虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展需厘清四項關(guān)鍵問(wèn)題
文章來(lái)源：電聯(lián)新媒
時(shí)間：2025-01-17 17:31:19
虛擬電廠(chǎng)在歐美的發(fā)展歷史已近30年，其誕生于電力現貨市場(chǎng)機制之后，是依附于市場(chǎng)的經(jīng)濟組織新業(yè)態(tài)，表現出聚合商、平衡基團等多種形式，聚合的市場(chǎng)主體在價(jià)格驅動(dòng)下主動(dòng)響應系統需要調整發(fā)用電行為，為準確、經(jīng)濟的新增調節能力奠定了制度基礎。近些年來(lái)，我國可再生能源超高速發(fā)展，已經(jīng)接近或達到了原有計劃體制下系統承受能力的極限，調動(dòng)發(fā)用兩側響應系統需要的電力現貨市場(chǎng)建設相對滯后，用戶(hù)側的調節能力釋放較少且可靠性很低，若在無(wú)市場(chǎng)化經(jīng)濟性評價(jià)制度的前提下，繼續使用傳統規劃方式大規模投資調節電源則易對電價(jià)上漲構成極大壓力。此時(shí)，虛擬電廠(chǎng)進(jìn)入我們的視野并受到高度重視，其優(yōu)勢十分明顯，可以為系統提供亟需的靈活性、解決新能源消納難題，但當前與虛擬電廠(chǎng)相適應的市場(chǎng)化機制依然有待完善，削弱經(jīng)濟形態(tài)、逐漸有“實(shí)體化”趨勢的虛擬電廠(chǎng)在當下帶來(lái)了新問(wèn)題。因此，以全面、客觀(guān)的辯證思維看待虛擬電廠(chǎng)，深入洞察其在能源體系中的角色與發(fā)展路徑具有深遠意義。
（來(lái)源：微信公眾號“電聯(lián)新媒”作者：劉春陽(yáng)）
蓬勃發(fā)展的虛擬電廠(chǎng)
“虛擬電廠(chǎng)”的概念源于1997年經(jīng)濟學(xué)家西蒙・阿韋布赫（Shimon Awerbuch）博士對虛擬公共設施的定義：虛擬公共設施是獨立且以市場(chǎng)為驅動(dòng)的實(shí)體之間的一種靈活合作，這些實(shí)體不必擁有相應的資產(chǎn)而能夠為消費者提供其所需要的高效電能服務(wù)。歐美電力現貨市場(chǎng)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(gè)區域性的、基于報價(jià)的電力市場(chǎng)；2000年北歐四國電力市場(chǎng)正式開(kāi)始運營(yíng)，因此歐美也較早地開(kāi)展了有關(guān)虛擬電廠(chǎng)的研究。電力現貨市場(chǎng)制度在歐美普及后，全球首個(gè)虛擬電廠(chǎng)誕生于2000年，即由德國、荷蘭等5國開(kāi)展的虛擬燃料電池電廠(chǎng)（Virtual Fuel Cell Power Plant，VFCPP）項目，其由31個(gè)獨立的居民燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統構成；2005年，英國、法國等8個(gè)國家啟動(dòng)了FENIX（Flexible Electricity Network to Integrate Expected）項目，該項目在電力運營(yíng)商、電力市場(chǎng)以及用戶(hù)之間建立連接，實(shí)現了各機組設備的全息感知和高效調配。美國的虛擬電廠(chǎng)則以聚合用戶(hù)側資源為主，2016年美國Con Edison公司啟動(dòng)CEVPP計劃，聚合用戶(hù)側的光伏和鋰電池儲能形成虛擬電廠(chǎng)，參與電網(wǎng)調頻，并參與批發(fā)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)。
我國近十年來(lái)電力市場(chǎng)機制建設邁出了關(guān)鍵步伐，但進(jìn)度尚不及行業(yè)和社會(huì )預期。長(cháng)期以來(lái)，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、需求側響應等。虛擬電廠(chǎng)被認為是能夠支撐能源轉型的新興技術(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貨市場(chǎng)機制同等的地位。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(yíng)主體創(chuàng )新發(fā)展的指導意見(jiàn)》，明確“虛擬電廠(chǎng)是運用數字化、智能化等先進(jìn)技術(shù)，聚合分布式電源和可調節負荷等，協(xié)同參與系統運行和市場(chǎng)交易的電力運行組織模式”，鼓勵虛擬電廠(chǎng)聚合分布式光伏、分散式風(fēng)電、新型儲能、可調節負荷等資源，為電力系統提供靈活調節能力?！?030年前碳達峰行動(dòng)方案》、《“十四五”現代能源體系規劃》《電力需求側管理辦法（2023年版）》等多項政策，均鼓勵通過(guò)虛擬電廠(chǎng)充分激發(fā)和釋放用戶(hù)側靈活調節能力。各地實(shí)踐層面，2015年，在國家能源局的指導下，我國首個(gè)虛擬電廠(chǎng)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(chǎng)建設，陸續開(kāi)展了虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)。當前全國范圍內多地虛擬電廠(chǎng)試點(diǎn)已卓有成效，山西、廣東、山東、甘肅等多個(gè)開(kāi)展現貨市場(chǎng)運行的省份均已經(jīng)出臺虛擬電廠(chǎng)參與現貨的相關(guān)規則。虛擬電廠(chǎng)正迅速崛起，與以往的各類(lèi)技術(shù)一樣，成為了大家業(yè)內的投資熱點(diǎn)和關(guān)注焦點(diǎn)。
從國際經(jīng)驗看，不同電力現貨市場(chǎng)模式下虛擬電廠(chǎng)發(fā)展道路不同：歐洲虛擬電廠(chǎng)以自調度模式開(kāi)展，而美國的虛擬電廠(chǎng)建立在需求響應和可中斷負荷的基礎之上。歐美虛擬電廠(chǎng)發(fā)展也有共同之處，一是虛擬電廠(chǎng)均是以現貨實(shí)時(shí)電價(jià)為背景形成的，是以現貨市場(chǎng)為基礎的二級經(jīng)濟關(guān)系；二是虛擬電廠(chǎng)的興起源自于市場(chǎng)主體的自發(fā)建設，以經(jīng)濟關(guān)系銜接主體行為；三是虛擬電廠(chǎng)并未改變系統可靠性規劃模式，可靠性規劃仍然考慮源、網(wǎng)、荷、儲等構成電力系統的基本元器件開(kāi)展，而不將虛擬電廠(chǎng)這個(gè)各類(lèi)資源的聚合體視為單個(gè)主體進(jìn)行考慮。
回歸國內，我國虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展也有其自身特點(diǎn)，一是以計劃模式下的峰谷電價(jià)為背景起步，更多基于目錄電價(jià)核定的峰谷價(jià)差而并非電力市場(chǎng)的時(shí)變價(jià)差；二是當前有將“虛擬電廠(chǎng)”與“源網(wǎng)荷儲”基本元器件并列的趨勢，虛擬電廠(chǎng)的作用逐步“實(shí)體”化。
藍海中的虛火
虛擬電廠(chǎng)在我國多點(diǎn)開(kāi)花，不少行業(yè)研究者對其也愈加推崇，然而當前行業(yè)對于虛擬電廠(chǎng)的認識并不全面，在現貨市場(chǎng)逐步建設完善的過(guò)程中，虛擬電廠(chǎng)于蓬勃發(fā)展之下也逐漸顯露了一些問(wèn)題，本來(lái)虛擬電廠(chǎng)應當是在電力現貨市場(chǎng)中如魚(yú)得水，但實(shí)操中卻需要大量特殊規則予以扶持，猶如藏于藍海之中的虛火。為了讓虛擬電廠(chǎng)更好地服務(wù)于電力市場(chǎng)化改革和新型電力系統建設，厘清四項關(guān)鍵問(wèn)題尤為必要。
一是虛擬電廠(chǎng)不能取代基于源網(wǎng)荷儲基本元器件的規劃與運行方式。虛擬電廠(chǎng)本質(zhì)上是一種通過(guò)信息技術(shù)和控制技術(shù)將分布式電源、儲能、可控負荷等聚合起來(lái)的系統，其本身沒(méi)有實(shí)際的發(fā)、輸、變、用等物理設備，僅為一種實(shí)際器件的“優(yōu)化組合”。源、網(wǎng)、荷、儲等基本器件是構成電力系統的物質(zhì)基礎，虛擬電廠(chǎng)聚合的資源也是電力系統的源、網(wǎng)、荷、儲基本元器件，因此從某種程度上來(lái)說(shuō)，虛擬電廠(chǎng)就是電力系統“大圈子”里頭的一個(gè)“小圈子”?！疤摂M電廠(chǎng)與源網(wǎng)荷儲器件的關(guān)系”就類(lèi)似于“電力市場(chǎng)與源網(wǎng)荷儲器件的關(guān)系”，是在電力現貨市場(chǎng)制度基礎上的，一種個(gè)性化定制經(jīng)濟制度。虛擬電廠(chǎng)僅能優(yōu)化存量資源、提高系統運行效率，但并不能改變電源或儲能本身的物理能力。因此，電力系統規劃和運行仍應以源、網(wǎng)、荷、儲實(shí)體器件為基礎開(kāi)展，讓電力系統“踏踏實(shí)實(shí)”地運轉。
雖然通過(guò)虛擬電廠(chǎng)的優(yōu)化的確可以更充分地發(fā)揮聚合設備的調節能力，但并不能創(chuàng )造出系統的“額外能力”。因此，決定電力系統調節能力和可靠性的是電力系統中的所有基本元件，而并非虛擬電廠(chǎng)。如果沒(méi)有源網(wǎng)荷儲基本元器件的合理規劃與運行，虛擬電廠(chǎng)將失去優(yōu)化的對象和物質(zhì)基礎，成為“無(wú)本之木”。例如，從需求側入手增加可靠性，需要的是調度真正可以控制的可中斷負荷。如果由虛擬電廠(chǎng)將儲能和非可中斷的普通用戶(hù)聚合起來(lái)，可以實(shí)現某一時(shí)段，用戶(hù)僅通過(guò)儲能供電而不需要從大電網(wǎng)中購電。此時(shí)，虛擬電廠(chǎng)對大電網(wǎng)而言似乎變成了一個(gè)“可中斷負荷”，為系統提供了靈活性，然而這種靈活性并非來(lái)自于虛擬電廠(chǎng)，而是其聚合的儲能發(fā)揮了作用。因此，虛擬電廠(chǎng)不能與源網(wǎng)荷儲基本器件并列，電力系統規劃和運行依然要以源網(wǎng)荷儲為基礎進(jìn)行。
二是虛擬電廠(chǎng)不能脫離電力現貨市場(chǎng)而存在。電力是系統性商品，任何一個(gè)單位的出力都會(huì )對整個(gè)電力系統帶來(lái)影響，電力現貨市場(chǎng)實(shí)際包含了所有源網(wǎng)荷儲元器件的動(dòng)作信息，虛擬電廠(chǎng)也不例外。電力實(shí)時(shí)價(jià)格形成峰谷價(jià)差，虛擬電廠(chǎng)才能通過(guò)靈活安排自身發(fā)用電曲線(xiàn)，在電能量市場(chǎng)中賺取價(jià)差獲利。依靠提供靈活性實(shí)現盈利的基本特質(zhì)，決定了虛擬電廠(chǎng)技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)電力現貨市場(chǎng)。
雖然當前部分地區虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展是基于計劃體制下的峰谷分時(shí)電價(jià)，但分時(shí)電價(jià)并不能永遠作為虛擬電廠(chǎng)的避風(fēng)港灣。一方面，計劃體制下的分時(shí)電價(jià)由人為劃定，并非一成不變，而是適時(shí)調整的，無(wú)法作為一種長(cháng)期穩定的機制托舉虛擬電廠(chǎng)發(fā)展，分時(shí)電價(jià)必然要過(guò)渡到電力現貨市場(chǎng)形成的真實(shí)分時(shí)電價(jià)；另一方面，當前電力現貨市場(chǎng)建設勢頭正盛，2024年初已有山西、廣東兩省現貨市場(chǎng)轉正，5個(gè)地區開(kāi)展現貨連續結算；而至2025年初，現貨正式運行地區已達4個(gè)，連續結算地區已達9個(gè)，全國絕大部分地區均已開(kāi)展過(guò)現貨試運行，根據國家要求，25年內全國大部分地區都要實(shí)現現貨市場(chǎng)連續運行。虛擬電廠(chǎng)融入現貨市場(chǎng)已為大勢所趨。
尤其是我們要注意到，當前現貨市場(chǎng)中的虛擬電廠(chǎng)享受著(zhù)“特殊對待”，例如山東報量報價(jià)的虛擬電廠(chǎng)可以選擇不參與實(shí)時(shí)市場(chǎng)等。后續隨著(zhù)虛擬電廠(chǎng)定位逐漸理順、虛擬電廠(chǎng)技術(shù)實(shí)現進(jìn)步、市場(chǎng)機制不斷完善，虛擬電廠(chǎng)必然被取消特殊待遇，與其他經(jīng)營(yíng)主體一同公平參加電力現貨市場(chǎng)，有投資意向的主體應當將投資的經(jīng)濟性評價(jià)置于電力現貨市場(chǎng)背景下進(jìn)行。
三是虛擬電廠(chǎng)本質(zhì)為經(jīng)濟組織，而并非實(shí)體。虛擬電廠(chǎng)的“優(yōu)化組合”模式是一種基于財務(wù)激勵的經(jīng)濟行為，其動(dòng)作與否取決于市場(chǎng)價(jià)格信號的引導。如果能從市場(chǎng)中獲利，則虛擬電廠(chǎng)便會(huì )做出響應，反之則不會(huì )動(dòng)作。經(jīng)濟行為沒(méi)有實(shí)體，這也是虛擬電廠(chǎng)的“虛擬”特征，也正因如此，不應要求虛擬電廠(chǎng)必須具備像實(shí)體火電廠(chǎng)一樣的可靠性，當價(jià)格激勵不夠時(shí)，電力調度機構不應像對待實(shí)體火電機組一樣強行調度虛擬電廠(chǎng)出力，同時(shí)虛擬電廠(chǎng)也不應獲得相應的容量補償。
值得注意的是，虛擬電廠(chǎng)聚合分布式資源并響應調度信號，其自身對聚合資源的出力有一定控制權，但這種控制權不應打破當前電力系統傳統調度制度。也即響應調度指令的虛擬電廠(chǎng)只應聚合調度“看不見(jiàn)的”、無(wú)法單獨作為市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)主體的分布式資源，能夠直接接受調度指令的單元不應納入虛擬電廠(chǎng)的資源聚合對象?！安恢\全局者不足謀一隅”，電力現貨市場(chǎng)優(yōu)化的范圍大、效果更優(yōu)，能夠作為獨立經(jīng)營(yíng)主體、通過(guò)自行報價(jià)進(jìn)行優(yōu)化的大容量單元應當交由電力現貨市場(chǎng)優(yōu)化；沒(méi)有能力參加市場(chǎng)報價(jià)的容量較小的資源，本身無(wú)法進(jìn)行優(yōu)化，此時(shí)虛擬電廠(chǎng)可以將其進(jìn)行聚合，由專(zhuān)業(yè)的交易員協(xié)調各類(lèi)資源，達到對小容量分布式資源優(yōu)化的結果。也只有如此，虛擬電廠(chǎng)才能從實(shí)質(zhì)上真正增加電力系統靈活性。
四是虛擬電廠(chǎng)不能成為操縱市場(chǎng)的遮羞布。國家能源局《關(guān)于進(jìn)一步規范電力市場(chǎng)交易行為有關(guān)事項的通知》等文件中明確，各經(jīng)營(yíng)主體原則上以市場(chǎng)注冊主體為單位獨立進(jìn)行報價(jià)。各經(jīng)營(yíng)主體間不得通過(guò)口頭約定、簽訂協(xié)議等方式串通報價(jià)。虛擬電廠(chǎng)的運營(yíng)可能涉及多個(gè)利益主體，如分布式電源所有者、儲能運營(yíng)商、負荷聚合商等，在虛擬電廠(chǎng)對它們進(jìn)行集中管理和協(xié)調的過(guò)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(chǎng)的整體運行優(yōu)化，但也為串通報價(jià)提供了便利條件，可能會(huì )出現部分主體達成私下的價(jià)格協(xié)議，在局部形成市場(chǎng)力，操縱市場(chǎng)價(jià)格。虛擬電廠(chǎng)存在以“優(yōu)化組合”為幌子，在對內部資源進(jìn)行“二調度”、“二交易”的同時(shí)串通報價(jià)的可能，因此虛擬電廠(chǎng)的發(fā)展必須與反不正當競爭和加強串謀監管同步考慮。
回歸本源
在能源加速轉型、電力市場(chǎng)化改革持續推進(jìn)背景下，新技術(shù)、新業(yè)態(tài)在與建設過(guò)程中的新體制銜接時(shí)難免產(chǎn)生新問(wèn)題?；貧w虛擬電廠(chǎng)本源，辯證地看待虛擬電廠(chǎng)技術(shù)才能更好地促進(jìn)其長(cháng)遠發(fā)展?；诖?，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(chǎng)的定義。虛擬電廠(chǎng)本質(zhì)是一種經(jīng)濟形式，其不能取代源、網(wǎng)、荷、儲等電力基本器件，也無(wú)法與基本器件并列。一方面，電力系統的規劃仍應以基本器件為基礎開(kāi)展，不同地區應當根據當地經(jīng)濟發(fā)展水平、負荷增長(cháng)情況、地區資源稟賦等條件規劃電源、儲能、電網(wǎng)、用電設施的建設，而不必刻意規劃“需要建幾個(gè)、建多大的虛擬電廠(chǎng)”。虛擬電廠(chǎng)這種“經(jīng)濟形式”的發(fā)展交由市場(chǎng)價(jià)差來(lái)激勵即可，設計好市場(chǎng)機制是虛擬電廠(chǎng)健康發(fā)展核心保障，有了市場(chǎng)價(jià)格的正確引導，虛擬電廠(chǎng)無(wú)需刻意規劃即可健康發(fā)展。另一方面，電力系統的可靠性也無(wú)法由虛擬電廠(chǎng)直接提供，而是由基本器件提供，相應的，容量補償相關(guān)機制也無(wú)需將虛擬電廠(chǎng)納入其中，直接按照面對基本元器件設計即可。
二是建議將現貨實(shí)時(shí)市場(chǎng)作為虛擬電廠(chǎng)發(fā)展的前置條件。一方面，電力現貨實(shí)時(shí)市場(chǎng)通過(guò)價(jià)格信號反映電力供需水平，有效的價(jià)格信號能為虛擬電廠(chǎng)技術(shù)提供生存的必要條件。因此，加速電力現貨市場(chǎng)建設，推進(jìn)更多主體參與現貨市場(chǎng)，完善市場(chǎng)機制，增強現貨發(fā)現價(jià)格能力，才能為虛擬電廠(chǎng)技術(shù)發(fā)展打好基礎、鋪平道路。另一方面，若是以未開(kāi)展現貨時(shí)的峰谷電價(jià)差值來(lái)作為虛擬電廠(chǎng)的設計基礎，十分有可能會(huì )偏離現貨市場(chǎng)運行后的真實(shí)峰谷價(jià)差，例如山東用戶(hù)側峰谷分時(shí)電價(jià)，峰段價(jià)格是谷段價(jià)格的3.6倍，尖峰價(jià)格是谷段價(jià)格的4.3倍，但實(shí)際現貨價(jià)格的平均峰谷差僅為2倍稍多?，F貨市場(chǎng)開(kāi)展后峰谷價(jià)差縮小，可能導致虛擬電廠(chǎng)無(wú)法達到預期投資收益率，甚至虧損。因此，現貨市場(chǎng)未開(kāi)展地區的虛擬電廠(chǎng)項目，應該充分考慮未來(lái)現貨價(jià)格的影響，做到投建之前合理、全面評估。
三是建議完善適應虛擬電廠(chǎng)經(jīng)濟組織方式的市場(chǎng)機制。虛擬電廠(chǎng)的“虛擬”既體現在其為經(jīng)濟形式而非實(shí)體，又體現在其地理位置上的“虛擬”，而這可能對當前市場(chǎng)機制帶來(lái)麻煩：虛擬電廠(chǎng)聚合的分布式資源地理分布可能十分遼闊，一個(gè)虛擬電廠(chǎng)并不能在一處實(shí)際地點(diǎn)被人看到，以至于如果不加限制，各個(gè)資源在電力系統中可能分屬不同出清節點(diǎn)，如不進(jìn)行統一，可能出清多個(gè)價(jià)格。一家虛擬電廠(chǎng)應當作為一個(gè)單獨的經(jīng)營(yíng)主體參與電力市場(chǎng)，為避免同一經(jīng)營(yíng)主體控制下的資源出現不同的節點(diǎn)電價(jià)，應當規定虛擬電廠(chǎng)只能聚合位于同一節點(diǎn)下的分布式資源，或聚合各地資源后，在參與電力市場(chǎng)時(shí)應將聚合的資源分解到各個(gè)確定節點(diǎn)進(jìn)行申報和出清。同時(shí)，市場(chǎng)中聚合了儲能的虛擬電廠(chǎng)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(lèi)似，通過(guò)價(jià)差套利），其實(shí)時(shí)市場(chǎng)外的全部行為都有攜帶杠桿的可能。通過(guò)杠桿合理套利有利于加速各環(huán)節財務(wù)市場(chǎng)價(jià)格收斂于現貨價(jià)格，應在適當時(shí)機放開(kāi)其他經(jīng)營(yíng)主體套利限制，取消超額收益回收機制，避免出現允許虛擬電廠(chǎng)一種主體獨享“扶持性套利”，如此將有助于維護市場(chǎng)公平，同時(shí)加強市場(chǎng)發(fā)現真實(shí)價(jià)格的能力。
四是建議健全完善對于虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)的監管機制。針對虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)后存在的“二調度”、“二交易”的情況，需要完善相應監管機制，防止隱藏的串通報價(jià)行為的發(fā)生?？梢钥紤]對虛擬電廠(chǎng)可聚合的資源進(jìn)行適當限制，例如不允許跨發(fā)電集團聚合分布式資源，不允許聚合可以直接接受調度指令的資源，不允許跨售電公司聚合用戶(hù)等，并且研究虛擬電廠(chǎng)參與財務(wù)性市場(chǎng)可能存在的問(wèn)題。健全完善針對虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)的監管機制，合理限制其可聚合資源，對于維護電力市場(chǎng)秩序、促進(jìn)電力行業(yè)的可持續發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。
在“雙碳”目標引領(lǐng)下，虛擬電廠(chǎng)成為構建新型電力系統的重要一環(huán)。辯證看待虛擬電廠(chǎng)技術(shù)在市場(chǎng)化背景下的優(yōu)勢與潛在的問(wèn)題，給予虛擬電廠(chǎng)正確的定位尤為關(guān)鍵。同時(shí)，技術(shù)創(chuàng )新與市場(chǎng)化道路要并重，由市場(chǎng)篩選技術(shù)，由技術(shù)推進(jìn)市場(chǎng)，是實(shí)現新技術(shù)健康發(fā)展和市場(chǎng)機制不斷完善的必然選擇。只有與電力市場(chǎng)進(jìn)行深度融合，服從并服務(wù)于電力現貨市場(chǎng)機制，虛擬電廠(chǎng)才能實(shí)現高質(zhì)量、可持續發(fā)展，全方位深層次體現其價(jià)值。
