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實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場(chǎng)，電力是主力軍。進(jìn)入2023，作為智慧能源和綠色電力的關(guān)鍵技術(shù)，“虛擬電廠”熱度不減，引領(lǐng)綠色電力之光。

2023年6月，國(guó)家能源局發(fā)布首部關(guān)于新型電力系統(tǒng)建設(shè)文件《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，提出培育負(fù)荷聚合服務(wù)、虛擬電廠等貼近終端用戶的新業(yè)態(tài)新模式，充分挖掘用戶側(cè)消納新能源潛力；明確新型電力系統(tǒng)形態(tài)由“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”轉(zhuǎn)變；電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行模式由源隨荷動(dòng)向源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元智能互動(dòng)轉(zhuǎn)變。

在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同互動(dòng)下，作為負(fù)荷側(cè)核心場(chǎng)景之一的虛擬電廠迎來發(fā)展黃金期。

01

虛擬電廠和產(chǎn)業(yè)鏈

在“碳中和”目標(biāo)下，風(fēng)電和光電正在越來越多地進(jìn)入新一代電力系統(tǒng)，發(fā)揮著重要作用。但隨著新能源發(fā)電隨機(jī)性、波動(dòng)性、季節(jié)不均衡性，對(duì)電力系統(tǒng)平衡問題帶來挑戰(zhàn)。

還有需求端的挑戰(zhàn)，發(fā)電環(huán)節(jié)不一定能滿足所有用電高峰期需求。

為了更好地解決這些問題，虛擬電廠成為最環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的選擇。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元，而通過虛擬電廠僅需投資500億至600億元，虛擬電廠的成本僅為火電廠的八分之一至七分之一。

虛擬電廠可提供一個(gè)可調(diào)控的資源池，通過參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，供應(yīng)“彈性電力”，實(shí)時(shí)滿足用電需求、匹配發(fā)電頻率。

那么，虛擬電廠到底是什么？它又是如何參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)？

所謂虛擬電廠（VirtualPowerPlant，VPP），是一種輕資產(chǎn)模式的能源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，通過利用調(diào)控、通信技術(shù)可將相對(duì)分散的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等資源進(jìn)行整合，形成一個(gè)特殊的電廠來參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)管理。從業(yè)務(wù)看，虛擬電廠是一套完善可持續(xù)的商業(yè)模式，通過聚合海量分布式能源，參與電力市場(chǎng)，輔助電網(wǎng)平抑波動(dòng)、穩(wěn)定供需。

而虛擬，意味著它并不是一個(gè)真實(shí)的電廠，虛擬電廠本身并不放電，而是通過協(xié)調(diào)發(fā)電資源、調(diào)整部分用電需求來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的平衡，減少高峰期用電和增加“電力彈性”起到和電廠發(fā)電一致的效果。與此同時(shí)，還可以提供調(diào)頻、調(diào)壓、備用等電力輔助服務(wù)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全性。

兼具“源—荷”特性，是虛擬電廠最顯著的特征。它既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納，配合系統(tǒng)填谷；可快速響應(yīng)指令，配合保障電網(wǎng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，也可直接像傳統(tǒng)電廠一樣，參與到電力市場(chǎng)交易、電力輔助服務(wù)交易等。


根據(jù)主體資源的差異，虛擬電廠可分為負(fù)荷型、電源型和混合型三大類。負(fù)荷型重點(diǎn)聚合用戶側(cè)的可調(diào)節(jié)負(fù)荷，即在基本不影響用戶用電的前提下，聚合一定時(shí)間內(nèi)可靈活參與調(diào)節(jié)的負(fù)荷，包括工業(yè)企業(yè)、商業(yè)和居民用戶、建筑樓宇、空調(diào)、充電樁等。電源型則主要調(diào)度分布式電源，如小型光伏、風(fēng)電和燃機(jī)、水電、儲(chǔ)能等?；旌闲蛣t兩者兼而有之。

應(yīng)用場(chǎng)景上，虛擬電廠可應(yīng)用在能源管理、電力交易、微電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)以及新能源發(fā)電集成等多個(gè)場(chǎng)景，可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源主要包括樓宇用戶、工業(yè)用戶、居民用戶、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能等新興負(fù)荷。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈已有雛形。虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈由上游的基礎(chǔ)資源、中游的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)、下游的電力需求方共同構(gòu)成。上游基礎(chǔ)資源由可控負(fù)荷、分布式能源與儲(chǔ)能構(gòu)成；中游是提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)與技術(shù)支持的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)平臺(tái);下游則由電網(wǎng)公司、售電公司、工業(yè)企業(yè)、商業(yè)用戶等電力需求方構(gòu)成。具體參見下圖：


02

虛擬電廠商業(yè)模式

目前，我國(guó)虛擬電廠整體盈利模式仍處于探索階段，尚未形成一套清晰的商業(yè)模式。

國(guó)內(nèi)虛擬電廠商業(yè)模式主要通過需求響應(yīng)和以輔助服務(wù)賺取補(bǔ)貼為主。當(dāng)前，我國(guó)的虛擬電廠以邀約型為主，政府機(jī)構(gòu)或電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出邀約信號(hào)，負(fù)荷聚合商和虛擬電廠組織資源進(jìn)行削峰填谷等需求響應(yīng)，從電網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼中獲取收益。不過，每年開展的政策補(bǔ)貼型需求響應(yīng)頻次和補(bǔ)貼金額有限，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)難以單純通過業(yè)務(wù)盈利。

“輔助服務(wù)：

主要是指除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、保證電能質(zhì)量，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，分為基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)，包括調(diào)峰、一調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動(dòng)服務(wù)等。

他山之石，可以攻玉。

國(guó)外虛擬電廠發(fā)展比我國(guó)早，輔助服務(wù)市場(chǎng)和電力現(xiàn)貨市場(chǎng)較為成熟，相關(guān)配套機(jī)制較為健全，商業(yè)模式已較為成熟。

在商業(yè)模式上，國(guó)外虛擬電廠通過電力市場(chǎng)交易、參與調(diào)峰調(diào)頻、配置儲(chǔ)能等獲得收益。主要分為兩種，一是以分布式發(fā)電單位為主，通過參與電力交易來獲取收益；二是以用戶端的電力資源為主，通過提供輔助服務(wù)來獲取收益。

第一，分布式發(fā)電單位，通過參與電力交易來獲取收益。

在這種模式下，虛擬電廠主要通過提供技術(shù)支持，優(yōu)化發(fā)電成本，降低不必要損失，從而收取傭金；或是輔助發(fā)電單位接入電網(wǎng)，完成電力交易，獲取服務(wù)費(fèi)及溢價(jià)部分分成。

以德國(guó)最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商N(yùn)ext-Kraftwerke為例，其盈利模式大致分為三種，一是向可再生能源發(fā)電企業(yè)提供服務(wù)，協(xié)助發(fā)電商監(jiān)測(cè)發(fā)電情況，節(jié)省不必要的成本；二是向電網(wǎng)側(cè)提供短期柔性儲(chǔ)能服務(wù)，提供來自發(fā)電側(cè)的調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)賺取收益；三是通過控制需求側(cè)，服務(wù)電網(wǎng)側(cè)，以賺取相應(yīng)費(fèi)用。

第二，用戶端的電力資源，通過提供輔助服務(wù)來獲取收益。

能源零售商開展虛擬電廠計(jì)劃，通過提供低價(jià)儲(chǔ)能電池或現(xiàn)金，換取家庭一部分電力的控制權(quán)，必要時(shí)給零售商提供電力，零售商的虛擬電廠聚合這些儲(chǔ)能并在用電高峰期提供給需要的用戶，從而獲取輔助服務(wù)收益。

國(guó)內(nèi)一些典型示范項(xiàng)目也踐行出了可參考的商業(yè)模式。

比如冀北虛擬電廠，該項(xiàng)目于2019年投運(yùn)，通過云側(cè)的物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)提供數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理等功能，支撐市場(chǎng)交易、聚合和調(diào)控相關(guān)應(yīng)用的運(yùn)行。冀北虛擬電廠作為可調(diào)度單元參與了華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)出清，截至2022年9月末已接入張家口、秦皇島、承德等地區(qū)的蓄熱式電采暖、智慧樓宇、可調(diào)節(jié)工商業(yè)等11類可調(diào)節(jié)資源，總?cè)萘窟_(dá)到358MW，最大調(diào)節(jié)能力204MW。

隨著全國(guó)統(tǒng)一電力交易市場(chǎng)的成熟，虛擬電廠商業(yè)模式重心將轉(zhuǎn)向參與電力市場(chǎng)交易。

03

虛擬電廠迎來發(fā)展黃金期

2000年左右，虛擬電廠最早在歐洲開始萌芽，2010年左右開始探索商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

早就盯上這一領(lǐng)域的是科技公司，馬斯克最早入局。

早在2015年，特斯拉推出了家用儲(chǔ)能產(chǎn)品PowerWall——一個(gè)可充電的家用電池系統(tǒng)；2022年6月，特斯拉宣布和美國(guó)加州最大的電網(wǎng)公司共同成立虛擬電廠，特斯拉宣稱要努力和用戶合作打造出“世界上最大的分布式電池”；同年7月，特斯拉與太平洋天然氣與電力公司（PG＆E）合作在加州推出虛擬電廠試點(diǎn)計(jì)劃；8月，特斯拉與南加州愛迪生公司（SCE）建立合作關(guān)系，將虛擬電廠業(yè)務(wù)擴(kuò)大至加州南部地區(qū)。

近兩年，國(guó)內(nèi)虛擬電廠也頗受熱捧。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年以來虛擬電廠概念股平均漲幅達(dá)到17.95%，超出同期上證指數(shù)11.64個(gè)百分點(diǎn)。

在國(guó)內(nèi)，隨著工商業(yè)儲(chǔ)能的爆發(fā)，包含電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電集團(tuán)、能源企業(yè)及儲(chǔ)能光伏企業(yè)在內(nèi)也都在搶占下一風(fēng)口、前瞻布局虛擬電廠。

具體來看，包含國(guó)家能源集團(tuán)、國(guó)家電投、國(guó)網(wǎng)綜能服務(wù)集團(tuán)、國(guó)網(wǎng)信通等在內(nèi)的央企已然布局，天合光能、奧特迅、朗新科技、金智科技、遠(yuǎn)光軟件等民企也加速進(jìn)入賽道，與虛擬電廠相關(guān)的5G技術(shù)深化應(yīng)用、能源工業(yè)云網(wǎng)等均在加速探索研究。

地方層面，據(jù)中國(guó)能源報(bào)報(bào)道，國(guó)內(nèi)多個(gè)省份正在加速布局相關(guān)項(xiàng)目。其中，上海虛擬電廠參與的負(fù)荷類型最多；山東虛擬電廠既可參與輔助服務(wù)，也可參與日前現(xiàn)貨交易；廣東開啟需求響應(yīng)市場(chǎng)化交易；山西率先出臺(tái)虛擬電廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案，并圍繞現(xiàn)貨市場(chǎng)修訂細(xì)化虛擬電廠市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)規(guī)則，為虛擬電廠實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行探索盈利模式。目前，山西正推動(dòng)兩批合計(jì)10個(gè)虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目，累計(jì)可調(diào)節(jié)容量達(dá)400兆瓦。

在地方、企業(yè)入局之下，政策支持密集推進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新及新能源的快速發(fā)展刺激虛擬電廠的發(fā)展。

自2022年以來，虛擬電廠相關(guān)政策密集落地，從國(guó)家到地方，涉及應(yīng)用場(chǎng)景、盈利機(jī)制、運(yùn)行要求等多個(gè)方面，并在多省區(qū)展開實(shí)踐，為虛擬電廠發(fā)展提供了市場(chǎng)空間和發(fā)展機(jī)遇。

國(guó)家政策方面

2022年3月，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》

提出要推動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)施、虛擬電廠、用戶可中斷負(fù)荷等靈活性資源參與輔助服務(wù)；要大力提升電力負(fù)荷彈性，開展工業(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、新能源汽車與電網(wǎng)（V2G）能量互動(dòng)等各類資源聚合的虛擬電廠示范。

2022年11月，《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見稿）》

國(guó)家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見稿）》提出，推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易。

2023年1月，《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書（征求意見稿）》

提出培育負(fù)荷聚合服務(wù)、虛擬電廠等貼近終端用戶的新業(yè)態(tài)新模式，提升用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力；國(guó)家能源局將“引導(dǎo)虛擬電廠、新型儲(chǔ)能等新型主體參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)”，寫入《2023年能源監(jiān)管工作要點(diǎn)》。

2023年3月，《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》

國(guó)家能源局《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》出臺(tái)，指出要重點(diǎn)推進(jìn)虛擬電場(chǎng)景的智能化、數(shù)字化試點(diǎn)工作。

2023年6月，《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》

國(guó)家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，明確新型電力系統(tǒng)形態(tài)由“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”轉(zhuǎn)變；電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行模式由源隨荷動(dòng)向源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元智能互動(dòng)轉(zhuǎn)變。

地方政策方面

北京、天津、上海等10余省市相繼發(fā)布的“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃及碳達(dá)峰實(shí)施方案，均對(duì)發(fā)展虛擬電廠提出明確要求。此外，北京、上海、山西、寧夏、深圳等多地發(fā)布了虛擬電廠相關(guān)政策。

2022年6月，山西《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》

山西省發(fā)布首份省級(jí)虛擬電廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理文件《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，定義了虛擬電廠的類型、技術(shù)要求、參與市場(chǎng)、建設(shè)及入市流程等。

2022年6月，《深圳市虛擬電廠落地工作方案（2022-2025）》

《深圳市虛擬電廠落地工作方案（2022-2025）》發(fā)布，指出深圳虛擬電廠參與市場(chǎng)化交易機(jī)制不斷完善，產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成；源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化發(fā)展取得顯著成效，用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源響應(yīng)及聚合能力大幅提升簡(jiǎn)稱具備100萬(wàn)千瓦級(jí)可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。

2023年2月，《寧夏“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》

提出圍繞大數(shù)據(jù)中心、5G基站、工業(yè)園區(qū)、公路服務(wù)區(qū)等終端用戶，探索智慧電廠、虛擬電廠等“新型儲(chǔ)能+”多元融合應(yīng)用場(chǎng)景和商業(yè)模式。

2023年2月，《深圳市支持電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干措施》

深圳發(fā)改委發(fā)布《深圳市支持電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干措施》，支持電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展20條，同樣提出通過虛擬電廠擴(kuò)展儲(chǔ)能商業(yè)模式。

張卓然認(rèn)為，新能源發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新是驅(qū)動(dòng)虛擬電廠備受關(guān)注的因素之一。

張卓然指出，隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng)，電力系統(tǒng)需要更多的靈活性資源參與電力市場(chǎng)和輔助服務(wù)，虛擬電廠作為一種智慧能源系統(tǒng)，可以為電力系統(tǒng)提供多種價(jià)值和效益。同時(shí)，隨著信息通信技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)等的不斷發(fā)展和進(jìn)步，虛擬電廠的技術(shù)架構(gòu)、功能和運(yùn)行模式也在不斷創(chuàng)新和完善。

目前，我國(guó)虛擬電廠處于初期階段，市場(chǎng)與商業(yè)模式成熟度、核心技術(shù)及聚合資源類型豐富度等方面還面臨挑戰(zhàn)。但是在支持政策密集推進(jìn)、實(shí)際需求日益旺盛、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)日益發(fā)展等助推下，作為聚合優(yōu)化分布式能源的智能控制技術(shù)和互動(dòng)商業(yè)模式，隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進(jìn)，虛擬電廠有望迎來快速發(fā)展，未來發(fā)展空間無限。中信證券發(fā)布研報(bào)稱，預(yù)計(jì)到2025年虛擬電廠整體容量空間有望達(dá)到723億元，到2030年其市場(chǎng)空間或?qū)⑦_(dá)到1961億元。 

原標(biāo)題：虛擬電廠迎來發(fā)展黃金期！商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)鏈與趨勢(shì)詳解