中國儲能網(wǎng)訊：虛擬電廠在歐美的發(fā)展歷史已近30年，其誕生于電力現(xiàn)貨市場機(jī)制之后，是依附于市場的經(jīng)濟(jì)組織新業(yè)態(tài)，表現(xiàn)出聚合商、平衡基團(tuán)等多種形式，聚合的市場主體在價格驅(qū)動下主動響應(yīng)系統(tǒng)需要調(diào)整發(fā)用電行為，為準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的新增調(diào)節(jié)能力奠定了制度基礎(chǔ)。近些年來，我國可再生能源超高速發(fā)展，已經(jīng)接近或達(dá)到了原有計劃體制下系統(tǒng)承受能力的極限，調(diào)動發(fā)用兩側(cè)響應(yīng)系統(tǒng)需要的電力現(xiàn)貨市場建設(shè)相對滯后，用戶側(cè)的調(diào)節(jié)能力釋放較少且可靠性很低，若在無市場化經(jīng)濟(jì)性評價制度的前提下，繼續(xù)使用傳統(tǒng)規(guī)劃方式大規(guī)模投資調(diào)節(jié)電源則易對電價上漲構(gòu)成極大壓力。此時，虛擬電廠進(jìn)入我們的視野并受到高度重視，其優(yōu)勢十分明顯，可以為系統(tǒng)提供亟需的靈活性、解決新能源消納難題，但當(dāng)前與虛擬電廠相適應(yīng)的市場化機(jī)制依然有待完善，削弱經(jīng)濟(jì)形態(tài)、逐漸有“實體化”趨勢的虛擬電廠在當(dāng)下帶來了新問題。因此，以全面、客觀的辯證思維看待虛擬電廠，深入洞察其在能源體系中的角色與發(fā)展路徑具有深遠(yuǎn)意義。
蓬勃發(fā)展的虛擬電廠
“虛擬電廠”的概念源于1997年經(jīng)濟(jì)學(xué)家西蒙?阿韋布赫（Shimon Awerbuch）博士對虛擬公共設(shè)施的定義：虛擬公共設(shè)施是獨立且以市場為驅(qū)動的實體之間的一種靈活合作，這些實體不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)而能夠為消費者提供其所需要的高效電能服務(wù)。歐美電力現(xiàn)貨市場起步較早：英國1989年建立了競爭性電力庫，PJM在1997年建立了美國第一個區(qū)域性的、基于報價的電力市場；2000年北歐四國電力市場正式開始運營，因此歐美也較早地開展了有關(guān)虛擬電廠的研究。電力現(xiàn)貨市場制度在歐美普及后，全球首個虛擬電廠誕生于2000年，即由德國、荷蘭等5國開展的虛擬燃料電池電廠（Virtual Fuel Cell Power Plant，VFCPP）項目，其由31個獨立的居民燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成；2005年，英國、法國等8個國家啟動了FENIX（Flexible Electricity Network to Integrate Expected）項目，該項目在電力運營商、電力市場以及用戶之間建立連接，實現(xiàn)了各機(jī)組設(shè)備的全息感知和高效調(diào)配。美國的虛擬電廠則以聚合用戶側(cè)資源為主，2016年美國Con Edison公司啟動CEVPP計劃，聚合用戶側(cè)的光伏和鋰電池儲能形成虛擬電廠，參與電網(wǎng)調(diào)頻，并參與批發(fā)市場和容量市場。
我國近十年來電力市場機(jī)制建設(shè)邁出了關(guān)鍵步伐，但進(jìn)度尚不及行業(yè)和社會預(yù)期。長期以來，我國電力行業(yè)對于國外能物化、硬件化、主體化的技術(shù)業(yè)態(tài)十分敏感，例如智能電網(wǎng)、平衡基團(tuán)、需求側(cè)響應(yīng)等。虛擬電廠被認(rèn)為是能夠支撐能源轉(zhuǎn)型的新興技術(shù)，其發(fā)展同樣受到了高度重視，某種意義上提升到了與電力現(xiàn)貨市場機(jī)制同等的地位。在國家政策層面，近期，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于支持電力領(lǐng)域新型經(jīng)營主體創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確“虛擬電廠是運用數(shù)字化、智能化等先進(jìn)技術(shù)，聚合分布式電源和可調(diào)節(jié)負(fù)荷等，協(xié)同參與系統(tǒng)運行和市場交易的電力運行組織模式”，鼓勵虛擬電廠聚合分布式光伏、分散式風(fēng)電、新型儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，為電力系統(tǒng)提供靈活調(diào)節(jié)能力?！?030年前碳達(dá)峰行動方案》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》《電力需求側(cè)管理辦法（2023年版）》等多項政策，均鼓勵通過虛擬電廠充分激發(fā)和釋放用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力。各地實踐層面，2015年，在國家能源局的指導(dǎo)下，我國首個虛擬電廠示范項目在浙江落地，而后，江蘇、上海等各省份也先于電力市場建設(shè)，陸續(xù)開展了虛擬電廠試點。當(dāng)前全國范圍內(nèi)多地虛擬電廠試點已卓有成效，山西、廣東、山東、甘肅等多個開展現(xiàn)貨市場運行的省份均已經(jīng)出臺虛擬電廠參與現(xiàn)貨的相關(guān)規(guī)則。虛擬電廠正迅速崛起，與以往的各類技術(shù)一樣，成為了大家業(yè)內(nèi)的投資熱點和關(guān)注焦點。
從國際經(jīng)驗看，不同電力現(xiàn)貨市場模式下虛擬電廠發(fā)展道路不同：歐洲虛擬電廠以自調(diào)度模式開展，而美國的虛擬電廠建立在需求響應(yīng)和可中斷負(fù)荷的基礎(chǔ)之上。歐美虛擬電廠發(fā)展也有共同之處，一是虛擬電廠均是以現(xiàn)貨實時電價為背景形成的，是以現(xiàn)貨市場為基礎(chǔ)的二級經(jīng)濟(jì)關(guān)系；二是虛擬電廠的興起源自于市場主體的自發(fā)建設(shè)，以經(jīng)濟(jì)關(guān)系銜接主體行為；三是虛擬電廠并未改變系統(tǒng)可靠性規(guī)劃模式，可靠性規(guī)劃仍然考慮源、網(wǎng)、荷、儲等構(gòu)成電力系統(tǒng)的基本元器件開展，而不將虛擬電廠這個各類資源的聚合體視為單個主體進(jìn)行考慮。
回歸國內(nèi)，我國虛擬電廠的發(fā)展也有其自身特點，一是以計劃模式下的峰谷電價為背景起步，更多基于目錄電價核定的峰谷價差而并非電力市場的時變價差；二是當(dāng)前有將“虛擬電廠”與“源網(wǎng)荷儲”基本元器件并列的趨勢，虛擬電廠的作用逐步“實體”化。
藍(lán)海中的虛火
虛擬電廠在我國多點開花，不少行業(yè)研究者對其也愈加推崇，然而當(dāng)前行業(yè)對于虛擬電廠的認(rèn)識并不全面，在現(xiàn)貨市場逐步建設(shè)完善的過程中，虛擬電廠于蓬勃發(fā)展之下也逐漸顯露了一些問題，本來虛擬電廠應(yīng)當(dāng)是在電力現(xiàn)貨市場中如魚得水，但實操中卻需要大量特殊規(guī)則予以扶持，猶如藏于藍(lán)海之中的虛火。為了讓虛擬電廠更好地服務(wù)于電力市場化改革和新型電力系統(tǒng)建設(shè)，厘清四項關(guān)鍵問題尤為必要。
一是虛擬電廠不能取代基于源網(wǎng)荷儲基本元器件的規(guī)劃與運行方式。虛擬電廠本質(zhì)上是一種通過信息技術(shù)和控制技術(shù)將分布式電源、儲能、可控負(fù)荷等聚合起來的系統(tǒng)，其本身沒有實際的發(fā)、輸、變、用等物理設(shè)備，僅為一種實際器件的“優(yōu)化組合”。源、網(wǎng)、荷、儲等基本器件是構(gòu)成電力系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，虛擬電廠聚合的資源也是電力系統(tǒng)的源、網(wǎng)、荷、儲基本元器件，因此從某種程度上來說，虛擬電廠就是電力系統(tǒng)“大圈子”里頭的一個“小圈子”?！疤摂M電廠與源網(wǎng)荷儲器件的關(guān)系”就類似于“電力市場與源網(wǎng)荷儲器件的關(guān)系”，是在電力現(xiàn)貨市場制度基礎(chǔ)上的，一種個性化定制經(jīng)濟(jì)制度。虛擬電廠僅能優(yōu)化存量資源、提高系統(tǒng)運行效率，但并不能改變電源或儲能本身的物理能力。因此，電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行仍應(yīng)以源、網(wǎng)、荷、儲實體器件為基礎(chǔ)開展，讓電力系統(tǒng)“踏踏實實”地運轉(zhuǎn)。
雖然通過虛擬電廠的優(yōu)化的確可以更充分地發(fā)揮聚合設(shè)備的調(diào)節(jié)能力，但并不能創(chuàng)造出系統(tǒng)的“額外能力”。因此，決定電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和可靠性的是電力系統(tǒng)中的所有基本元件，而并非虛擬電廠。如果沒有源網(wǎng)荷儲基本元器件的合理規(guī)劃與運行，虛擬電廠將失去優(yōu)化的對象和物質(zhì)基礎(chǔ)，成為“無本之木”。例如，從需求側(cè)入手增加可靠性，需要的是調(diào)度真正可以控制的可中斷負(fù)荷。如果由虛擬電廠將儲能和非可中斷的普通用戶聚合起來，可以實現(xiàn)某一時段，用戶僅通過儲能供電而不需要從大電網(wǎng)中購電。此時，虛擬電廠對大電網(wǎng)而言似乎變成了一個“可中斷負(fù)荷”，為系統(tǒng)提供了靈活性，然而這種靈活性并非來自于虛擬電廠，而是其聚合的儲能發(fā)揮了作用。因此，虛擬電廠不能與源網(wǎng)荷儲基本器件并列，電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行依然要以源網(wǎng)荷儲為基礎(chǔ)進(jìn)行。
二是虛擬電廠不能脫離電力現(xiàn)貨市場而存在。電力是系統(tǒng)性商品，任何一個單位的出力都會對整個電力系統(tǒng)帶來影響，電力現(xiàn)貨市場實際包含了所有源網(wǎng)荷儲元器件的動作信息，虛擬電廠也不例外。電力實時價格形成峰谷價差，虛擬電廠才能通過靈活安排自身發(fā)用電曲線，在電能量市場中賺取價差獲利。依靠提供靈活性實現(xiàn)盈利的基本特質(zhì)，決定了虛擬電廠技術(shù)的發(fā)展離不開電力現(xiàn)貨市場。
雖然當(dāng)前部分地區(qū)虛擬電廠的發(fā)展是基于計劃體制下的峰谷分時電價，但分時電價并不能永遠(yuǎn)作為虛擬電廠的避風(fēng)港灣。一方面，計劃體制下的分時電價由人為劃定，并非一成不變，而是適時調(diào)整的，無法作為一種長期穩(wěn)定的機(jī)制托舉虛擬電廠發(fā)展，分時電價必然要過渡到電力現(xiàn)貨市場形成的真實分時電價；另一方面，當(dāng)前電力現(xiàn)貨市場建設(shè)勢頭正盛，2024年初已有山西、廣東兩省現(xiàn)貨市場轉(zhuǎn)正，5個地區(qū)開展現(xiàn)貨連續(xù)結(jié)算；而至2025年初，現(xiàn)貨正式運行地區(qū)已達(dá)4個，連續(xù)結(jié)算地區(qū)已達(dá)9個，全國絕大部分地區(qū)均已開展過現(xiàn)貨試運行，根據(jù)國家要求，25年內(nèi)全國大部分地區(qū)都要實現(xiàn)現(xiàn)貨市場連續(xù)運行。虛擬電廠融入現(xiàn)貨市場已為大勢所趨。
尤其是我們要注意到，當(dāng)前現(xiàn)貨市場中的虛擬電廠享受著“特殊對待”，例如山東報量報價的虛擬電廠可以選擇不參與實時市場等。后續(xù)隨著虛擬電廠定位逐漸理順、虛擬電廠技術(shù)實現(xiàn)進(jìn)步、市場機(jī)制不斷完善，虛擬電廠必然被取消特殊待遇，與其他經(jīng)營主體一同公平參加電力現(xiàn)貨市場，有投資意向的主體應(yīng)當(dāng)將投資的經(jīng)濟(jì)性評價置于電力現(xiàn)貨市場背景下進(jìn)行。
三是虛擬電廠本質(zhì)為經(jīng)濟(jì)組織，而并非實體。虛擬電廠的“優(yōu)化組合”模式是一種基于財務(wù)激勵的經(jīng)濟(jì)行為，其動作與否取決于市場價格信號的引導(dǎo)。如果能從市場中獲利，則虛擬電廠便會做出響應(yīng)，反之則不會動作。經(jīng)濟(jì)行為沒有實體，這也是虛擬電廠的“虛擬”特征，也正因如此，不應(yīng)要求虛擬電廠必須具備像實體火電廠一樣的可靠性，當(dāng)價格激勵不夠時，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)不應(yīng)像對待實體火電機(jī)組一樣強(qiáng)行調(diào)度虛擬電廠出力，同時虛擬電廠也不應(yīng)獲得相應(yīng)的容量補償。
值得注意的是，虛擬電廠聚合分布式資源并響應(yīng)調(diào)度信號，其自身對聚合資源的出力有一定控制權(quán)，但這種控制權(quán)不應(yīng)打破當(dāng)前電力系統(tǒng)傳統(tǒng)調(diào)度制度。也即響應(yīng)調(diào)度指令的虛擬電廠只應(yīng)聚合調(diào)度“看不見的”、無法單獨作為市場經(jīng)營主體的分布式資源，能夠直接接受調(diào)度指令的單元不應(yīng)納入虛擬電廠的資源聚合對象。“不謀全局者不足謀一隅”，電力現(xiàn)貨市場優(yōu)化的范圍大、效果更優(yōu)，能夠作為獨立經(jīng)營主體、通過自行報價進(jìn)行優(yōu)化的大容量單元應(yīng)當(dāng)交由電力現(xiàn)貨市場優(yōu)化；沒有能力參加市場報價的容量較小的資源，本身無法進(jìn)行優(yōu)化，此時虛擬電廠可以將其進(jìn)行聚合，由專業(yè)的交易員協(xié)調(diào)各類資源，達(dá)到對小容量分布式資源優(yōu)化的結(jié)果。也只有如此，虛擬電廠才能從實質(zhì)上真正增加電力系統(tǒng)靈活性。
四是虛擬電廠不能成為操縱市場的遮羞布。國家能源局《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范電力市場交易行為有關(guān)事項的通知》等文件中明確，各經(jīng)營主體原則上以市場注冊主體為單位獨立進(jìn)行報價。各經(jīng)營主體間不得通過口頭約定、簽訂協(xié)議等方式串通報價。虛擬電廠的運營可能涉及多個利益主體，如分布式電源所有者、儲能運營商、負(fù)荷聚合商等，在虛擬電廠對它們進(jìn)行集中管理和協(xié)調(diào)的過程中，各主體之間存在密切的信息交流與共享，這有利于虛擬電廠的整體運行優(yōu)化，但也為串通報價提供了便利條件，可能會出現(xiàn)部分主體達(dá)成私下的價格協(xié)議，在局部形成市場力，操縱市場價格。虛擬電廠存在以“優(yōu)化組合”為幌子，在對內(nèi)部資源進(jìn)行“二調(diào)度”、“二交易”的同時串通報價的可能，因此虛擬電廠的發(fā)展必須與反不正當(dāng)競爭和加強(qiáng)串謀監(jiān)管同步考慮。
回歸本源
在能源加速轉(zhuǎn)型、電力市場化改革持續(xù)推進(jìn)背景下，新技術(shù)、新業(yè)態(tài)在與建設(shè)過程中的新體制銜接時難免產(chǎn)生新問題。回歸虛擬電廠本源，辯證地看待虛擬電廠技術(shù)才能更好地促進(jìn)其長遠(yuǎn)發(fā)展。基于此，我們提出以下幾方面建議。
一是建議進(jìn)一步明確虛擬電廠的定義。虛擬電廠本質(zhì)是一種經(jīng)濟(jì)形式，其不能取代源、網(wǎng)、荷、儲等電力基本器件，也無法與基本器件并列。一方面，電力系統(tǒng)的規(guī)劃仍應(yīng)以基本器件為基礎(chǔ)開展，不同地區(qū)應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平、負(fù)荷增長情況、地區(qū)資源稟賦等條件規(guī)劃電源、儲能、電網(wǎng)、用電設(shè)施的建設(shè)，而不必刻意規(guī)劃“需要建幾個、建多大的虛擬電廠”。虛擬電廠這種“經(jīng)濟(jì)形式”的發(fā)展交由市場價差來激勵即可，設(shè)計好市場機(jī)制是虛擬電廠健康發(fā)展核心保障，有了市場價格的正確引導(dǎo)，虛擬電廠無需刻意規(guī)劃即可健康發(fā)展。另一方面，電力系統(tǒng)的可靠性也無法由虛擬電廠直接提供，而是由基本器件提供，相應(yīng)的，容量補償相關(guān)機(jī)制也無需將虛擬電廠納入其中，直接按照面對基本元器件設(shè)計即可。
二是建議將現(xiàn)貨實時市場作為虛擬電廠發(fā)展的前置條件。一方面，電力現(xiàn)貨實時市場通過價格信號反映電力供需水平，有效的價格信號能為虛擬電廠技術(shù)提供生存的必要條件。因此，加速電力現(xiàn)貨市場建設(shè)，推進(jìn)更多主體參與現(xiàn)貨市場，完善市場機(jī)制，增強(qiáng)現(xiàn)貨發(fā)現(xiàn)價格能力，才能為虛擬電廠技術(shù)發(fā)展打好基礎(chǔ)、鋪平道路。另一方面，若是以未開展現(xiàn)貨時的峰谷電價差值來作為虛擬電廠的設(shè)計基礎(chǔ)，十分有可能會偏離現(xiàn)貨市場運行后的真實峰谷價差，例如山東用戶側(cè)峰谷分時電價，峰段價格是谷段價格的3.6倍，尖峰價格是谷段價格的4.3倍，但實際現(xiàn)貨價格的平均峰谷差僅為2倍稍多?，F(xiàn)貨市場開展后峰谷價差縮小，可能導(dǎo)致虛擬電廠無法達(dá)到預(yù)期投資收益率，甚至虧損。因此，現(xiàn)貨市場未開展地區(qū)的虛擬電廠項目，應(yīng)該充分考慮未來現(xiàn)貨價格的影響，做到投建之前合理、全面評估。
三是建議完善適應(yīng)虛擬電廠經(jīng)濟(jì)組織方式的市場機(jī)制。虛擬電廠的“虛擬”既體現(xiàn)在其為經(jīng)濟(jì)形式而非實體，又體現(xiàn)在其地理位置上的“虛擬”，而這可能對當(dāng)前市場機(jī)制帶來麻煩：虛擬電廠聚合的分布式資源地理分布可能十分遼闊，一個虛擬電廠并不能在一處實際地點被人看到，以至于如果不加限制，各個資源在電力系統(tǒng)中可能分屬不同出清節(jié)點，如不進(jìn)行統(tǒng)一，可能出清多個價格。一家虛擬電廠應(yīng)當(dāng)作為一個單獨的經(jīng)營主體參與電力市場，為避免同一經(jīng)營主體控制下的資源出現(xiàn)不同的節(jié)點電價，應(yīng)當(dāng)規(guī)定虛擬電廠只能聚合位于同一節(jié)點下的分布式資源，或聚合各地資源后，在參與電力市場時應(yīng)將聚合的資源分解到各個確定節(jié)點進(jìn)行申報和出清。同時，市場中聚合了儲能的虛擬電廠已經(jīng)初步具備做市商的性質(zhì)（儲能本身不生產(chǎn)電能，與做市商類似，通過價差套利），其實時市場外的全部行為都有攜帶杠桿的可能。通過杠桿合理套利有利于加速各環(huán)節(jié)財務(wù)市場價格收斂于現(xiàn)貨價格，應(yīng)在適當(dāng)時機(jī)放開其他經(jīng)營主體套利限制，取消超額收益回收機(jī)制，避免出現(xiàn)允許虛擬電廠一種主體獨享“扶持性套利”，如此將有助于維護(hù)市場公平，同時加強(qiáng)市場發(fā)現(xiàn)真實價格的能力。
四是建議健全完善對于虛擬電廠參與電力市場的監(jiān)管機(jī)制。針對虛擬電廠參與電力市場后存在的“二調(diào)度”、“二交易”的情況，需要完善相應(yīng)監(jiān)管機(jī)制，防止隱藏的串通報價行為的發(fā)生?？梢钥紤]對虛擬電廠可聚合的資源進(jìn)行適當(dāng)限制，例如不允許跨發(fā)電集團(tuán)聚合分布式資源，不允許聚合可以直接接受調(diào)度指令的資源，不允許跨售電公司聚合用戶等，并且研究虛擬電廠參與財務(wù)性市場可能存在的問題。健全完善針對虛擬電廠參與電力市場的監(jiān)管機(jī)制，合理限制其可聚合資源，對于維護(hù)電力市場秩序、促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。
在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，虛擬電廠成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要一環(huán)。辯證看待虛擬電廠技術(shù)在市場化背景下的優(yōu)勢與潛在的問題，給予虛擬電廠正確的定位尤為關(guān)鍵。同時，技術(shù)創(chuàng)新與市場化道路要并重，由市場篩選技術(shù)，由技術(shù)推進(jìn)市場，是實現(xiàn)新技術(shù)健康發(fā)展和市場機(jī)制不斷完善的必然選擇。只有與電力市場進(jìn)行深度融合，服從并服務(wù)于電力現(xiàn)貨市場機(jī)制，虛擬電廠才能實現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，全方位深層次體現(xiàn)其價值。
