實現“源網荷儲”靈活高效互動，虛擬電廠已成不二之選

　　推動支持虛擬電廠運營商、綜合能源服務商、負荷聚合商以及用戶側可調節資源四位一體參與市場調節。

　　我國“碳達峰、碳中和”的雙碳目標發布后，構建新型電力系統成為了實現“雙碳”目標的重要途徑。

　　隨著風電、光伏等新能源裝機容量逐年增加，午間新能源消納困難和晚峰電力供應不足的問題日益凸顯。

　　我國《“十四五”現代能源體系規劃》中提到：“積極推動源網荷儲一體化發展，提升電力負荷彈性，開展各類資源聚合的虛擬電廠示范，為虛擬電廠的發展提供了契機”

　　同時，《規劃》也對電力系統靈活性提出明確指標，即2025年靈活調節電源占比達到24%，電力需求側響應能力達到最大用電負荷的3%—5%。

　　10月19日，在2023中國山東儲能高質量發展大會暨展覽會上，山東電力調度控制中心調度計劃處處長張冰介紹了目前虛擬電廠技術的發展和實踐情況，并分析了山東虛擬電廠的發展情況.

　　以下是我們根據張冰處長的發言進行的整理。

　　現狀及問題

　　虛擬電廠是聚合優化“源網荷儲”清潔發展的新一代智能控制技術和互動商業模式。在傳統電網物理架構上，依托互聯網和現代信息通訊技術，聚合分布式電源、儲能負荷等尚未納入電網現有調控范圍的各類資源，進行協同優化運行控制和市場交易。

華能浙江虛擬電廠資源概覽頁　來源：搜狐

　　值得注意的是，虛擬電廠不等于電廠。虛擬電廠由用戶側資源聚合而成，調節效果受用戶參與意愿、可調節負荷空間等因素影響較大，與傳統電廠相比，虛擬電廠的響應能力仍具有較大的波動性。

　　虛擬電廠也不等同于電力需求響應，當前的虛擬電廠聚合資源以可中斷負荷為主，參與需求響應也只是現階段虛擬電廠可以參與的主要交易品種，隨著電力市場建設不斷推進和用戶側調節能力提升，虛擬電廠將逐漸參與中長期市場交易和現貨市場交易及輔助服務市場交易。

　　目前的虛擬電廠根據聚合資源類型不同可分為三種。

　　需求側資源類型主要包括電動汽車、可調節負荷、可中斷負荷;供給側資源類型主要包括分布式電源、發電側儲能、電網側儲能;混合資源類型主要包括：分布式發電、儲能、可控負荷。

　　而根據發展階段不同又可以分為邀約型、市場型以及自主性三種。

　　邀約型是指通過需求響應來削峰填谷，由政府部門和電力公司組織聚合商和用戶參與，完成邀約、響應、激勵流程;市場型則是指通過參與電力現貨市場以及輔助服務市場獲得收益;而自主型是根據供需自主調度，并在市場環境下長期穩定商業運營

　　目前虛擬電廠還處在發展起步階段，其主要類型大部分還是以邀約型為主。

　　一方面虛擬電廠接入要求較高，這就使得部分想參與的沒能力參與。

　　接入虛擬電廠需具備自有監控平臺，其功能包括負荷預測、發用電計劃管理以及資金結算;可實現數據量測傳輸，其中包括電力、電量分時計量與傳輸，數據準確性與可靠性滿足要求，通過互聯網、虛擬專用網、無線通信(5G專網)等方式上傳至電力調度機構;有一定的調節能力，包括采集周期、具備可負荷電力以及連續調節時間都有較為具體的要求。

　　而另一方面其控制模式并不完善，又使得部分有能力參與的不想參與。

　　虛擬電廠的控制模式有三種，分別為集中式、分布式和混合式。三種運行模式各有利弊，無論哪一種都不能完全實現效率的絕對保障和收益的完全公平。

　　集中式控制模式，優點是運行成本最低或參與電力市場獲利最大，缺點是內部發電資源所屬權不唯一時，會面臨收益二次分配問題;

　　分布式控制模式，優點是虛擬電廠計算分配壓力小，缺點是各個分布式能源之間相互獨立缺乏集中控制下的協調運行;

　　相比以上兩種控制模式，虛擬電廠第三種控制模式——混合控制模式，更具自主性，更有競爭力，協調性更佳。特點是分布式能源代理商承擔了部分虛擬電廠集中整合的職責，有效降低了集中調度模式下的計算負擔，同時緩解與分布式能源間的通訊阻塞問題。

虛擬電廠結構示意圖　來源：甲子光年

　　另外，從市場機制來看，目前的虛擬電廠不具備經濟性強吸引力。虛擬電廠可參與市場有待拓寬，其盈利空間和商業模式還有極大的優化可能。

　　近期來看，在滿足市場技術準入要求的前提下，可參與現貨市場以及對應品種的輔助服務市場交易。參與日前現貨市場，可通過自調度、報量報價或接受市場價格三種方式參與;參與輔助服務市場時，以調峰輔助服務為主。

　　但是長遠來看，虛擬電廠不僅可參與中長期市場交易，方式與常規機組一致，還可參與日前、日內、實時等多種時間尺度的現貨市場交易以及輔助服務市場交易。

　　而僅是輔助服務市場，其規模就足夠令人驚嘆。據北京電力交易中心估算：假設遠期輔助服務成本為0.03元/KWh，2025年預計電量約9.5萬億千瓦時，2030年約11萬億千瓦時，預計輔助服務市場規模為2850-3300億元。

　　假以時日，虛擬電廠也會成為人們爭相爭搶的“香餑餑”。

　　國內外對比

　　不難看出，虛擬電廠具體應用時并不是固定選擇的，而是根據實際情況進行組合的。

　　由于不同地區的虛擬電廠需求、模式、市場機制以及發展情況不盡相同，其虛擬電廠選擇參與市場時的方式和著重點也不一樣。

歐美地區虛擬電廠發展進程來源：CIES

　　國外地區以美國和歐洲為例，美國的虛擬電廠參與系統削峰填谷，以可控負荷的需求響應為主。主要由能源零售商推動，通過指導電力用戶暫時變更用電模式進行削峰填谷。

　　用電高峰期，零售商以虛擬電廠方式聚合所控制的部分儲能，以確保電網系統的穩定性，并提供給需要的用戶，獲得收益。

　　而歐洲地區虛擬電廠參與電力市場交易，以聚合分布式電源為主。一般由獨立第三方運營商、發電廠以及輸電網運營商合作運營，通過虛擬電廠將大量分布式電源整合后共同參與電能量市場和輔助服務市場。

　　相比國外虛擬電廠，國內的發展起步較晚。

　　近年來，國內對虛擬電廠的宏觀政策導向也愈發積極，中央、部委多次提及支持虛擬電廠的發展。

　　現階段國內虛擬電廠還處在試點發展階段，虛擬電廠項目以研究示范為主，聚焦于需求側響應模式。

國內虛擬電廠發展進程 來源：CIES

　　虛擬電廠和其他靈活資源合理組合可以共同提高供消的穩定性，隨著新能源裝機規模不斷提升，現階段我國的虛擬電廠還需要研究建立源網荷儲靈活高效互動的電力運行與市場體系。

　　虛擬電廠的核心是“通信”和“聚合”，聚合的可調節資源越多，才能在電力調峰中發揮更大的作用。所以我們必須推動支持虛擬電廠運營商、綜合能源服務商、負荷聚合商以及用戶側可調節資源四位一體參與市場調節。

　　在政策支持下，虛擬電廠相關技術和模式日漸成熟，目前國內多個虛擬電廠發展也取得了不錯的成績，如：

　　上海虛擬電廠，擁有調度-交易-運營一體化運營體系，目前平臺已接入20家虛擬電廠，最大調節能力可達41.48萬千瓦;

　　作為首個市場化運營的示范工程的冀北虛擬電廠，目前接入總容量為35.8萬千瓦，最大調節能力為20.4萬千瓦;

　　深圳虛擬電廠是首家虛擬電廠管理中心，對接虛擬電廠運營商累計66家，接入資源規模達150萬千瓦，最大調節能力為30萬千瓦。

　　山東需求及情況

　　作為工業種類最齊全的經濟大省，山東用電的保供需求極大;再加上近幾年新能源裝機迅速增長，山東新能源消納需求爆發。

　　山東日均最高負荷同比增長9.48%，全網用電量同比增長5.69%，10天破億，兩創新高，首次出現午晚峰同時破億。

　　山東電網風光新能源總裝機為7647萬千瓦，新能源最大出力達4769萬千瓦，午間消納能力已經趨于飽和。

　　山東省面臨著電力供應緊張和消納困難的雙重困境。

　　面對以上兩個問題，山東不僅要整合分布式能源資源，挖掘各類負荷側調節潛力，實現能源的高效配置和靈活調度。還要完善電力市場規則，激發負荷側資源參與調解積極性，提高電網調節能力。

　　這時候就輪到虛擬電廠發揮作用了，發展虛擬電廠也成為了山東解決以上兩大問題的不二選擇。

濟南開展虛擬電廠建設運營試點工作 來源：濟南市發改委

　　現階段山東三家虛擬電廠接入資源總量為53.88萬千瓦，可調節容量9.56萬千瓦。

　　其中，中廣核運營虛擬電廠接入資源包括特來電充換電站、特銳德工業園區等。總容量8.8萬千瓦，可調節容量2.26萬千瓦;

　　國電投運營虛擬電廠接入資源包括分布式光伏等，總容量5.93萬千瓦，可調節容量4.03萬千瓦;

　　華能虛擬電廠接入資源包括代理購電企業、空調負荷、充換電站等，總容量39.15萬千瓦，可調節容量3.27萬千瓦。

　　山東現行虛擬電廠相關要求均以2022年6月山東能監辦、山東省發改委、省能源局聯合印發的《關于進一步做好2022年下半年山東省電力現貨市場結算試運行工作有關事項的通知》(魯監能市場[2022]34號)為準。

　　現在山東的虛擬電廠主要是用作移峰填谷。參與填谷交易，緩解負荷低谷時段或新能源大發導致電網負備用不足問題;參與頂峰交易，緩解負荷高峰時段發電不足產生的電力短缺問題。

　　目前，山東能監辦正在組織修訂市場規則，擬更新虛擬電廠參與市場機制，對虛擬電廠并網運行管理、注冊入場要求、市場交易組織方式和結算等方面進行明確。

作者：宏海