什么是虛擬電廠？

虛擬電廠（VPP, virtual power plant）是指利用物聯(lián)網和先進通信技術,，聚合分布式電源,、儲能系統(tǒng)、可控負荷等各類資源形成的電源協(xié)調管理系統(tǒng),。它本質上是將分布式電源（發(fā)電）,、可控負荷（用電）、儲能等利用計算機通信網絡技術將其聚合成一個虛擬的集中式電廠,，來為電網提供需求側響應,。不同于微電網，虛擬電廠參與的需求側響應打破了空間的束縛,，通過集控平臺進行調節(jié)響應,。

圖1 虛擬電廠運營模式

虛擬電廠產業(yè)鏈包括上游基礎資源、中游系統(tǒng)平臺和下游電力需求方三個環(huán)節(jié),。上游基礎資源指可調負荷,、分布式電源和儲能設備。中游系統(tǒng)平臺,，主要是指依靠互聯(lián)網整合優(yōu)化供給和需求的信息,，增強虛擬電廠的協(xié)調控制能力的資源聚合商。下游為電力需求方,，由電網公司,、售電公司和大用戶構成。

虛擬電廠可分為負荷側虛擬電廠,、電源側虛擬電廠和源網荷儲一體化虛擬電廠三大類,。當前我國虛擬電廠試點的多為負荷側虛擬電廠，冀北試點的虛擬電廠為國內鮮有的源網荷儲一體化虛擬電廠試點。負荷側虛擬電廠是指運營商聚合其綁定的具備負荷調節(jié)能力的市場化電力用戶（包括電動車,、可調節(jié)負荷,、可中斷負荷等）作為一個整體（呈現(xiàn)為負荷狀態(tài)）組建成虛擬電廠，對外提供負荷側靈活響應,。電源側虛擬電廠是指在分布式電源發(fā)電側建立虛擬電廠,。源網荷儲一體化虛擬電廠是指集合發(fā)電電源和負荷用電用戶,，作為獨立市場主體參與電力市場,，原則上不占用系統(tǒng)調峰能力。

虛擬電廠的作用和優(yōu)勢

虛擬電廠可在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用,。在新型電力系統(tǒng)建設中,，新能源發(fā)電的比重快速增長，但新能源發(fā)電具有很大的波動性,，給電網安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn),。為了解決上述問題，我國大力發(fā)展儲能,，而虛擬電廠在促進新能源消納,、電網調頻調峰等方面同樣大有可為，是儲能的重要補充,。在電網側,，虛擬電廠可以為電網提供調頻調峰服務、負荷備用服務等,，提高電網安全運行水平,。在用戶側，電力用戶通過參與需求響應,，用能效率大幅提升,，在降低電費的同時，還可以獲取需求響應收益,。如江蘇南京試點項目,，平均提升用戶能效20%；無錫試點項目,，提高園區(qū)整體綜合能源利用率約3個百分點,，降低用能成本2%，年收益約300萬元,。在電源側,，虛擬電廠可以提供海量分布式電源精益化管理手段，促進新能源消納,。

圖2 虛擬電廠調度優(yōu)化機理

虛擬電廠是解決電網負荷的最具經濟性選項之一,。根據國家電網的測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億,，而通過虛擬電廠僅需投資500-600億元,，成本僅為火電廠的1/8-1/7。

我國虛擬電廠尚處于早期試點階段，各地積極開展試點,，江蘇,、浙江、上海,、冀北等地均出現(xiàn)了大型的虛擬電廠試點,。21年202月10日，廣東廣州市工信廳發(fā)布《廣州市虛擬電廠實施細則（征求意見稿）》征求意見,，實施目標是引導用戶通過開展需求響應,，實現(xiàn)削峰填谷，逐步形成約占廣州市統(tǒng)調最高負荷3％左右的需求響應能力,。2022年6月23日,，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》，地方權威性綱領陸續(xù)出臺,。

表1 我國虛擬電廠實踐案例

商業(yè)模式不健全,，缺乏頂層設計。一體化的虛擬電廠依托分散式電源,、分散式負荷和成熟的電力現(xiàn)貨市場,。當前我國試點的虛擬電廠多為負荷類虛擬電廠，分散式電源的上網仍嚴重不足,，本質原因在于地方的配電網建設滯后,，以及市場化的電力交易機制尚不健全，虛擬電廠的盈利性受到限制,。隨著分散式風電,、分布式光伏大發(fā)展，我國配電網大投資也有望迎來高速增長,，承擔電力輔助服務,、調峰調頻的電力交易機制日趨成熟，頂層設計有望加速到來,。

圖3 虛擬電廠交易機制

為什么海外特別是德國、美國虛擬電廠大發(fā)展,？為什么我國現(xiàn)存試點的虛擬電廠多為負荷側虛擬電廠而非一體化虛擬電廠,？通過對海外虛擬電廠發(fā)展的研究,，我們可以獲得一些答案和啟示。

歐洲最大虛擬電廠Next Kraftwerke經驗

NextKraftwerke是德國一家大型虛擬電廠運營商,，也是歐洲最大的虛擬電廠運營商,。它創(chuàng)立于2009年，是歐洲電力交易市場(EPEX)認證的能源交易商,，在EPEX SPOT和EEX等歐洲交易所可以參與能源的現(xiàn)貨市場交易,，在七個歐洲輸電系統(tǒng)運營商（Transmission System Operator）TSO地區(qū)提供平衡服務。Next Kraftwerke通過中央控制系統(tǒng)的M2M實時通信,，將來自沼氣,、風能、太陽能,、垃圾等可再生能源與商業(yè)和工業(yè)電力用戶以及儲能系統(tǒng)匯集在一起,。截至年20206月，NextKraftwerke已有9516個聚合單元,，8179兆瓦聯(lián)網裝機容量，627.7百萬歐元營業(yè)額,，15.1T瓦時能源交易量,。NextKraftwerke的成功基于德國市場化的電價交易機制，其為虛擬電廠的盈利提供了非常好的商業(yè)模式,。

德國虛擬電廠已大范圍商業(yè)化,，主要應用場景為通過電力市場的靈活電價，引導電廠管轄內系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)用電成本,，優(yōu)化交易收益,，已形成了完整的市場生態(tài)鏈和商業(yè)模式，并已經歷了第一輪市場整合,。德國虛擬電廠配套的上中下游產品已逐漸完備,，虛擬電廠除直接參與電力市場進行交易之外，溢價部分與客戶分成參與電網系統(tǒng)輔助服務（二次,、三次調頻）來收取服務傭金,，與此同時，針對城市供電公司,、大型工業(yè)用戶,、部分小用戶都有相應的售電套餐。

落后的電力現(xiàn)貨市場和配電網建設制約虛擬電廠發(fā)展

參考德國,、美國虛擬電廠的快速發(fā)展,，歐美國家的電價均為較為市場化的電價制度，為工商業(yè)用戶對分布式,、戶用儲能以及虛擬電廠的發(fā)展提供了經濟性,。隨著國內集中式綠電的資源開發(fā)趨于成熟,，分布式的資源開發(fā)也將進入加速階段。當前我國的虛擬電廠試點多為負荷側虛擬電廠,，分布式電源接入非常少,，一個本質的原因在于我國的配電網建設還不夠完善。

表2 海外虛擬電廠特點

因此,，成熟的電力現(xiàn)貨市場為虛擬電廠的商業(yè)模式提供經濟性,，分布式電源 配電網的大發(fā)展為虛擬電廠的發(fā)展提供必要性。

圖4適合我國的電力市場發(fā)展方式

來源：東吳證券

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