新能源行業(yè)百科—虛擬電廠

什么是虛擬電廠？
虛擬電廠是一種通過先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) DG（分布式電源）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等 DER（分布式能源資源）的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠可分為“負(fù)荷類”虛擬電廠和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”虛擬電廠兩類。

一、政策形勢(shì)

近幾年，虛擬電廠行業(yè)政策密集發(fā)布，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局在新型儲(chǔ)能、電力市場(chǎng)體系、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、需求側(cè)管理、新型電力系統(tǒng)等政策中，均明確支持虛擬電廠發(fā)展，以虛擬電廠方式參與需求側(cè)響應(yīng)。2023 年 11 月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)工作的通知》，提出要通過市場(chǎng)化方式形成分時(shí)價(jià)格信號(hào)，推動(dòng)儲(chǔ)能、虛擬電廠、負(fù)荷聚合商等新型主體在削峰填谷、優(yōu)化電能質(zhì)量等方面發(fā)揮積極作用，探索“新能源+儲(chǔ)能”等新方式。2024 年 1 月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等四部門印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見》，提出國(guó)家能源局派出機(jī)構(gòu)要建立健全包括充電樁、充換電站、虛擬電廠、負(fù)荷聚合商在內(nèi)的用戶及第三方輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。虛擬電廠作為促進(jìn)新能源消納的重要環(huán)節(jié)和電力商業(yè)模式創(chuàng)新的重要形式，后續(xù)政策的支持力度有望持續(xù)加大。

二、發(fā)展歷程

虛擬電廠這一概念首先在國(guó)外被提出，經(jīng)歷了 20 多年的歷史，歸納起來其技術(shù)主要分為三代：第一代邀約型、第二代交易型、第三代自治型。目前我國(guó)的大多數(shù)虛擬電廠正處于從第一代邀約型向第二代交易型轉(zhuǎn)型階段，各省開展的虛擬電廠項(xiàng)目以試點(diǎn)為主，引導(dǎo)用戶通過開展需求響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，測(cè)試需求響應(yīng)能力。

三、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是基礎(chǔ)資源，包括可控負(fù)荷、分布式能源以及儲(chǔ)能，其中，可控負(fù)荷包括工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)和建筑物負(fù)荷以及居民負(fù)荷；分布式能源包括太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電、風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電和水力發(fā)電；儲(chǔ)能包括機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能。產(chǎn)業(yè)鏈中游為虛擬電廠運(yùn)營(yíng)，產(chǎn)業(yè)鏈下游主要為虛擬電廠電力需求市場(chǎng)，包括電網(wǎng)公司、售電公司、工業(yè)企業(yè)和商業(yè)用戶。

四、行業(yè)現(xiàn)狀

虛擬電廠是當(dāng)前國(guó)家開展新型電力系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一個(gè)重要建設(shè)方向。從我國(guó)虛擬電廠調(diào)節(jié)電量來看，2022 年我國(guó)虛擬電廠調(diào)節(jié)電量占全社會(huì)用電量比重達(dá) 0.5%。目前，短期內(nèi)我國(guó)虛擬電廠主要盈利方式是參與電網(wǎng)調(diào)度，未來在新型電力系統(tǒng)發(fā)展下，虛擬電廠作為調(diào)節(jié)電源，將有望通過輔助服務(wù)與電力交易等途徑實(shí)現(xiàn)盈利。

五、發(fā)展因素

1、有利因素 

（1）環(huán)保優(yōu)勢(shì)較為突出 

傳統(tǒng)發(fā)電廠以燃煤、燃油為能源，排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán) 重的污染。而虛擬電廠主要以可再生能源為基礎(chǔ)，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，幾乎沒有污染物的排放，不僅 有助于減少環(huán)境污染，還能降低碳排放，從而有助于應(yīng)對(duì)氣候變化。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的 推動(dòng)，虛擬電廠有望在能源市場(chǎng)中發(fā)揮更加重要的作用，為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。 

（2）利好政策的支持 

目前，我國(guó)已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)清潔能源和可持續(xù)發(fā)展的重要性，紛紛出臺(tái)政策鼓勵(lì)和支持虛擬電廠的發(fā)展。包括《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》《關(guān)于加強(qiáng)新形勢(shì)下電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的指導(dǎo)意見》《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見》等政策，隨著政策的深入實(shí)施和不斷完善，虛擬電廠行業(yè)將迎來更加廣闊的發(fā)展空間和機(jī)遇。 

（3）市場(chǎng)需求增長(zhǎng)推動(dòng)虛擬電廠發(fā)展 

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)清潔、高效的能源服務(wù)需求呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。傳統(tǒng)能源供應(yīng)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)的需求，而虛擬電廠通過聚合分布式能源資源，將各種可再生能源、儲(chǔ)能設(shè)施以及傳統(tǒng)能源進(jìn)行有效整合，形成了一個(gè)智能、高效的能源供應(yīng)系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┛煽?、?jīng)濟(jì)、環(huán)保的能源解決方案，滿足市場(chǎng)需求。 

2、不利因素 

（1）虛擬電廠尚處于早期探索期 

我國(guó)虛擬電廠仍處于早期探索階段，發(fā)展路線較為模糊，頂層建設(shè)仍欠缺。當(dāng)前，虛擬電廠的建設(shè)主體、運(yùn)營(yíng)主體、監(jiān)管主體、參與主體、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、定價(jià)機(jī)制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和收益分成等問題尚未明確，這將導(dǎo)致虛擬電廠行業(yè)發(fā)展阻力較大。同時(shí)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行試點(diǎn)項(xiàng)目差異較大，并未形成區(qū)域性或全國(guó)性統(tǒng)一范式，不利于虛擬電廠軟硬件技術(shù)發(fā)展。

（2）虛擬電廠聚合資源規(guī)模較小 

目前，傳統(tǒng)調(diào)度機(jī)構(gòu)尚未形成調(diào)度負(fù)荷側(cè)資源的習(xí)慣。由于歷史和技術(shù)原因，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行較為注重系統(tǒng)安全，仍主要依賴于可靠性較高的源側(cè)資源。而虛擬電廠作為新興的負(fù)荷側(cè)資源，其聚合的資源規(guī)模目前相對(duì)較小且分散，增加了調(diào)度的復(fù)雜性。此外，虛擬電廠采用無線公網(wǎng)進(jìn)行通信控制，雖然提高了靈活性，但也帶來了新的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。 

（3）虛擬電廠商業(yè)模式尚未確定 

電力市場(chǎng)化改革是一個(gè)復(fù)雜而長(zhǎng)期的過程，涉及多個(gè)方面的因素，包括政策、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等。而虛擬電廠作為一種新興的商業(yè)模式，也需要在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下不斷探索和發(fā)展。但目前我國(guó)電力市場(chǎng)化改革仍未成熟，虛擬電廠商業(yè)模式尚未確定。我國(guó)當(dāng)前電力市場(chǎng)并非完全市場(chǎng)化交易，在“計(jì)劃電價(jià)”的牽制下，虛擬電廠盈利困難，商業(yè)化運(yùn)作難度大，商業(yè)模式仍需探索和印證。 

六、發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，虛擬電廠的技術(shù)也將不斷創(chuàng)新。例如，通過采用先進(jìn)的控制算法和能源管理系統(tǒng)，虛擬電廠能夠更有效地管理能源，提高能源利用效率。未來，隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬電廠的技術(shù)創(chuàng)新將更加活躍，推動(dòng)行業(yè)向更高水平發(fā)展。此外，虛擬電廠行業(yè)未來將呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)。除了傳統(tǒng)的電力供應(yīng)外，虛擬電廠還可以與新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域進(jìn)行融合，提供更為豐富的能源服務(wù)。同時(shí)，隨著分布式能源的不斷增加，虛擬電廠也將更加注重與各類分布式能源資源的整合和優(yōu)化。