隨著新能源滲透率在供需兩側(cè)的快速提高，電網(wǎng)實時平衡調(diào)節(jié)難度加大，電力系統(tǒng)“雙高”“雙隨機”特征明顯，亟需開拓新的調(diào)節(jié)資源對新型電力系統(tǒng)提供支撐，虛擬電廠作為極具經(jīng)濟性的調(diào)節(jié)手段，其成本只有火電的12%~15%，受到了國家、地方與市場的高度重視。2021年10月，在國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》中提出了需求響應(yīng)要在2030年前達到尖峰負荷5%以上的目標。2022年1月29日，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中鼓勵開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負荷、樓宇空調(diào)負荷、大數(shù)據(jù)中心負荷、用戶側(cè)儲能、新能源汽車與電網(wǎng)（V2G）能量互動等各類資源聚合的虛擬電廠示范。另外，全國十余省區(qū)已經(jīng)出臺明確的虛擬電廠或需求響應(yīng)運行指導(dǎo)細則。相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，2025年、2030年虛擬電廠投資規(guī)模將分別達到718億元、998億元，運營市場規(guī)模將分別達到932.19億元、1283.10億元。
虛擬電廠的價值
虛擬電廠對整個電力系統(tǒng)有很高的綜合價值。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和電碳氫等，虛擬電廠可以通過智能通信與聚合將它們有效連接起來，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，服務(wù)電網(wǎng)穩(wěn)定運行；在發(fā)電側(cè)，促進新能源消納，加強分布式能源管理，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，加速電力市場多元化轉(zhuǎn)型、競爭，幫助電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，便利電力系統(tǒng)的監(jiān)管，促進5G、區(qū)塊鏈、云計算等數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展。
虛擬電廠試點項目現(xiàn)狀
我國華南、華北、華東、華中地區(qū)均有典型虛擬電廠項目落地，但總體上都處于試點階段?，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。另外，廣義上的綜合虛擬電廠可通過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)來贏利。目前國內(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：
市場層面，虛擬電廠市場相對割裂，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；二是虛擬電廠市場通常與其他電力市場相對隔離，無法與其他電廠在同一平臺上共同參與新能源消納、輔助服務(wù)，并分享補貼費用。另外，虛擬電廠以日前邀約為主，價格多為固定或階梯單價，運營商無法靈活地優(yōu)化激勵補償方式，發(fā)揮價格杠桿的作用。最后，虛擬電廠的關(guān)鍵節(jié)點如電力調(diào)度、預(yù)測、通信、計量等都是電網(wǎng)企業(yè)管控的領(lǐng)域，所以當前虛擬電廠的上層設(shè)計、需求發(fā)布和宏觀運行由兩網(wǎng)主導(dǎo)，為業(yè)內(nèi)樹立了良好的標桿與示范，但也出現(xiàn)了電網(wǎng)既是裁判員又是運動員的狀態(tài)，客觀上阻礙了虛擬電廠的市場化進程。
政策層面，國家層面尚未出臺針對虛擬電廠的專項政策，虛擬電廠的定位、發(fā)展路線和邊界較為模糊，多數(shù)試點項目需要政府與電網(wǎng)的聯(lián)合支持；各地虛擬電廠的準入規(guī)則、運行方式差異性較大，導(dǎo)致虛擬電廠建設(shè)定制化程度過高、規(guī)?；ㄔO(shè)運營困難，即便試點成功，其推廣應(yīng)用難度較大；虛擬電廠業(yè)務(wù)管理層級眾多，用戶接入虛擬電廠需要實現(xiàn)與多個運行、管控、交易平臺的交互，客觀上增加了建設(shè)難度與運營成本；缺乏安全有效的智能電表數(shù)據(jù)共享、利用機制，導(dǎo)致虛擬電廠的建設(shè)者需要在用戶側(cè)重復(fù)安裝昂貴的智能計量和通信設(shè)施，造成資源的極大浪費，并將眾多中小用戶擋在虛擬電廠的大門之外；電力統(tǒng)一大市場建設(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)度難以實現(xiàn)。
技術(shù)層面，虛擬電廠平臺是虛擬電廠的中心，但分布式資源才是虛擬電廠真正的落腳點，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)階段國內(nèi)虛擬電廠的研究與建設(shè)通常以自上而下的方式開展，通常以虛擬電廠平臺、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，總體上缺乏對分布式資源精準控制、便捷接入、邊緣計算等研究與實踐。另外，各地終端設(shè)備、能源聚合商、虛擬電廠管控平臺等系統(tǒng)的接口標準和通信協(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，先進的通信、計量及控制技術(shù)都已試點成功，但是成套技術(shù)、運營模式不成熟，導(dǎo)致虛擬電廠仍然以非直控虛擬電廠為主。
發(fā)電集團在虛擬電廠領(lǐng)域的探索
發(fā)電集團擁有豐富的發(fā)電資源和大用戶負荷資源，具備開展虛擬電廠業(yè)務(wù)的天然優(yōu)勢，能夠通過布局虛擬電廠項目，增強其在新能源市場的影響力，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)化參與電力市場獲取額外收益。
大唐集團2021年在河北南網(wǎng)建設(shè)了虛擬電廠平臺，一期接入308兆瓦容量，調(diào)節(jié)能力達到125兆瓦，項目投產(chǎn)前4個月幫助消納新能源2800萬千瓦時，減少碳排放2.8萬噸。國家電投集團在江蘇、山東、深圳分別開展了虛擬電廠項目，試點了“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”等運行模式。國家電投深圳能源發(fā)展有限公司部署的虛擬電廠，已通過參與廣東電力現(xiàn)貨市場交易而獲得盈利，成為我國首個虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨市場贏利的案例。另外，華能集團也建立了虛擬電廠平臺并參與了多個試點項目，但必須看到，在虛擬電廠贏利能力薄弱的現(xiàn)實情況下，發(fā)電集團在該領(lǐng)域還沒有全面布局。
推廣應(yīng)用虛擬電廠的相關(guān)建議
政策層面，建議完善國家層面的頂層設(shè)計，對虛擬電廠的建設(shè)、運營、監(jiān)管、參與、數(shù)據(jù)獲取、定價機制、通信標準、評估體系、補貼發(fā)放等關(guān)鍵問題做出統(tǒng)籌全局的規(guī)劃，打破虛擬電廠的區(qū)域政策壁壘；推動統(tǒng)一電力市場建設(shè)，促進跨空間分布式資源的調(diào)控，拓寬虛擬電廠的市場邊界；研究制定智能電表數(shù)據(jù)的安全高效共享機制，為虛擬電廠的運營提供底層支持；建立統(tǒng)一的區(qū)域級調(diào)度平臺，打破割裂的虛擬電廠運營方式，避免虛擬電廠項目的重復(fù)研發(fā)與建設(shè)。
市場機制方面，順應(yīng)電力市場“主輔分離”的必然趨勢，將虛擬電廠的建設(shè)運營與大電網(wǎng)分離，推動其市場化進程；賦予虛擬電廠與其他電廠同等市場主體地位，參與公平的市場競爭；鼓勵虛擬電廠從邀約型向市場型轉(zhuǎn)型，以價格的手段去優(yōu)化虛擬電廠的激勵措施，增加虛擬電廠對用戶的吸引力；鼓勵并培養(yǎng)能源聚合商體系，借助市場的力量，通過小而精的能源聚合商，開發(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)市場和現(xiàn)貨市場；其次，開發(fā)虛擬電廠的碳交易市場和綠電交易市場，通過貨幣化虛擬電廠的綠色綜合效益來增加收入來源；最后，借助虛擬電廠點對點交易的能力，鼓勵其作為獨立市場主體參與隔墻售電。
技術(shù)方面，一定要更多地關(guān)注虛擬電廠平臺建設(shè)以外的關(guān)鍵技術(shù)，補齊上下游關(guān)鍵技術(shù)的短板；聚焦對分布式資源的精細化評估、建模、態(tài)勢感知和控制等，以多目標優(yōu)化的形式，在滿足電網(wǎng)需求的同時，實現(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)一的虛擬電廠標準體系、接口規(guī)范和運行規(guī)則，完善虛擬電廠數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)安全研究，為規(guī)模化虛擬電廠的發(fā)展提供底層支持；加大直控型虛擬電廠的研發(fā)力度，推動多種形式的儲能，如電動車、5G基站、獨立儲能等優(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)標準化、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。
