式差異性較大，導(dǎo)致虛擬電廠建設(shè)定制化程度過(guò)高、規(guī)?；ㄔO(shè)運(yùn)營(yíng)困難，即便試點(diǎn)成功，其推廣應(yīng)用難度較大；虛擬電廠業(yè)務(wù)管理層級(jí)眾多，用戶接入虛擬電廠需要實(shí)現(xiàn)與多個(gè)運(yùn)行、管控、交易平臺(tái)的交互，客觀上增加了建設(shè)難度與運(yùn)營(yíng)成本；缺乏安全有效的智能電表數(shù)據(jù)共享、利用機(jī)制，導(dǎo)致虛擬電廠的建設(shè)者需要在用戶側(cè)重復(fù)安裝昂貴的智能計(jì)量和通信設(shè)施，造成資源的極大浪費(fèi)，并將眾多中小用戶擋在虛擬電廠的大門(mén)之外；電力統(tǒng)一大市場(chǎng)建設(shè)處于起步階段，此情況與各地虛擬電廠政策的割裂性相疊加，導(dǎo)致虛擬電廠的跨區(qū)域調(diào)度難以實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)層面，虛擬電廠平臺(tái)是虛擬電廠的中心，但分布式資源才是虛擬電廠真正的落腳點(diǎn)，不然的話，再好的數(shù)字化手段和能力也都是空中樓閣。但是，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)虛擬電廠的研究與建設(shè)通常以自上而下的方式開(kāi)展，通常以虛擬電廠平臺(tái)、優(yōu)化調(diào)度算法為主，分布式資源接入依靠定制化的方案，總體上缺乏對(duì)分布式資源精準(zhǔn)控制、便捷接入、邊緣計(jì)算等研究與實(shí)踐。另外，各地終端設(shè)備、能源聚合商、虛擬電廠管控平臺(tái)等系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議不統(tǒng)一，增加了分布式資源接入難度，提高了虛擬電廠建設(shè)成本。最后，先進(jìn)的通信、計(jì)量及控制技術(shù)都已試點(diǎn)成功，但是成套技術(shù)、運(yùn)營(yíng)模式不成熟，導(dǎo)致虛擬電廠仍然以非直控虛擬電廠為主。
發(fā)電集團(tuán)在虛擬電廠領(lǐng)域的探索
發(fā)電集團(tuán)擁有豐富的發(fā)電資源和大用戶負(fù)荷資源，具備開(kāi)展虛擬電廠業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢(shì)，能夠通過(guò)布局虛擬電廠項(xiàng)目，增強(qiáng)其在新能源市場(chǎng)的影響力，有效提高新能源利用率，將電力供應(yīng)向用戶側(cè)延伸，并優(yōu)化參與電力市場(chǎng)獲取額外收益。
大唐集團(tuán)2021年在河北南網(wǎng)建設(shè)了虛擬電廠平臺(tái)，一期接入308兆瓦容量，調(diào)節(jié)能力達(dá)到125兆瓦，項(xiàng)目投產(chǎn)前4個(gè)月幫助消納新能源2800萬(wàn)千瓦時(shí)，減少碳排放2.8萬(wàn)噸。國(guó)家電投集團(tuán)在江蘇、山東、深圳分別開(kāi)展了虛擬電廠項(xiàng)目，試點(diǎn)了“虛擬電廠+電力需求響應(yīng)”“虛擬電廠+電力輔助服務(wù)”“虛擬電廠+電力現(xiàn)貨”和“虛擬電廠+大客戶”等運(yùn)行模式。國(guó)家電投深圳能源發(fā)展有限公司部署的虛擬電廠，已通過(guò)參與廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易而獲得盈利，成為我國(guó)首個(gè)虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)贏利的案例。另外，華能集團(tuán)也建立了虛擬電廠平臺(tái)并參與了多個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，但必須看到，在虛擬電廠贏利能力薄弱的現(xiàn)實(shí)情況下，發(fā)電集團(tuán)在該領(lǐng)域還沒(méi)有全面布局。
推廣應(yīng)用虛擬電廠的相關(guān)建議
政策層面，建議完善國(guó)家層面的頂層設(shè)計(jì)，對(duì)虛擬電廠的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管、參與、數(shù)據(jù)獲取、定價(jià)機(jī)制、通信標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)估體系、補(bǔ)貼發(fā)放等關(guān)鍵問(wèn)題做出統(tǒng)籌全局的規(guī)劃，打破虛擬電廠的區(qū)域政策壁壘；推動(dòng)統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)，促進(jìn)跨空間分布式資源的調(diào)控，拓寬虛擬電廠的市場(chǎng)邊界；研究制定智能電表數(shù)據(jù)的安全高效共享機(jī)制，為虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)提供底層支持；建立統(tǒng)一的區(qū)域級(jí)調(diào)度平臺(tái)，打破割裂的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)方式，避免虛擬電廠項(xiàng)目的重復(fù)研發(fā)與建設(shè)。
市場(chǎng)機(jī)制方面，順應(yīng)電力市場(chǎng)“主輔分離”的必然趨勢(shì)，將虛擬電廠的建設(shè)運(yùn)營(yíng)與大電網(wǎng)分離，推動(dòng)其市場(chǎng)化進(jìn)程；賦予虛擬電廠與其他電廠同等市場(chǎng)主體地位，參與公平的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；鼓勵(lì)虛擬電廠從邀約型向市場(chǎng)型轉(zhuǎn)型，以價(jià)格的手段去優(yōu)化虛擬電廠的激勵(lì)措施，增加虛擬電廠對(duì)用戶的吸引力；鼓勵(lì)并培養(yǎng)能源聚合商體系，借助市場(chǎng)的力量，通過(guò)小而精的能源聚合商，開(kāi)發(fā)高度分散的分布式資源，將虛擬電廠業(yè)務(wù)快速下沉到更多的用戶。
提升虛擬電廠經(jīng)濟(jì)性方面，核心任務(wù)是拓寬虛擬電廠的贏利渠道。首先，需要建立統(tǒng)一的交易體系，幫助分布式資源自主優(yōu)化參與需求響應(yīng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)；其次，開(kāi)發(fā)虛擬電廠的碳交易市場(chǎng)和綠電交易市場(chǎng)，通過(guò)貨幣化虛擬電廠的綠色綜合效益來(lái)增加收入來(lái)源；最后，借助虛擬電廠點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的能力，鼓勵(lì)其作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與隔墻售電。
技術(shù)方面，一定要更多地關(guān)注虛擬電廠平臺(tái)建設(shè)以外的關(guān)鍵技術(shù)，補(bǔ)齊上下游關(guān)鍵技術(shù)的短板；聚焦對(duì)分布式資源的精細(xì)化評(píng)估、建模、態(tài)勢(shì)感知和控制等，以多目標(biāo)優(yōu)化的形式，在滿足電網(wǎng)需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠效益、安全性、穩(wěn)定性以及客戶用能的綜合優(yōu)化；建立統(tǒng)一的虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系、接口規(guī)范和運(yùn)行規(guī)則，完善虛擬電廠數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)安全研究，為規(guī)?；摂M電廠的發(fā)展提供底層支持；加大直控型虛擬電廠的研發(fā)力度，推動(dòng)多種形式的儲(chǔ)能，如電動(dòng)車(chē)、5G基站、獨(dú)立儲(chǔ)能等優(yōu)質(zhì)資源接入虛擬電廠并提供快速響應(yīng)能力；加快數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化虛擬電廠終端，為中小型分布式資源的接入提供便利。
