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资料图 新华社记者 解统强 摄

以大型商业综合体为例，通常这些楼宇都会配备大量的空调机组，冬天供暖夏天送冷都会消耗大量电能。在夏季用电高峰时段，如果通过预先安装的电子终端实现分钟级远程柔性可调节负荷需求响应，将中央空调的温度上调2摄氏度至3摄氏度，便可让日均用电量减少近20%，从而减轻电网的负担，同时商场用户也不会因为微小的温度上升而感到不适。如果能管控更多这样的大厦和工厂，就可以在不新建发电厂的前提下，更好地释放存量电力的潜能，保障电网安全。

虽然技术很先进，但虚拟电厂并非新概念。自1997年这个概念提出以来，便受到欧洲、北美和澳洲多国关注。自2001年起，德国、英国、西班牙、法国、丹麦等欧洲国家开始兴起以集成中小型分布式发电单元为主要目标的虚拟发电厂研究项目；同期北美推进相同内涵的“电力需求响应”。澳大利亚、日本等亚太国家近年来也逐步加入虚拟电厂研究、部署行列。

我国尚未形成成熟的成套解决方案，虚拟电厂项目基本处于前期试点研究阶段。“十三五”期间，我国江苏、上海、河北、广东等地相继开展了电力需求响应和虚拟电厂试点。比如，江苏省于2016年开展了全球单次规模最大的需求响应。上海于2017年建成世界首个商业建筑虚拟电厂——黄浦区商业建筑虚拟电厂示范工程。国网冀北电力有限公司优化创新虚拟电厂运营模式，并高质量服务北京冬奥会。

在“双碳”目标下，虚拟电厂对提升电网安全保障水平、推动能源绿色低碳转型具有重要意义。当前，以可再生能源为代表的现代能源系统，正加速替代以油气为代表的传统能源系统。从能源生产、消费和配置各环节看，现代能源系统以电为中心、以电网为平台的特点日益显著。未来，分布式可再生能源、电动汽车、新型储能等配电网中的分散发电和有源负荷将呈现高速增长态势，更多电力用户将由单一的消费者转变为混合型的产消者。这些都对电网的安全、可靠、经济运行等提出新的挑战。

虚拟电厂正是针对这些新现象，聚焦再电气化进程中生产侧和消费侧同步发力的重要特征，提出适应未来能源清洁低碳发展趋势的技术和商业模式，在清洁供暖、用户侧需求响应、电动汽车等领域都具有广阔的应用前景。作为电网的“智能管家”，虚拟电厂将分散式电源和负荷化零为整，既可以作为“正电厂”向电力系统供电，也可以作为“负电厂”消纳系统的电力，起到灵活的削峰填谷作用，助力电网系统保持实时平衡。这不仅可以减少电源和电网建设投资，还可以为企业、居民等参与者提供新增收入的渠道，实现用户和系统、技术和商业模式的双赢。

能源再电气化和智慧化已成全球能源转型重要趋势。作为能源智慧化的关键技术，虚拟电厂应用前景广泛，全球都在抢占先机，争取战略主动。不过无论是在海外还是国内，虚拟电厂都还很年轻。在能源转型的道路上，尚需政府、企业、用户等各方共同努力，在市场机制建设、商业模式创新、核心技术研发以及用户广泛参与等方面积极探索，助力能源流与信息流高度融合，最终实现能源生产、交易、利用的高效化，以及能源基础设施的共享。

聚沙成塔，虚拟电厂是未来新型电力系统所需的方式之一

全球能源互联网发展合作组织运行局运行分析处处长冯利民介绍：“VPP是一种通过先进信息通信和监测控制技术，实现海量分布式新能源、储能系统、可控负荷、电动汽车等资源的聚合和协调优化，作为一个特殊电厂参与电力系统运行和电力市场交易的电源协调管理系统，对外表现为一个可控电源。”

也就是说，虚拟电厂既可作为“正电厂”向系统供电和调峰等辅助服务，又可作为“负电厂”通过负荷侧响应以配合系统填谷；既可快速响应指令、配合保障系统稳定运行并获得经济补偿，也可等同于电厂参与容量、电量、辅助服务等各类电力市场获得经济收益。

上海交通大学电气工程系长聘教授艾芊认为：“虚拟电厂聚合了海量柔性资源，通过其智能管控，形成一个整体来参与运行，参与电网的互动，参与电力市场，从而获取它更高的收益。从这个角度来讲，对虚拟电厂的发展以及对内部成员的诉求提升，都是一个很好的契机。”

参与VPP建设运营的利益相关方众多，总体上可分为五类：发电侧、用电侧、电网企业、监管机构及产业链。”

“从发电侧来说，虚拟电厂相较传统电厂最大的优势在于其灵活性。如果我们家里的屋顶接入光伏，就可以作为虚拟电厂的一份子，参与到电力市场交易中，在能源转型和能源保供做出贡献。”冯利民举例。

细分来看，上述利益相关方在VPP建设运营中分别承担不同角色，对于上述利益相关方，VPP也具有不同功能价值。

在电网侧，VPP功能价值表现在服务电网安全稳定运行，包括提供电网调峰能力、提供电网调频服务、提供负荷备用服务、提供电网阻塞缓解手段等；在用电侧，VPP功能价值表现在保证优质供电服务，包括提供参与电力市场机遇、提供用户侧节能服务提供应急电源服务等；在发电侧，VPP功能价值表现在保障电源并网及电力消纳，包括提供海量分布式电源精益化管理手段、提供清洁发展思路等；在监管侧，VPP功能价值表现在降低电力系统整体运行成本，提供公平多元化市场竞争、提供系统价格稳定能力和提供分布式能源监管手段等；在产业链侧，VPP功能价值表现在创造全产业链和全业态综合收益，包括提供全产业链发展效益、提供能源金融及大数据增值等衍生服务等。

国网能源研究院副院长蒋莉萍认为：“虚拟电厂把分散资源聚沙成塔，是未来新型电力系统很需要的一种方式。”

进入2022年，随着分布式风光发电、储能系统和可控负荷高速增长，虚拟电厂将此类资源聚合起来并协同优化，不仅能够参与电网运行和市场交易，同时还提高电网安全可靠性、提升清洁能源消纳能力。

国家电投集团综合智慧能源科技有限公司新疆分院副院长张军伟坦言：“老电力系统向新型电力系统转型，市场主体从单一化向多元化转变，电力输送从发输配用向源网荷储的转变，以及分布式能源、储能参与进来后，电力系统将会更为复杂。也正因为我们的电力系统和政策市场已经发生变化，才逐步满足虚拟电厂诞生的环境。”

这也意味着，自上世纪90年代末概念提出后，厚积薄发的虚拟电厂将在中国迎来自己的舞台。

取长补短，探索虚拟电厂市场化运营、创新可行商业模式

《报告》指出，得益于灵活开放的电力市场机制、调度运行规则、电力企业监管，目前虚拟电厂理论和实践在欧美发达国家发展较为成熟。

冯利民介绍：“国外VPP的商业模式分为电力公司或电力零售商主导模式、电力营销商模式、独立聚合商模式和储能供应商主导模式四类。”

《报告》显示，各国针对虚拟电厂发展各有侧重。其中，以德国为代表的欧洲国家以聚合分布式电源为主；美国以可控负荷为主；日本以聚合用户侧储能和分布式电源为主，计划到2030年部署超过2500万千瓦；澳大利亚以聚合用户侧储能为主，特斯拉公司在南澳建成了号称世界上最大的电池VPP。

在总结欧洲、北美、亚太等地区典型国家虚拟电厂发展经验时，冯利民归纳道：“一是VPP发展与所在国电力市场建设情况相适应；二是明确市场准入门槛、各方权责利等问题，是实现VPP商业推广应用的关键；三是完善配套激励政策，是推动VPP快速发展的催化剂；四是健全管理机制，是促进VPP有序发展的重要保障；五是跨区协调、数据权限等问题需重点关注。”

从国内看，我国VPP整体仍处于发展初期，政策机制不甚健全，项目以研究示范为主并由政府引导、电网实施，且普遍聚焦于需求侧响应模式。

根据彭博新能源财经（BNEF）对全球93家VPP企业的调研结果，截至目前VPP企业商业模式不清晰，实现盈利尚存较大难度。

《报告》分析了7项我国发展虚拟电厂的必需性：海量分布式能源调控的需要、提升清洁能源消纳能力的需要、调峰负荷潜力挖掘的需要、完善电力市场的需要、分布式新能源监管的需要、争夺全球 VPP 产业话语权的需要、吸引社会力量参与分布式新能源发展的需要。

冯利民更是直言：“我们是制造业大国，我们的设备、技术最终走向全球。虚拟电厂作为全球发展迅猛的行业，如果我们不再加速攻克虚拟电厂技术，这一块蛋糕我们还有机会获取吗？”

从政策环境来看，近年来诸多省份在政府引导下，由两大电网开展系列示范项目，并以参与需求侧响应为主要运营和盈利模式，持续推进VPP发展。各地已普遍出台辅助服务市场政策，引导VPP参与系统调峰调频，在此背景下，各示范项目积极主动探索市场化运营、创新可行商业模式，有望带动国内VPP快速可持续发展。

此外，蒋莉萍还建议：“当前政策的大方向是明确的，但是在具体操作中有具体的问题需要解决，就是虚拟电厂调控和运行管理方式。”

开路先锋，虚拟电厂应遵循“三步走”发展目标

市场的大爆发也吸引着众多新玩家想要分一杯羹，那么哪些市场主体比较适合进入虚拟电厂这一领域？

冯利民先从源头剖析道：“虚拟电厂发展到现在，其技术组成多而杂。比如有协调控制技术，精准决策技术，资源组合技术，指令分配技术，智能计量技术，信息通信技术……相当于通过这么多技术，能够将虚拟电厂所涉及的各个分散单元和各个触角比较长的网络，最后集中到电网调度这里。”

“正是有这么多技术，所以才有广泛的空间可以去投资、去研发、去推广，去推动政策的制定，从而推动整个行业的发展。”冯利民解释。

艾芊补充：“在诸多关键技术中，解决好通信技术和控制架构，那么在技术方面已经初步达到了虚拟电厂运营要求。”

“智慧能源系统的开发商，综合能源服务商都可能成为潜在虚拟电厂身份，”蒋莉萍提出：“对于当前来说，更需要一个能够进入竞争性电力市场的先行者。”

她强调：“先行者要尝试打通包括市场监管、定位以及构建市场参与模型等方面的堵点，给其他参与者做一个示范，是目前最最需要的。”

冯利民补充说：“这个先行者需要突破精神，需要非常锐利进取精神。VPP对新兴信息技术有着内在要求，互联网行业有其先天的便利条件，可以发挥更大作用。”

日立能源（中国）有限公司首席咨询顾问程濛认为：“虚拟电厂是能源互联网概念落地应用一个非常典型的应用场景。通过技术手段去挖掘提升它的灵活性可调节能力，进而提升系统的能源效率。因此，日立能源未来远景是与用户侧一起打造一个共建共享共治新型化能源生态系统。”

艾芊谈到：“虚拟电厂是“云大物移智链”技术一个集大成者，或者说整体解决方案的提供者。但是在能源转型的道路上，还需政府、企业、用户等各方通力合作和共同努力。”

《报告》提出了中国虚拟电厂“三步走”发展目标。

第一阶段（2022～2025 年）：由政府指导、电网公司实施项目开发，以专项资金、特定合约等模式实现商业运营，实现一定规模分布式新能源、可控负荷聚合。

第二阶段（2026～2030 年）：由专项资金、特定合约模式，逐步转变为全面参与电量、容量、辅助服务等市场的可持续商业模式，多种主体参与VPP开发，市场趋于活跃。

第三阶段（2031～2035 年）：VPP实现全面市场化运作，业务趋于成熟稳定，培育出全球领先、技术先进的VPP龙头企业，大型专业化VPP运营商成为主流模式。

所以，虚拟电厂“串联”源网荷储售服，必将迎来大发展，其实施将使电力能源行业从“笨重”走向轻巧灵动、从多层垂直走向少层扁平，甚至贯通能源产业链，提高资源利用率和系统整体效率，助力多方互利共赢。