我們如何定義虛擬電廠(chǎng)？

什么是虛擬電廠(chǎng)：“通信”和“聚合”構建電力能源新生態(tài)

虛擬電廠(chǎng)（VPP, Virtual Power Plant）是一種新型電源協(xié)調管理系統，虛擬電廠(chǎng)通過(guò)信息技術(shù)和軟件系統，實(shí)現分布式電源、儲能、可調負荷 等多種分布式資源的聚合和協(xié)同優(yōu)化。

作為一個(gè)特殊的電廠(chǎng)，參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運行的協(xié)調管理系統。它既可以作為“正電廠(chǎng)”向系統供電調峰，又可作為“負電廠(chǎng)”加大負荷消納 配合系統填谷。在電網(wǎng)運行方式向源網(wǎng)荷儲靈活互動(dòng)轉型和結構向清潔低碳轉型的背景下，大力發(fā)展虛擬電廠(chǎng)對促進(jìn)電網(wǎng)供需平衡，實(shí)現分布式 能源低成本并網(wǎng)，充分消納清潔能源發(fā)電量，推動(dòng)綠色能源轉型具有重大的現實(shí)意義。

虛擬電廠(chǎng)分類(lèi)：電源型、負荷型、儲能型、混合型

虛擬電廠(chǎng)由可控機組、不可控機組，如風(fēng)、光等分布式能源、儲能、可控負荷、電動(dòng)汽車(chē)、通信設備等聚合而成， 并進(jìn)一步考慮需求響應、不確定性等要素，通過(guò)與控制中心、云中心、電力交易中心等進(jìn)行信息通信，實(shí)現與大電 網(wǎng)的能量互換。 根據虛擬電廠(chǎng)對外特征，不同類(lèi)型特征的虛擬電廠(chǎng)具有不同的服務(wù)能力，虛擬電廠(chǎng)可以分為電源型虛擬電廠(chǎng)、負荷 型虛擬電廠(chǎng)、儲能型虛擬電廠(chǎng)、混合型虛擬電廠(chǎng)等類(lèi)型。

虛擬電廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)：聚合建模技術(shù)

虛擬電廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)：數據驅動(dòng)技術(shù)

數據驅動(dòng)技術(shù)是虛擬電廠(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)，根據具體功能不同，虛擬電廠(chǎng)分為商業(yè)型虛擬電廠(chǎng)（CVPP, Commercial Virtual Power Plant）和技術(shù)型虛擬電 廠(chǎng)（TVPP, Technical Virtual Power Plant）。

CVPP通過(guò)獲取分布式能源的運行參數、邊際成本、 量測及預測結果，結合電價(jià)預測結果等市場(chǎng)信息， 實(shí)現內部聚合分布式能源的投資組合，并參與市場(chǎng)競標，獲取授權后制定合同提供系統平衡、輔助服務(wù)等市場(chǎng)服務(wù)，并向TVPP提供分布式可再生能源 (DER, Distributed Energy Resource)的調度 計劃及成本信息。

TVPP側重系統管理角度，結合獲取信息，計算內部資源聚合整體的技術(shù)特性，關(guān)注DER聚合后對本地網(wǎng)絡(luò )的影響，為配電網(wǎng)運營(yíng)商 (DSO, Distribution Network Operator) 提供可視化信息，獲取滿(mǎn)足配網(wǎng)安全穩定的調控指令，制定內部調控方案，實(shí)現所聚合的配電網(wǎng)資源主動(dòng)管理。

虛擬電廠(chǎng)發(fā)展趨勢：儲能、分布式光伏加速推進(jìn)

虛擬電廠(chǎng)的興起回應了新能源行業(yè)的什么痛點(diǎn)？

虛擬電網(wǎng)發(fā)展背景：能源需求轉型，用電供需矛盾突出

圍繞電力的產(chǎn)生和消耗，大體分為發(fā)電測、電網(wǎng)側和用電 測。 ? 電網(wǎng)對運行安全有嚴格要求，電網(wǎng)安全的首要目標就是保證 發(fā)用電的實(shí)時(shí)平衡，需要發(fā)電側的不斷調節去擬合負荷曲 線(xiàn)。 新能源發(fā)電嚴重依賴(lài)于自然資源（光照強度、風(fēng)力強度）， 具有隨機性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，對負荷的支撐能力不足。 若規?；苯硬⑷腚娋W(wǎng)發(fā)電，將會(huì )對電網(wǎng)造成巨大沖擊，威 脅電力系統安全以及供電的穩定性。另外，由于小型分布式 新能源發(fā)電設施、儲能設施、可控制用電設備、電動(dòng)汽車(chē)等 的持續發(fā)展普及，在用電側，很多電力用戶(hù)也從單一的消費 者轉變?yōu)榛旌闲螒B(tài)的產(chǎn)銷(xiāo)者，并且各類(lèi)激增的大功率用電設備（如充電樁）“吃”起電來(lái)，也是讓電網(wǎng)直呼壓力山大， 顯然不能任由其“胃口大開(kāi)”一哄而上。因而，新的發(fā)用電 勢態(tài)下，“虛擬電廠(chǎng)”應運而生。

供給側：火力發(fā)電仍占主導，水力、風(fēng)能發(fā)電量不穩定

光伏發(fā)電裝機量分布不均：2022年一季度，全國光伏新增并網(wǎng)裝機1321萬(wàn)千瓦，同比提高138%。新增裝機規模較大的省份包括河北180萬(wàn)千瓦、 浙江164萬(wàn)千瓦、山東150萬(wàn)千瓦。受地理位置和自然條件影響，光能資源分布不均勻，各省份裝機量差異較大。 風(fēng)電裝機量分布不均：2022年一季度，全國風(fēng)電新增并網(wǎng)790萬(wàn)千瓦，同比增加16.7%。新增并網(wǎng)規模較大的省區主要有吉林163萬(wàn)千瓦、甘肅90 萬(wàn)千瓦、山西68萬(wàn)千瓦。截至3月底，全國風(fēng)電累計并網(wǎng)3.37億千瓦，同比增加17.6%。一季度海上風(fēng)電新增并網(wǎng)36萬(wàn)千瓦，受2021年底海上風(fēng)電國家補貼到期影響，海上風(fēng)電新增裝機規模放緩，同比下降79%。

需求側：用電側總量與結構變化提高負荷峰值

用電負荷總量屢創(chuàng )新高：當前社會(huì )用電短期峰值負荷不斷攀升，加之極端天氣的沖擊，2022年夏季我國部分地區區域電力供需緊張，國 家電網(wǎng)5個(gè)區域電網(wǎng)和19個(gè)省級電網(wǎng)負荷屢創(chuàng )新高，四川等省份啟動(dòng)了限電措施。用電需求結構變化，電力負荷特性惡化：近年第三產(chǎn)業(yè)及城鄉居民用電的增長(cháng)形成了“日內雙峰”的特征，同時(shí)拉大了用電負荷峰谷 差，使能源電力保供形勢更為復雜嚴峻。以上海為例，2020年夏季的最大峰谷差率高達43%，導致本地發(fā)電機組頻繁啟停，對機組安全 性造成了負面影響。

虛擬電廠(chǎng)兼具靈活性和經(jīng)濟性

靈活性：把負荷側的這些資源，包括用電負荷、儲能，以及分布式的資源，通過(guò)信息化手段和技術(shù)自動(dòng)化手段集合起來(lái)，使其具備一個(gè)電廠(chǎng)的特性。 它既可作為“正電廠(chǎng)”向系統供電或控制可調負荷調峰，又可作為“負電廠(chǎng)”加大負荷消納，配合填谷，能夠實(shí)現配電網(wǎng)側新能源的聚合管理、就 地消納及靈活運行。

經(jīng)濟性:投入成本約為火電廠(chǎng)的1/8。我國東西部電力供需關(guān)系趨緊，電力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高負荷95%以上峰值負荷累計不足50小時(shí)。峰谷差問(wèn)題可以依靠多種手段緩解，但總體來(lái)看，隨著(zhù)虛擬電廠(chǎng)技術(shù)的日漸成熟，虛擬電廠(chǎng)將成為削峰填谷投資成本最低的手段。根據國家電 網(wǎng)測算，通過(guò)火電廠(chǎng)實(shí)現電力系統削峰填谷，滿(mǎn)足其經(jīng)營(yíng)區5%的峰值負荷需要投資4000億，而通過(guò)虛擬電廠(chǎng)，在建設、運營(yíng)、激勵等環(huán)節投資僅 需500-600億元，既滿(mǎn)足環(huán)保要求，又能夠降低投入成本。

虛擬電廠(chǎng)在各國如何落地？

德國：虛擬電廠(chǎng)已實(shí)現商業(yè)化

德國的虛擬電廠(chǎng)已實(shí)現商業(yè)化。其主要業(yè)務(wù)是在批發(fā)市場(chǎng)銷(xiāo)售 100kW以上中型可再生能源電廠(chǎng)生產(chǎn)的電量，在日前市場(chǎng)優(yōu)化其 售電，使這些電廠(chǎng)成為虛擬電廠(chǎng)資源。 虛擬電廠(chǎng)有利于靈活性較高的機組獲利。除可再生能源電廠(chǎng)外， 燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)、電池儲能、應急發(fā)電機和需求響應等都可作為虛 擬電廠(chǎng)資源。其主要應用場(chǎng)景是通過(guò)電力市場(chǎng)的靈活電價(jià)，引導電廠(chǎng)管轄內系 統優(yōu)化發(fā)用電成本，優(yōu)化交易收益。

歐洲：產(chǎn)業(yè)鏈分工明確，商業(yè)模式聚焦發(fā)電側

歐洲虛擬電廠(chǎng)通常由獨立虛擬電廠(chǎng)運營(yíng)商、發(fā)電企業(yè)或部分輸電網(wǎng)運營(yíng) 商 (TSO, Transmission System Operator) 提供服務(wù)。 從產(chǎn)業(yè)鏈角度：歐洲的電力系統分為發(fā)電、輸電、配電和售用電環(huán)節， 而電網(wǎng)運營(yíng)主體可以劃分為輸電網(wǎng)運營(yíng)商和配電網(wǎng)運營(yíng)商 (DSO, Distribution Network Operator) 。 輸電網(wǎng)運營(yíng)商負責控制和運行輸電網(wǎng)，包括監測和控制電網(wǎng)內斷路器、 開(kāi)關(guān)以及輸電網(wǎng)的電壓。 配電網(wǎng)運營(yíng)商負責將能源進(jìn)行分配和管理，并輸送給終端消費者，屬 于競爭性業(yè)務(wù)。 歐洲各國根據區域劃分輸電網(wǎng)運營(yíng)商的管轄范圍，并依靠跨國電網(wǎng)鏈 接，屬于區域性壟斷業(yè)務(wù)。

美國：虛擬電廠(chǎng)發(fā)展早

美國目前是世界上實(shí)施需求響應（DR, Demand Response）項目 最多、種類(lèi)最齊全的國家，也是較早開(kāi)展需求側管理的國家之一。約有28GW的需求側資源參與其中，約占高峰需求的6%。家庭虛擬 電廠(chǎng)技術(shù)興起，有助于整合更多的屋頂光伏和儲能，同時(shí)擴大基于 時(shí)間的費率試點(diǎn)。美國虛擬電廠(chǎng)通過(guò)控制電力價(jià)格、電力政策的動(dòng)態(tài)變化降低用電負荷或獲取電力用戶(hù)手中的儲能來(lái)保證電網(wǎng)系統穩定性。

中國：虛擬電廠(chǎng)發(fā)展處于初級階段

目前，國家層面還沒(méi)有出臺專(zhuān)項的虛擬電廠(chǎng)政策，省級層面僅有上海、廣東、山西分別出臺了《關(guān)于同意進(jìn)一步開(kāi)展上海市電力需求響應和虛 擬電廠(chǎng)工作的批復》（2020.9.16）、《廣州市虛擬電廠(chǎng)實(shí)施細則（征求意見(jiàn)稿）》（2021.6.30）和《虛擬電廠(chǎng)建設與運營(yíng)管理實(shí)施方案》 （2022.6.23）。 與虛擬電廠(chǎng)相關(guān)的政策主要涉及需求響應、輔助服務(wù)等。為調動(dòng)用戶(hù)側資源響應電力系統積極性，在2013年需求側試點(diǎn)基礎上，上海、江蘇、 廣東、浙江、山東、河南等14個(gè)省區出臺了需求響應新政策；江蘇、湖北、遼寧、湖南、河南、安徽、福建、貴州、江西等省區，以及東北、 華東等五大區域出臺或對電力輔助服務(wù)政策進(jìn)行了修訂；華北、華中、浙江、江蘇等地能源主管部門(mén)開(kāi)放了虛擬電廠(chǎng)等第三方主體和用戶(hù)資源 參與調峰輔助服務(wù)身份。

我們如何測算虛擬電廠(chǎng)的盈利能力？

盈利能力影響因素：電價(jià)機制改革

電價(jià)是虛擬電廠(chǎng)盈利能力的重要影響因素：峰谷電價(jià)差越 大，用戶(hù)購買(mǎi)輔助服務(wù)和需求側響應的激勵也就越大；電價(jià) 平均水平越高，用戶(hù)購買(mǎi)能效優(yōu)化服務(wù)、虛擬電廠(chǎng)進(jìn)行現貨 交易的收益也就越大。因此，電價(jià)機制改革進(jìn)程是虛擬電廠(chǎng) 盈利能力的重要影響因素。

分時(shí)電價(jià)機制進(jìn)一步完善，拉大峰谷價(jià)差：2021年7月，國 家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機制的通知》，合理確定峰谷電價(jià)價(jià)差，系統峰谷差率超過(guò)40%的地方，峰谷 電價(jià)原則上不低于4：1，其他地方原則上不低于3：1；建立 尖峰電價(jià)機制，尖峰電價(jià)在峰段電價(jià)的基礎上上浮比例原則 上不低于20%。在《通知》發(fā)布后，多省市相應政策，制定 出臺了相應的峰谷電價(jià)政策 。電價(jià)機制改革推高電價(jià)：自2021年7月推進(jìn)分時(shí)電價(jià)機制與2021年10月燃煤上網(wǎng)電價(jià)政策的調整以來(lái)，電力生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)者出廠(chǎng)價(jià)格指數不斷走高，這體現了上網(wǎng)電價(jià)的提高。我 們預計，隨著(zhù)市場(chǎng)化電價(jià)機制改革的不斷深入，我國上網(wǎng)電價(jià)上漲的趨勢仍將持續。

盈利能力影響因素：電力市場(chǎng)改革推進(jìn)，電力現貨市場(chǎng)建設推進(jìn)

現貨市場(chǎng)建設是虛擬電廠(chǎng)盈利能力的重要影響因素：電力現貨交易與中長(cháng)期交易互為補充，其中現貨市場(chǎng)具有重要的價(jià)格發(fā)現功能，中長(cháng) 期市場(chǎng)的電力價(jià)格往往根據現貨市場(chǎng)價(jià)格而定，因此電力現貨市場(chǎng)建設是虛擬電廠(chǎng)盈利能力的重要影響因素。電力現貨市場(chǎng)建設加速推進(jìn)，形成“8+6”試點(diǎn)格局：2017年8月，國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展電力現貨市場(chǎng)建設試點(diǎn)工作的通 知》，在南方（以廣東起步）、浙江、蒙西、山東、山西、福建、甘肅、四川8地開(kāi)展電力現貨市場(chǎng)試點(diǎn)工作；2021年5月，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好電力現貨市場(chǎng)建設試點(diǎn)工作的通知》，在上海、安徽、江蘇、遼寧、河南、湖北6省市開(kāi)展第二批電力 現貨市場(chǎng)試點(diǎn)工作。

虛擬電廠(chǎng)的市場(chǎng)空間有多大？

虛擬電廠(chǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景

虛擬電廠(chǎng)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景主要有輔助服務(wù)交易、需求側響應、現貨交易與能效優(yōu)化。輔助服務(wù)交易：參與電網(wǎng)調峰、調頻、備用，通過(guò)調配可控資源提供發(fā)電容量，保證電網(wǎng)穩定運行，并獲取補貼收入。需求側響應：虛擬電廠(chǎng)根據合同要求按時(shí)按容量切負荷，保障電網(wǎng)供需平衡，并獲取補貼收入。 現貨交易：代表產(chǎn)銷(xiāo)者集群在電力現貨市場(chǎng)進(jìn)行交易，優(yōu)化電網(wǎng)運行供需，并獲取分成收入。能效優(yōu)化：為大用戶(hù)提供能源資源優(yōu)化管理服務(wù)，預測電力市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)，幫助用戶(hù)決策可調負荷的用電行為，代理購電業(yè)務(wù)，提供智能用電方案，并從客戶(hù)獲取分成收入。

虛擬電廠(chǎng)投資市場(chǎng)規模測算：預計2030年近千億元

可調負荷資源庫投資成本推算：根據國家電網(wǎng)2020年的測算，若通過(guò)建設虛擬電廠(chǎng)滿(mǎn)足其經(jīng)營(yíng)區5%的峰值負荷需求，建設、運維和激勵的資 金規模為400-570億元，我們假設其中虛擬市場(chǎng)投資規模為400億元。根據國家電網(wǎng)報消息，2020年國家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區最高負荷為8.75億千瓦， 滿(mǎn)足其經(jīng)營(yíng)區5%的峰值負荷需求所需的可調資源庫容量為4375萬(wàn)千瓦。由此可推算出，虛擬電廠(chǎng)可調負荷資源庫的投資成本約為914元/千瓦。