2022年虛擬電廠行業(yè)專題報(bào)告

2022年虛擬電廠行業(yè)專題報(bào)告

1.需求側(cè)帶動(dòng)，虛擬電廠迎來藍(lán)海時(shí)代

需求側(cè)靈活調(diào)控，引入虛擬電廠新模式

電源結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致尖峰負(fù)荷需求無法得到滿足。2021年

中國(guó)電力裝機(jī)總量高達(dá)24.21億千瓦，其中火電機(jī)組13.01億

千瓦，遠(yuǎn)高于全國(guó)主要電網(wǎng)每月最高的用電負(fù)荷。但是我國(guó)

用電高峰時(shí)段的電力缺口依然存在，其根源是我國(guó)電力系統(tǒng)的

結(jié)構(gòu)性問題：我國(guó)電源側(cè)基荷電源過多、靈活性資源尤其是

尖峰資源較少。尖峰資源存在年利用小時(shí)數(shù)較少、度電成本

過高的問題，難以在原有電價(jià)機(jī)制下獲取利潤(rùn)空間，從而阻礙

了尖峰資源的投資積極性。同時(shí)，可再生能源占比持續(xù)提升,

供電不穩(wěn)定性加劇，亟需有效措施幫助滿足實(shí)施組合式資源

調(diào)度，有效滿足用戶側(cè)需求。

當(dāng)前時(shí)點(diǎn)非水電可再生能源最低消納權(quán)重逐年提升，供

電不穩(wěn)定性增加，需求側(cè)管理重要性持續(xù)提升。目前，我國(guó)

政府部門對(duì)各省市均限定了可再生能源（非水電）最低消納

權(quán)重，且權(quán)重逐年提升。隨著風(fēng)電、光電總供電量占比提升，

供電不穩(wěn)定性增加，靈活、快速的調(diào)度需求增多，需求側(cè)管

理變得愈發(fā)重要。

什么是虛擬電廠？

虛擬電廠是將不同空間的可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)、電

動(dòng)汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，實(shí)現(xiàn)

自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易的智

慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調(diào)負(fù)荷

調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納，配合填谷。虛擬電

廠的發(fā)展是以可控負(fù)荷、儲(chǔ)能、分布式電源三類可控資源的

發(fā)展為前提。

圖4:虛擬電廠運(yùn)行模式

煤電生物質(zhì)能電工業(yè)用戶水電

儲(chǔ)能光電

幸

電網(wǎng)

風(fēng)電

麻高■電氤尸

集?控平臺(tái)需③求預(yù)測(cè)產(chǎn)量2預(yù)測(cè)電價(jià)預(yù)測(cè)K7U目為=

可調(diào)負(fù)荷：可調(diào)負(fù)荷的重點(diǎn)領(lǐng)域包括工業(yè)、建筑和交通

等。工業(yè)負(fù)荷的調(diào)節(jié)潛力主要來自于非生產(chǎn)性負(fù)荷和輔助性

負(fù)荷，不同工業(yè)行業(yè)間存在較大差異；商業(yè)和公共建筑可調(diào)

負(fù)荷主要為樓宇空調(diào)、照明、動(dòng)力負(fù)荷，約占整個(gè)樓宇負(fù)荷的

25%,居民建筑可調(diào)負(fù)荷因分布散、容量小從而聚合難度較

大；交通可調(diào)負(fù)荷主要增量為電動(dòng)交通。據(jù)測(cè)算，遠(yuǎn)期國(guó)網(wǎng)

經(jīng)營(yíng)區(qū)可調(diào)負(fù)荷理論潛力可達(dá)9000萬kW,未來3?5年，通

過加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、完善補(bǔ)貼政策和交易機(jī)制，可力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)

4000-5000萬kW,約占最大負(fù)荷5%。

分布式電源：在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的發(fā)

電機(jī)組以滿足特定用戶的需要，或支持現(xiàn)存配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,

包括小型燃機(jī)、光伏、風(fēng)電、水電、生物質(zhì)等或其發(fā)電組合。

儲(chǔ)能：儲(chǔ)能設(shè)備主要包括機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)

能和相變儲(chǔ)能四類。

虛擬電廠作為智能電網(wǎng)的一種運(yùn)行方式，促成了各自獨(dú)

立的發(fā)電廠、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的靈活合作。虛擬電廠技

術(shù)并不改變這些實(shí)體與電網(wǎng)的硬連接，而是通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)這些

實(shí)體進(jìn)行整合、協(xié)調(diào)、優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電資源的合理、

優(yōu)化、高效利用。換而言之，發(fā)電、用電不受電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度

中心的直接調(diào)度，而是通過虛擬電廠的控制中心參與到電網(wǎng)

的運(yùn)行和調(diào)度中。目前在我國(guó)，受限于分布式能源與儲(chǔ)能的發(fā)

展水平，虛擬電廠主要偏向用戶負(fù)荷端調(diào)控，基于激勵(lì)的需

求側(cè)進(jìn)行電力資源調(diào)峰填谷。

虛擬電廠聚合上下游資源，調(diào)控空間大

虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈由上游基礎(chǔ)資源、中游資源聚合商和

下游電力需求方三者共同組成。其中上游基礎(chǔ)資源又可細(xì)分

為可控負(fù)荷、分布式能源以及儲(chǔ)能系統(tǒng)，虛擬電廠通過對(duì)三

種基礎(chǔ)資源的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)電力資源的削峰填谷。中游的資源聚合

商是虛擬電廠的核心組成部分與控制主體。資源聚合商通過

對(duì)上游可控負(fù)荷、分布式能源以及儲(chǔ)能系統(tǒng)三者的整合、優(yōu)

化、調(diào)度、決策，從而實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的正常運(yùn)行。產(chǎn)業(yè)鏈的下

游為電力需求方，主要參與者有電網(wǎng)公司、售電公司和其他

參與電力市場(chǎng)化交易的主體。下游參與者為市場(chǎng)提供輸配電

服務(wù)和電網(wǎng)接入服務(wù)，并向市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)提供市場(chǎng)化交易和市

場(chǎng)化服務(wù)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖7:虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈

虛擬電廠的發(fā)展需外圍市場(chǎng)支撐

依據(jù)外圍條件的不同，可以把虛擬電廠的發(fā)展分為三個(gè)

階段：邀約型虛擬電廠、市場(chǎng)型虛擬電廠和自由調(diào)度型虛擬

電廠。虛擬電廠的發(fā)展依賴于外圍電力市場(chǎng)的支撐，電力市

場(chǎng)主要包括電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和中長(zhǎng)期市場(chǎng)。輔助

服務(wù)市場(chǎng)主要是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電

能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電

網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，最主要形式為調(diào)峰、調(diào)谷、

調(diào)頻等服務(wù)。

邀約型虛擬電廠是在沒有電力市場(chǎng)的情況下，由政府部

門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，各個(gè)聚合商參與組織資源以可控負(fù)

荷為主進(jìn)行響應(yīng)，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程，當(dāng)前我

國(guó)各省試點(diǎn)的虛擬電廠以邀約型為主。

市場(chǎng)型虛擬電廠是在電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和

容量市場(chǎng)建成后，虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式,

分別參與這些市場(chǎng)獲得收益。在此期間，虛擬電廠以電力市

場(chǎng)配置電力資源運(yùn)行驅(qū)動(dòng)，通過協(xié)調(diào)、優(yōu)化和控制可控負(fù)荷、

分布式電源和儲(chǔ)能三大資源聚合而成的分布式能源集群，作

為一個(gè)整體參與各類電力市場(chǎng)交易并為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供調(diào)

峰、調(diào)頻、緊急控制等輔助服務(wù)的分布式能源聚合商。在第

二階段，也會(huì)同時(shí)存在邀約型模式，其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)

運(yùn)行機(jī)構(gòu)。

自由調(diào)度型虛擬電廠將在市場(chǎng)性虛擬電廠的基礎(chǔ)上，實(shí)

現(xiàn)跨空間自主調(diào)度。隨著虛擬電廠所整合資源的種類逐步增

多，“虛擬電力系統(tǒng)”雛形初顯。該階段，除可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能

和分布式能源等基礎(chǔ)資源外，也將包含由該類基礎(chǔ)資源所整合

而成的微電網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)等。自由調(diào)度型虛擬電廠主

要參與者以國(guó)外為主，如德國(guó)的NextKraftwerke公司等。

圖8:虛擬電廠發(fā)展的三個(gè)階段

邀約型虛擬電廠

政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)主導(dǎo)

發(fā)出邀約信號(hào)，虛擬電廠市場(chǎng)型虛擬電廠

組織資源進(jìn)行響應(yīng).

電能量現(xiàn)貨市場(chǎng),輔助服務(wù)市自由調(diào)度型虛擬電廠

實(shí)例：江蘇、上海、廣東場(chǎng)、容量市場(chǎng)到位，參與電力

等試點(diǎn)虛擬電廠市場(chǎng)運(yùn)行.能實(shí)現(xiàn)跨空間自主調(diào)度.

實(shí)例：箕I唬力交易中心試點(diǎn)實(shí)例：德國(guó)NextKraftwerke

(電力輔助服務(wù)市場(chǎng))

@未來管庫(kù)

相比儲(chǔ)能，輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠更具優(yōu)勢(shì)

儲(chǔ)能資源作為虛擬電廠三大基礎(chǔ)資源之一，常見的儲(chǔ)能

電站類型有：物理儲(chǔ)能、電器儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能以

及化學(xué)儲(chǔ)能等。

我國(guó)儲(chǔ)能電站以抽水儲(chǔ)能模式為主。2021年，中國(guó)儲(chǔ)能

市場(chǎng)裝機(jī)功率43.44GW,位居全球第一。抽水蓄能裝機(jī)功率

37.57GW,占比86.5%；蓄熱蓄冷裝機(jī)功率561.7MW,占比

1.3%；電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)功率5117.1MW,占比11.8%；其它儲(chǔ)

能技術(shù)(壓縮空氣和飛輪儲(chǔ)能)裝機(jī)功率占比0.4%。

不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的性能要求有所不同，而儲(chǔ)能成

本則是決定儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模最重要的參數(shù)。以

抽水蓄能電站為例，目前抽水蓄能電站的投資成本為60?64

億元/GW,使用壽命約50年,每天抽放一次，系統(tǒng)能量成本在

120?170萬元/(MW-h),電站運(yùn)維成本大約120萬元/(MW-h),

其他成本20萬元/(MW?h),系統(tǒng)能量效率76%,年運(yùn)行比例約

90%,測(cè)算獲得抽水蓄能的度電成本為0.21~0.25元/(kW-h)lo

表1:2019年我國(guó)不同蓄能模式參數(shù)對(duì)比

儲(chǔ)能系統(tǒng)每次循環(huán)循環(huán)次數(shù),

放電深度放電效率

的等效容量保持率

抽水蓄能100%76%1%1600

鉛蓄電池70%80%70%2500-3500

全鋼液流電池90%72%70%6000-8000

鈉硫電池100%83%70%3800-5000

磷酸鐵鋰電池90%88%70%3500-5000

三元鋰電池90%90%70%30學(xué)矣朱來智庫(kù)

在供給側(cè)調(diào)控手段有限的情況下，通過實(shí)施需求側(cè)管理

可大幅降低資金成本，高效解決實(shí)際問題?！半p碳”政策下，

新建大型煤電機(jī)組既不利于我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展又缺乏經(jīng)濟(jì)

性。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，若通過建設(shè)煤電機(jī)組滿足其經(jīng)營(yíng)區(qū)5%

的峰值負(fù)荷需求，電廠及配套電網(wǎng)需投資約4000億元；若建

設(shè)虛擬電廠，建設(shè)、運(yùn)維和激勵(lì)的資金規(guī)模僅為400億-570

億元。以山東省為例，假設(shè)存在持續(xù)時(shí)間100小時(shí)的500萬千

瓦尖峰負(fù)荷缺口，采用“需求響應(yīng)+延壽煤電''方案的年化成本

遠(yuǎn)低于“新建燃煤機(jī)組5x100萬千瓦”方案，每年將降低14.3

億元的開支。當(dāng)前時(shí)點(diǎn)非水電可再生能源最低消納權(quán)重逐年

提升，供電不穩(wěn)定性增加，需求側(cè)管理重要性持續(xù)提升。目

前，我國(guó)政府部門對(duì)各省市均限定了可再生能源(非水電)最

低消納權(quán)重，且權(quán)重逐年提升。隨著風(fēng)電、光電總供電量占

比提升，供電不穩(wěn)定性增加，靈活、快速的調(diào)度需求增多，

需求側(cè)管理變得愈發(fā)重要。

2.目前我國(guó)虛擬電廠發(fā)展進(jìn)展

我國(guó)虛擬電廠現(xiàn)處“邀約型”階段，行業(yè)前景廣闊

如上文所述，我國(guó)虛擬電廠市場(chǎng)發(fā)展可被分為三個(gè)市場(chǎng)

階段：邀約型、市場(chǎng)型、和自治型。當(dāng)前我國(guó)各省試點(diǎn)的虛

擬電廠以邀約型為主，其中以江蘇、上海、廣東等省市開展

的項(xiàng)目試點(diǎn)即是邀約型虛擬電廠，屬于市場(chǎng)型虛擬電廠的有冀

北電力交易中心開展的虛擬電廠試點(diǎn)、廣東虛擬電廠試點(diǎn)、

上海虛擬電廠試點(diǎn)等。但目前，我國(guó)電力市場(chǎng)尚未發(fā)展至自

由調(diào)度式階段，主要參與者以國(guó)外企業(yè)為主，如德國(guó)的Next

Kraftwerke公司等。

我國(guó)虛擬電廠建設(shè)處于初期試點(diǎn)階段，近年來各類政策

加速行業(yè)發(fā)展。2015年，相關(guān)部門出臺(tái)《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)

發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確虛擬電廠商業(yè)模式需進(jìn)行創(chuàng)新，并

率先于江蘇試水邀約型虛擬電廠，出臺(tái)季節(jié)性尖峰電價(jià)政策，

構(gòu)建了需求響應(yīng)激勵(lì)資金池，為該地區(qū)需求響應(yīng)的發(fā)展奠定

基礎(chǔ)。2021年，《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)

發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出虛擬電廠應(yīng)參與各類電力市場(chǎng)交易，指

引行業(yè)發(fā)展路徑應(yīng)從邀約型轉(zhuǎn)向交易型。雖然目前我國(guó)只有

冀北虛擬電廠一期試點(diǎn)屬于交易型虛擬電廠，但隨著電力市

場(chǎng)機(jī)制逐漸完善，虛擬電廠模式將由邀約型向市場(chǎng)型轉(zhuǎn)變，變

成以電力市場(chǎng)配置電力資源運(yùn)行驅(qū)動(dòng)，通過協(xié)調(diào)、優(yōu)化和控

制可控負(fù)荷、分布式電源和儲(chǔ)能三大資源，作為整體參與各

類電力市場(chǎng)交易的分布式能源聚合商。

圖13:我國(guó)虛擬電廠發(fā)展時(shí)間線

MJf段篦二m段第三艙段

《制》堡卜1a治型卜

主要特征：通過需求響應(yīng)激勵(lì)資金池主要特征：通過電力交易引導(dǎo)主體加主要特征：通過信息強(qiáng)化市場(chǎng)主體參

推動(dòng)入電力市場(chǎng)與力度

目的：削峰減荷目的：電力平陸目的：畿源改革

ia：需求啕應(yīng)1?：現(xiàn)貨市場(chǎng)i?：智能算法

關(guān)維主體：政府機(jī)構(gòu)關(guān)鍵主體：交窈機(jī)構(gòu)關(guān)鍵主體：運(yùn)

場(chǎng)景：供冷供熱場(chǎng)景：譴峰礴場(chǎng)景：有源負(fù)

\______________

主要政策及推出時(shí)間

—021.03:1^2021.07:

2015.07:

《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互樸《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意

發(fā)展的指號(hào)意見；見》

電?結(jié)合體制機(jī)制創(chuàng)新，探索智魅能源、

領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新力中長(zhǎng)期、輔助服務(wù)I蠲等等喘@市黑叁庫(kù)

現(xiàn)階段虛擬電廠的盈利模式是什么？

虛擬電廠通過調(diào)度負(fù)荷進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)，之后獲補(bǔ)貼分

成實(shí)現(xiàn)盈利。虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商和負(fù)荷聚合商通過聚合電力用

戶可調(diào)負(fù)荷，利用可控負(fù)荷進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)，一方面可以節(jié)

約用戶能源費(fèi)用獲取收益，另一方面可獲得參與需求側(cè)響應(yīng)的

電量補(bǔ)貼收入，補(bǔ)貼收入由虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商和負(fù)荷聚合商與

電力用戶進(jìn)行分成，政策并不限定分成比例。虛擬電廠運(yùn)營(yíng)

商和負(fù)荷聚合商的投入成本主要為電能監(jiān)控系統(tǒng)投入的軟硬件

成本和電力用戶的柔性負(fù)荷使用成本，收入為分成后的響應(yīng)

電量補(bǔ)貼收入以及可能存在的提供電力用戶節(jié)能服務(wù)的服務(wù)

費(fèi)用。目前整體參與用戶的收入來自各省市建立的獎(jiǎng)勵(lì)基金池

來自國(guó)家補(bǔ)貼、于電價(jià)外附加征收的差別電價(jià)收入或通過增

加年度跨省區(qū)交易電量計(jì)劃形成的購(gòu)電價(jià)差盈余疏導(dǎo)。截至

目前，我國(guó)已有多個(gè)省份陸續(xù)公布了虛擬電廠的相關(guān)政策，并

且詳細(xì)制定了虛擬電廠削峰填谷的補(bǔ)貼、計(jì)價(jià)規(guī)則。

此外，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局在《"十四五''現(xiàn)代能源

體系規(guī)劃》中著重強(qiáng)調(diào)了可調(diào)負(fù)荷資源對(duì)于虛擬電廠的重要

性。在“十四五”期間要大力提升電力負(fù)荷彈性，加強(qiáng)電力需

求側(cè)響應(yīng)能力建設(shè)，整合分散需求響應(yīng)資源，引導(dǎo)用戶優(yōu)化儲(chǔ)

用電模式，高比例釋放居民、一般工商業(yè)用電負(fù)荷的彈性。

引導(dǎo)大工業(yè)負(fù)荷參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，鼓勵(lì)電解鋁、鐵合金、

多晶硅等電價(jià)敏感型高載能負(fù)荷改善生產(chǎn)工藝和流程，發(fā)揮可

中斷負(fù)荷、可控負(fù)荷等功能。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。力爭(zhēng)到

2025年，電力需求側(cè)響應(yīng)能力達(dá)到最大負(fù)荷的3%?5%,其

中華東、華中、南方等地區(qū)達(dá)到最大負(fù)荷的5%左右。

圖14:海外國(guó)家虛擬電廠的主要類型

3.從海外看國(guó)內(nèi)虛擬電廠發(fā)展

虛擬電廠的概念從1997年提出之后，受到了歐洲、北美、

澳洲多國(guó)的廣泛關(guān)注。近年來隨著信息通訊技術(shù)、分布式電

源、儲(chǔ)能、電動(dòng)車的快速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域逐漸表現(xiàn)出對(duì)虛擬

電廠的極大需求并付諸工程實(shí)踐。從海外國(guó)家的工程實(shí)踐來看,

主要分為兩種方向，第一種是以儲(chǔ)能和分布式電源為作為虛

擬電廠的主體，典型代表是歐盟模式；而以美國(guó)為代表則是

以可控負(fù)荷為主，規(guī)模已經(jīng)達(dá)到尖峰負(fù)荷的5%以上。

歐洲虛擬電廠

雖然歐洲發(fā)電總規(guī)模早已進(jìn)入瓶頸階段，但是新能源的

發(fā)展依然迅速，截至2021年末，歐盟新能源發(fā)電量達(dá)到5501

億千瓦時(shí)，較2010年增加238%,而其總發(fā)電規(guī)模2021年卻

較2010年降低3%。橫向?qū)Ρ葋砜矗?021年歐盟的新能源發(fā)

電量占全電源比重也達(dá)到了19%,其中德國(guó)新能源發(fā)電量占

比甚至達(dá)到了28.52%,遠(yuǎn)高于中美日等主流國(guó)家。隨著新能

源電量和占比的持續(xù)增加，其出力不穩(wěn)定特性不可避免會(huì)對(duì)電

網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，且消納問題也逐步趨于嚴(yán)峻。而且歐盟

的新能源建設(shè)以分布式電源為主，2021年歐盟新增光伏裝機(jī)

中56%均為分布式光優(yōu)，由于分布式電源分布廣泛，因此調(diào)

度難度較大，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊也不容忽視。

為進(jìn)一步優(yōu)化新能源的消納以及電網(wǎng)的穩(wěn)定，歐洲國(guó)家

在建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目時(shí)比較注重通過電力市場(chǎng)促進(jìn)可再生

能源消納以及綜合能源協(xié)同優(yōu)化問題。隨著歐洲電力市場(chǎng)機(jī)

制的不斷完善，各能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目參與電力市場(chǎng)的模式也逐漸

清晰。目前，歐洲各國(guó)虛擬電廠側(cè)重于發(fā)電側(cè)，主要包含分

布式電源和儲(chǔ)能資源，也有一部分包括抽水蓄能機(jī)組、熱電

聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和傳統(tǒng)的火電機(jī)組等集中式發(fā)電資源，其目的在于實(shí)

現(xiàn)分布式發(fā)電的可靠性并網(wǎng)、智能互動(dòng)和參與電力市場(chǎng)，減

小分布式發(fā)電項(xiàng)目對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的沖擊。歐盟國(guó)家中，以德國(guó)

為其中最典型的代表最早發(fā)力于虛擬電廠業(yè)務(wù)。2001年，來

自德國(guó)、荷蘭、西班牙等5個(gè)國(guó)家的11家公司，于2001年-

2005年間實(shí)施虛擬電廠的研究和試點(diǎn)項(xiàng)目VFCPP,其目的在

于發(fā)展、安裝、測(cè)試并展示由31個(gè)分散且獨(dú)立的居民燃料電

池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成的虛擬電廠，在給出確定的負(fù)荷曲線時(shí),

中央控制系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)每個(gè)機(jī)組的供熱和供電，以降低生產(chǎn)

成本和峰值負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的電能需求。此次試點(diǎn)項(xiàng)目為之后

虛擬電廠的運(yùn)維積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。在隨后的十年中，德國(guó)陸續(xù)

開展了大量的虛擬電廠研究項(xiàng)目，為之后商業(yè)運(yùn)維積累的豐

富的儲(chǔ)備資源。

表6:歐洲與虛擬電廠相關(guān)的主要研究項(xiàng)目

項(xiàng)目名稱起止時(shí)間項(xiàng)目狀態(tài)主要參與國(guó)家

VFCPP2001-2005完成德國(guó)

KONWERL2002-2003完成德國(guó)

VIRTPLANT2005-2007完成德國(guó)

UNNA2004-2006完成德國(guó)

CPP2003-2007完成德國(guó)

STADGVPP2003-2007完成德國(guó)

HARZVPP2008-2012完成德國(guó)

ProViPP2008-2012完成德國(guó)

VATTENFALLVPP2010-2012完成德國(guó)

VGPP2007-2008完成奧地利

PMVPP2005-2007完成荷蘭

英國(guó)、西班牙、法

FENIX2005-2009完成

國(guó)、羅馬尼亞等

EDISON2009-2012完成丹麥

FLEXPOWER2010-2013完成丹麥

GVPP2006-2012完成丹麥

WEB2ENERGY2010-2015完成士凝誕雪庫(kù)

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，2009年NextKraftwerke于德國(guó)

成立，并隨后陸續(xù)發(fā)展為歐洲最大的虛擬電廠，2021年，公

司被殼牌石油公司收購(gòu)，截至2022年二季度，公司管理了

14414個(gè)客戶資產(chǎn)（如分布式發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備），包括生

物質(zhì)發(fā)電裝置、熱電聯(lián)產(chǎn)、水電站、靈活可控負(fù)荷、風(fēng)能和

太陽能光伏電站等，容量達(dá)到1083.6萬千瓦，也就是說Next

Kraftwerke管理的單個(gè)客戶資源平均僅有0.075萬千瓦。從靈

活性調(diào)節(jié)能力看，公司聚合的靈活性資源達(dá)到255.5萬千瓦，

相當(dāng)于4座60萬千瓦大型煤電機(jī)組，2020年公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收

A5.95億歐元。

NextKraftwerke主要有兩種業(yè)務(wù)模式，一方面是將風(fēng)電

和光伏發(fā)電等難以穩(wěn)定出力的發(fā)電資源直接參與電力市場(chǎng)交

易，獲取利潤(rùn)分成；另一方面，利用靈活性調(diào)節(jié)電源的特點(diǎn),

參與電網(wǎng)的二次調(diào)頻和三次調(diào)頻，從而獲取附加收益。目前

NextKraftwerke能占到德國(guó)二次調(diào)頻市場(chǎng)的10%的份額。

第一種業(yè)務(wù)模式在發(fā)電端（風(fēng)電/光伏）安裝遠(yuǎn)程控制裝

置NextBox,將電源集成到虛擬電廠平臺(tái)；根據(jù)電源運(yùn)行參

數(shù)、市場(chǎng)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)狀態(tài)，通過虛擬電廠平臺(tái)對(duì)各個(gè)電源進(jìn)

行控制，參與電力市場(chǎng)交易；虛擬電廠并不會(huì)自己投資交易基

礎(chǔ)設(shè)施，就可以獲取能源交易收益。

第二種業(yè)務(wù)模式是在生物質(zhì)、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)、抽蓄或小

水電等靈活性調(diào)節(jié)電源安裝遠(yuǎn)程控制裝置NextBox,靈活性

調(diào)節(jié)電源可以提供給電力平衡市場(chǎng)；常規(guī)時(shí)段中會(huì)收到備用

費(fèi)補(bǔ)償，其正常運(yùn)行不需要作出調(diào)整；當(dāng)電網(wǎng)過載時(shí)，靈活性

調(diào)節(jié)電源可以在幾分鐘內(nèi)減少或者停止出力，將從Next獲得

額外的調(diào)頻服務(wù)費(fèi)。

圖19:NextKraftwerke虛擬電廠業(yè)務(wù)運(yùn)行模式

豆弟@先來駕庫(kù)

美國(guó)虛擬電廠

新能源滲透率攀高疊加較高比例分布式，催生美國(guó)虛擬

電廠需求。根據(jù)美國(guó)能源信息署披露，截至2021年末，美國(guó)

新能源發(fā)電量占其能源總發(fā)電量的12.01%,相較2010年提

升9.69個(gè)百分點(diǎn)。盡管新能源滲透率的逐年提升使得美國(guó)電

源結(jié)構(gòu)進(jìn)入清潔化轉(zhuǎn)型，但由于風(fēng)能和太陽能出力的間歇性

讓電力系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜化，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨著挑戰(zhàn)。

另一方面，充足的分布式光伏裝機(jī)為虛擬電廠提供了成長(zhǎng)的土

壤，從光伏裝機(jī)量較高的新澤西州、馬薩諸塞州和紐約州的

裝機(jī)結(jié)構(gòu)來看，其分布式光伏的占比均較高。其次，美國(guó)社

區(qū)太陽能的興起進(jìn)一步導(dǎo)致其電網(wǎng)邊緣發(fā)電能力增加，顛覆電

網(wǎng)傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)范式。根據(jù)2021年10月美國(guó)能源部制定的全

國(guó)社區(qū)太陽能伙伴關(guān)系(NCSP)目標(biāo)，到2025年美國(guó)社區(qū)

太陽能系統(tǒng)將可以為500萬個(gè)家庭供電。截止2020年底，美

國(guó)社區(qū)太陽能安裝總量約3.25GW,可為60萬戶家庭供電，

若按照該目標(biāo)的指引，未來美國(guó)社區(qū)太陽能增量十分可觀。

雙重因素作用下，虛擬電廠成為解決電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、安

全穩(wěn)定性不足的良策。

聚焦負(fù)荷響應(yīng)，841號(hào)法令奠定盈利基礎(chǔ)。相較歐洲，美

國(guó)虛擬電廠側(cè)重于負(fù)荷側(cè)管理，通過需求響應(yīng)和其他實(shí)時(shí)負(fù)荷

轉(zhuǎn)移方法來確保電網(wǎng)的可靠性。早在2019年，美國(guó)負(fù)荷側(cè)可

調(diào)度資源就已高達(dá)3000萬千瓦，占其用電高峰時(shí)期的4%。

該模式的虛擬電廠創(chuàng)建者主要為分散的獨(dú)立聚合商和公用事

業(yè)企業(yè)，用戶側(cè)分布式能源的擁有者兼顧消費(fèi)者(consumer)

與發(fā)電商(producer)兩種職能，可從電力調(diào)度中獲利。虛擬

電廠的盈利來源為輔助服務(wù)市場(chǎng)收入，2018年美國(guó)聯(lián)邦能源

監(jiān)管委員會(huì)(FERC)發(fā)布841號(hào)法令，要求RTO/ISO區(qū)域

電力市場(chǎng)制定規(guī)則為儲(chǔ)能公平參與電力市場(chǎng)掃清障礙，允許儲(chǔ)

能資源參與容量、電量、輔助服務(wù)市場(chǎng)，并基于市場(chǎng)價(jià)格對(duì)其

服務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，該文件保障了虛擬電廠可從輔助服務(wù)

市場(chǎng)獲利。

圖22:美國(guó)雙向電力系統(tǒng)

場(chǎng)@汨弟智庫(kù)

深度切入分布式能源領(lǐng)域，特斯拉打造“世界最大分布式

電池”。2022年6月，特斯拉與PG&E合作在加州建立虛擬

電廠，邀請(qǐng)符合要求的Powerwall用戶加入虛擬電廠，允許

當(dāng)電網(wǎng)用電需求增加而電力供應(yīng)不足時(shí)，虛擬電廠調(diào)動(dòng)

Powerwall的電能來支持電網(wǎng)運(yùn)行，用戶可從每次調(diào)度中收取

2美元/千瓦時(shí)的報(bào)酬。此次項(xiàng)目共有5萬Powerwall用戶符合

補(bǔ)貼條件，等同于聚合了500MWh的能源容量可供調(diào)配。其

實(shí)，早在2012年特斯拉