中國儲能網訊：虛擬電廠作為一種新型的電力管理模式，通過聚合分布式能源、儲能系統(tǒng)和可控負荷等資源，能夠有效提升電力系統(tǒng)的靈活性和可再生能源的消納能力，為落實雙碳目標要求，提高電網平衡調節(jié)能力提供有效支撐。
歐美發(fā)達國家已經建立起成熟的政策框架和體制機制，采取了多種措施來推動虛擬電廠的發(fā)展，并逐步形成了基于當地能源資源稟賦和市場需求的虛擬電廠體系和運營模式。
1.各國因地制宜發(fā)展特色虛擬電廠
歐洲是虛擬電廠技術發(fā)展較早且成熟的地區(qū)之一，主要通過聚合分布式發(fā)電資源進行統(tǒng)一協(xié)調管理，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
在歐洲商業(yè)化的虛擬電廠領域，虛擬電廠通常由獨立第三方運營商、發(fā)電廠以及 TSO(Independent System Operator，TSO) 合作運營。
德國結合自身可再生能源發(fā)展需求，重點解決新增分布式電源并網和市場交易問題。
英國將靈活電力市場機制納入能源戰(zhàn)略，重點解決市場交易和平衡服務的機制障礙問題。
法國明確虛擬電廠參與市場的門檻和機制，引導技術發(fā)展方向，確保虛擬電廠發(fā)展符合電網需求。
美國是虛擬電廠發(fā)展較早的國家之一，在虛擬電廠建設、法律法規(guī)、試點案例等方面均有較為深入的探索。主要聚合分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)、可控負荷等資源，以聚焦可控負荷的需求響應為主，靈活調節(jié)電網負荷、支持電網調峰調頻需求。需求響應參與總量占美國電力市場總高峰負荷的比例達到 6%-7%。由于電網體系獨立且運營商高度分散，由東部互聯電網、西部互聯電網以及德克薩斯電網這三大電力互連系統(tǒng)組成，基本彼此獨立運行，且相互之間的電力傳輸有限，其電力市場既有批發(fā)也有零售，與終端用戶的互動更為緊密，這種分散的市場結構使虛擬電廠的多樣化發(fā)展成為可能。
2.明確法律框架
為虛擬電廠發(fā)展提供保障
法律框架是虛擬電廠發(fā)展的重要保障。
德國發(fā)布了《虛擬電廠技術指南》，規(guī)定了虛擬電廠的技術要求和運營規(guī)則，為虛擬電廠的發(fā)展提供了制度保障?！犊稍偕茉捶ā芬?guī)定超過100千瓦的可再生能源必須參與電力市場以及補貼鼓勵中型需求響應資源聚合虛擬電廠，以推動商業(yè)化。
美國自1992年起先后制定了《能源政策法》、《能源獨立與安全法》《美國復蘇與再投資法案》等一系列支持響應發(fā)展的法規(guī)政策，為需求響應資源
參與電能批發(fā)市場、輔助服務市場、容量交易等提供了法律基礎和政策環(huán)境。
3.多層級平衡機制
提升電力市場效率
德國電力市場的平衡機制是保障電力系統(tǒng)供需平衡的重要工具。
平衡機制，是基于“平衡基團”(Balancing Group) 的概念，采用了分層次管理與逐級平衡的策略，通過嚴格預測和偏差費用結算，提高了電力市場的供需平衡效率。
電力市場平衡機制中主要參與方關系圖
德國電力市場中的發(fā)電企業(yè)和用戶會被分配到特定的“平衡基團”，由一個平衡責任方 (Balancing Responsible Parties，BRP) 管理。BRP 必須對第二天每15分鐘的電網接入和退出進行準確的預測，確保平衡組內總發(fā)電量 + 總外購電量 = 總用電量，如果出現偏差，平衡責任方需支付相應的偏差費用。
現已有24個歐洲國家實行了平衡基團機制，組成了國際電網控制合作組織，并按照“平衡基團內平衡→輸電網控制區(qū)內平衡→國內跨區(qū)域平衡→歐洲電網控制合作組織 (International Green Climate Change Cooperation，IGCC) 成員國內平衡”的層級體系，實現跨國電力資源調度。當某一層級無法實現平衡時，可以調用上一級資源。
4.制定統(tǒng)一的技術標準和通信協(xié)議
實現設備互聯互通
技術標準化是虛擬電廠高效運作的關鍵，通過標準化通信協(xié)議實現不同設備和系統(tǒng)間的互聯互通，顯著提升響應的精確性和速度。
采用OpenADR (Open Automated Demand Response)或OCPP(Open Charge Point Protocol) 等標準，用戶授權后即可讓空調、充電樁等設備參與響應，實現與電網和運營商的遠程協(xié)調。
這種通信協(xié)議的標準化確保了不同品牌、不同類型的設備之間的兼容性，并保障了電網與充電負載的實時調度。
此外，通信協(xié)議的安全性同樣重要，需要安全的加密技術保護用戶隱私和數據安全。例如，美國的電力服務公司 SCE 和 PG&E 在響應的通信過程中廣泛使用了 AES-256(Advanced Encryption Standard) 加密標準，確保用戶的隱私得到有效保護，并防止數據泄露或網絡攻擊。
5.推廣智能設備與控制技術
提升能效與需求響應便捷性
智能設備的廣泛應用提高了電力系統(tǒng)的需求響應速度和能效管理精度。
例如，智能電表和物聯網設備的實時監(jiān)測與調節(jié)功能，使用戶能主動調整能源使用。歐盟通過能源系統(tǒng)數字化行動計劃，能物聯網設備和儀表的推廣，支持采用智能家電。目前歐盟51%的家庭和中小企業(yè)配備了智能電表。
智能控制技術讓用戶參與響應更便捷，在空調負荷和電動汽車充電管理方面提供有力支持。
通過智能恒溫器和手機APP，用戶可以遠程控制空調的運行，并根據電價信號和響應事件調整用電設置。例如，美國加州的Smart AC計劃和英國的 Octopus Energy允許用戶選擇偏好溫度和響應條件，系統(tǒng)自動在合適的時段控制空調負載。這些措施大大提升了用戶參與需求響應的便捷性。
許多電動汽車充電項目也提供手機應用控制功能，允許用戶設定車輛的充電時間。例如，美國 PG&E 為電動汽車車主提供了智能手機APP服務，用戶可以通過智能手機APP遠程設置車輛充電時間，系統(tǒng)會自動在電價較低的時段充電，確保用戶以最具經濟效益的方式完成充電。
6.多元化商業(yè)模式與激勵措施
推動虛擬電廠發(fā)展
虛擬電廠的發(fā)展離不開豐富的商業(yè)模式和有效的補貼激勵措施。
不同國家通過多樣化的運營模式和激勵政策，降低了用戶參與門檻，提高了虛擬電廠的普及率。多樣化的商業(yè)模式和激勵措施是虛擬電廠發(fā)展的重要驅動力。
如基于社區(qū) ( 用戶 ) 的商業(yè)模式、發(fā)電企業(yè)模式、基于電網公司的平臺模式 ( 英國特有 )、發(fā)電商 + 售電商混合型、“電網發(fā)起采購”的模式 ( 法國特有 )、第三方運營的混合型模式、售電企業(yè)運營的混合模式等。
美國建立了固定費率補償和市場交易機制相結合的需求響應補貼機制，對于是否具備競爭市場機制的系統(tǒng)設定了不同的策略。美國能源部提供30億美元聯邦貸款，支持虛擬電廠推廣，同時向用戶提供充電樁安裝補貼和智能控制設備獎勵計劃 ( 如 Smart AC 項目 )。
這些政策不僅降低了用戶參與的經濟成本，還擴大了響應用戶的覆蓋范圍。
另外，各國針對不同的需求響應項目，分別設置了相關注冊獎勵和設備補貼。在充電樁運營方面，電力公司通常負責支付基礎設施建設費用，而用戶則承擔設備的安裝和維護。
美國Charge Ready項目為弱勢社區(qū)和企業(yè)提供高達 50% 的充電樁折扣，EV Charging項目最高可獲得2萬5美元的安裝補貼。這種政策支持旨在減少電動汽車充電基礎設施的初期投資成本，鼓勵更多用戶安裝和使用電動汽車充電設施。Smart AC 項目為首次參與響應的用戶提供免費的智能控制設備安裝，同時提供一次性注冊獎勵 ( 如 75 美元 )，這不僅減少了用戶參與的技術和經濟門檻，還幫助電力公司擴大響應用戶的覆蓋范圍。
7.電價激勵與響應獎勵優(yōu)化用戶行為
提升電網效率
電價激勵和響應獎勵機制是引導用戶合理用電、緩解電網高峰負荷壓力的有效手段。
尖峰電價引導負荷轉移，可緩解高峰時段壓力。特別是對于空調，在高峰時段實施尖峰定價 ( 通常為常規(guī)電價的2到5倍) 可有效引導用戶在高峰時段減少用電，通過分時電價引導用戶改變用電行為，促使用戶在高峰時段預冷或減少使用空調，從而有效降低電網負荷壓力。
響應獎勵機制吸引用戶參與響應計劃?？照{用戶在參與響應后，根據響應次數、時長及減少的電量獲取賬單折扣或直接獎勵，每次響應可獲得1至5美元的獎勵。在Charge Ready項目中，用戶須參加響應計劃，并在特定時段 ( 如下午4點到晚上9 點的高峰時段 ) 調整其充電行為，參與者不僅可獲得2美元/千瓦時的響應補貼，還幫助電網實現實時調節(jié)供需平衡，為電力系統(tǒng)提供調峰資源。
各國基于自身的能源資源稟賦和市場需求，采取了多種措施來推動虛擬電廠的發(fā)展。在不同層面對我國虛擬電廠建設提供了一定的借鑒意義，然而，這些經驗往往是在當地電力市場相對成熟、資源相對豐富的背景下形成的，一些條件在國內尚未完全具備，因此應結合我國實際情況進行調整。
