“法規、市場和技術”：虛擬電廠國外成功的三板斧

虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點業態，在新型能源體系構建和保障電力系統安全穩定運行中具有重要價值，國網能源研究院立足國家戰略部署，瞄準研究前沿，成立“虛擬電廠攻關研究團隊”，梳理國內外相關情況，就發展前景、核心技術、商業模式等關鍵問題思考總結，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發展大局，實現健康快速發展。

——國網能源研究院原副院長 蔣莉萍

劉小聰 譚清坤 吳瀟雨

鄭海峰 賈躍龍 吳鵬 時慶

國網能源研究院 虛擬電廠攻關研究團隊

虛擬電廠利用先進信息通信和監測控制技術，將海量分佈式新能源、儲能系統、可控負荷、電動汽車等進行聚合和優化調度，從而參与電力市場運行，可以有效緩解系統供需矛盾、提升系統靈活性、促進新能源消納。發展虛擬電廠對保障電力系統安全運行和推動構建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。

國外虛擬電廠發展起步早並已實現商業化，我國虛擬電廠發展目前仍處試點探索階段，吸收借鑒國外先進經驗對促進我國虛擬電廠發展具有重要價值。

國外先進經驗

國外的虛擬電廠實踐各具特色，但都與當地資源特性和電網發展面臨的問題高度相關，如：歐洲虛擬電廠發展是在清潔能源轉型背景下，以分佈式電源、儲能資源的整合為主，主要針對實現分佈式電源可靠併網和電力市場運營；美國虛擬電廠在需求響應基礎上發展而來，聚焦負荷資源的聚合調配，側重於用戶側柔性負荷的主動響應以提升電網運行穩定性。總體來看，國外虛擬電廠在政策法規、市場機制、技術手段等方面普遍相對成熟完善。

政策法規明確虛擬電廠“合法身份”，並營造良好發展環境。

國外典型國家普遍出台了針對需求響應聚合商、虛擬電廠等概念的法規，明確了聚合商的定義和參与市場的規則，為虛擬電廠聚合能源資源提供法律保障，同時還設置了其他直接或間接促進虛擬電廠發展的條款。

歐盟：2012年首次在法律上將“聚合商”定義為負荷管理服務提供商（2012/27/EU，第2條第45款），后在歐盟法規（EU/2019/943）和指令（EU/2019/944）中給出了聚合商的定義，闡明了其參与市場的機會。

德國：能源法案中明確了聚合商的定義，德國聯邦網絡局行業指導方針（BNetzA AZ.BK6-17-046）定義了聚合商的市場定位和規則。特別是《可再生能源法》明確規定，所有100千瓦以上可再生能源發電項目必須參与電力市場交易銷售，促使分佈式可再生能源項目傾向於選擇交由虛擬電廠運營。

美國：《能源政策法案》將需求響應上升到國家發展層面，FERC 719、745、755等法令對需求響應參与市場交易和電力平衡做出相關規定，FERC 2222號令允許分佈式能源（DER）聚合商在區域性批發電力市場中參与競爭。

成熟市場機製作“沃土”，培育多元主體和多樣化商業模式。

依賴於成熟的電力市場機制，典型國家的虛擬電廠可參与電能量、輔助服務、容量等多個市場，其主體地位明確、交易規則健全，並由此構建了完備的商業模式和市場生態鏈。目前歐洲虛擬電廠主要通過參与電力交易來獲取收益，美國則主要通過提供輔助服務來獲取收益。

德國：虛擬電廠運營商有獨立運營商、大型電力公司、設備製造商三種，構建了靈活的可再生能源市場機制，允許虛擬電廠參与長期和現貨電力交易市場以及平衡市場，併為聚合商提供了充分的自由。值得一提的是，德國在現貨市場中設計了平衡組機制，在這種“小平衡保電網大平衡”的框架下，虛擬電廠成為市場參与者/平衡組降低偏差、避免不平衡費的重要手段，提升了對能源聚合服務的需求。

美國：虛擬電廠的建設和運營主體包括配售電電力公司和獨立第三方虛擬電廠公司，參与方包括電力公司、第三方聚合商、居民和工商業用戶等。參与市場的形式各州不同，如：PJM市場允許虛擬電廠參与容量市場並優先出清，加州將日前市場從15分鐘報價縮短到5分鐘，以鼓勵虛擬電廠等靈活性資源參与。虛擬電廠商業模式主要基於社區（用戶），通過社區、工商業區等形式實現用戶側光伏、儲能設施、電動汽車等能源彙集，為電網提供服務。

英國：由獨立虛擬電廠運營商推動開發虛擬電廠項目，建立了分別基於電網公司、社區（用戶）、發電企業的商業模式。其中，基於電網公司的平台模式由政府監管、電網運營商參与共建，主要是為負荷側靈活性資源提供交易平台，以降低電網運營和升級改造成本；基於社區（用戶）的商業模式側重挖掘用戶間電能互補潛力，增加平衡服務方面潛在盈利；基於發電企業的模式主要是解決聚合資源的整體優化協調控制的問題。

先進技術作“引擎”，支撐資源高效聚合配置和效益最大化。

國外虛擬電廠服務商普遍應用先進数字化平台並擁有優化調控算法等核心技術，實現對各類聚合資源的智能監測、管理和調度。最具代表性的分別是德國的Next-Kraftwerke，特斯拉的Autobidder。

德國：Next-Kraftwerke通過其NEMOCS平台，聚合熱電聯產機組、水電站、新能源電站、負荷等4200台設備，規模超過280萬千瓦。該平台使用基於大數據的智能算法，使可再生能源發電機組和工業用戶更加靈活、快速的響應價格信號。

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我國虛擬電廠發展現狀與國外的比較分析

我國虛擬電廠處於研究和示範為主的起步探索階段，已有江蘇、冀北、上海、浙江、天津、深圳等地結合區域特點開展了虛擬電廠的試點應用，其中江蘇虛擬電廠可提供快速可中斷的負荷控制服務；上海虛擬電廠建設以聚合商場、樓宇等需求響應為主，积極推進負荷集成商為主體運營的商業運營模式；冀北虛擬電廠提出了“雲管邊端”技術架構，並將虛擬電廠納入電力輔助服務範圍；深圳成立了國內首個城市級虛擬電廠管理中心，以負荷型、儲能型資源聚合為主。

綜合分析，我國虛擬電廠兼具歐美的特點，從發展背景和能源結構看，我國虛擬電廠與歐洲較為接近，基於能源轉型深入推進、清潔低碳發展步伐加快的大背景，但歐洲的新能源比例要高於我國；從市場機制看，我國與美國較為接近，運營模式以需求響應為主，但我國目前還處於政府引導、電網實施的階段。

在政策法規層面，虛擬電廠支持政策相繼出台，頂層法規框架、政策細則有待加強。

國家層面，頂層設計規劃加速落地，《2030年前碳達峰行動方案》、《“十四五”現代能源體系規劃》、《國家發展改革委、國家能源局關於完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》等綜合性政策從不同方面提出要引導虛擬電廠等多種資源參与系統調節。

地方層面，廣東、山東、陝西等省份出台了虛擬電廠專項文件，或在需求響應政策文件中對虛擬電廠提出了要求。

但相較國外在立法層面給予支持的政策力度，我國虛擬電廠尚缺少國家立法層面的頂層設計，國家層面的政策細則也有待出台，從而進一步明確虛擬電廠和相關參与主體的明確定位、職責劃分，並對虛擬電廠的定義、分類等基礎概念進行規範，保障虛擬電廠規範發展。

在市場機制層面，逐步推動虛擬電廠參与市場交易，交易機制有待完善，商業模式有待創新。

我國當前正處於加速推進電力市場化建設進程中，虛擬電廠主要參与輔助服務市場。近期發布的《電力現貨市場基本規則（徵求意見稿）》明確提出推動虛擬電廠等新興市場主體參与交易，華北、山東、上海等省份也建立了虛擬電廠參与調峰、調頻機制，江蘇等地則已將聚合儲能的綜合能源服務商納入調頻資源。

但總體來看，虛擬電廠參与電力市場交易機制尚處於起步階段，交易規則、交易品種設計不健全，如：華北僅僅允許虛擬電廠根據日前發電預計劃在出清價格最高時段提供調峰服務；上海將虛擬電廠單獨劃分，不與火電提供的深度調峰共同報價出清。多數虛擬電廠僅以邀約、投標等方式參与政策性需求響應，盈利來源依賴於政府部門的專項費用補貼，市場規模相對較小、盈利方式單一，同時還存在一定的准入門檻限制，導致運營商、用戶參与度低。

未來需進一步健全市場化機制，倡導建立公平規範的運營環境，在建設初期同步探索針對能源聚合服務的激勵機制，培育多類型負荷聚合商，並拓展能源聚合服務的範圍和場景，豐富交易品種，促進商業模式創新，營造良性發展生態圈。

在技術支撐層面，智能化水平不斷提升，技術標準體系有待健全，核心技術有待突破。

各省虛擬電廠實踐在智慧管控平台方面也有积極的探索，如：江蘇依託大規模源網荷友好互動系統、需求響應業務支撐平台、大規模空調有序削峰系統構建虛擬電廠管理平台；上海創新應用信息物理系統，通過實時監控、自動執行指令、自動優化升級策略提升樓宇響應的“智慧”的程度；冀北虛擬電廠提出了“雲管邊端”技術架構，研發了基於公網雲的智能管控平台，但由於各省的平台依託不同的發展基礎和目標，聚合平台功能各異，缺乏統一標準與接口，導致數據交互壁壘高，信息傳輸實時性、可靠性不夠。

同時在優化調控技術等高價值密度的集成性技術方面與先進國家相比還有差距。未來還需進一步健全虛擬電廠標準體系，建立統一規範的信息通信系統，加強關鍵基礎支撐技術攻關，支撐虛擬電廠複雜多樣的業務場景需求。

結語

國外先進國家的經驗表明，法規、市場和技術在不同層面對虛擬電廠的發展提供了良好的支撐。我國虛擬電廠在發展背景、運營模式等方面與歐美各有相似之處，對比歐美先進國家的經驗，立足我國國情，未來我國虛擬電廠尚需在頂層法規框架和政策細則、市場交易機制和商業模式、技術標準體系和核心技術等方面加以改進，以推進虛擬電廠高質量規模化發展，助力新型電力系統建設和雙碳目標的實現。

(本文系作者個人觀點，不代表機構觀點)