虛擬電廠是近期多份國(guó)家政策文件提及的重點(diǎn)業(yè)態(tài)，在新型能源體系構(gòu)建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行中具有重要價(jià)值，國(guó)網(wǎng)能源研究院立足國(guó)家戰(zhàn)略部署，瞄準(zhǔn)研究前沿，成立“虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊(duì)”，梳理國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況，就發(fā)展前景、核心技術(shù)、商業(yè)模式等關(guān)鍵問(wèn)題思考總結(jié)，力求取得研究成果，推動(dòng)各方形成共識(shí)，服務(wù)虛擬電廠融入我國(guó)能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實(shí)現(xiàn)健康快速發(fā)展。
——國(guó)網(wǎng)能源研究院原副院長(zhǎng) 蔣莉萍
虛擬電廠建設(shè)
“雷聲大，雨點(diǎn)小”
新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下新能源蓬勃發(fā)展，負(fù)荷側(cè)尖峰負(fù)荷持續(xù)增大，發(fā)電和用電需求愈發(fā)難以匹配。在此背景下，虛擬電廠受到越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是今年全國(guó)多地電力供應(yīng)緊張，虛擬電廠概念持續(xù)火爆，能源主管部門認(rèn)為虛擬電廠是挖掘系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、保障電力安全供應(yīng)的重要方式，電網(wǎng)企業(yè)認(rèn)為虛擬電廠可以平抑負(fù)荷曲線，有利于電網(wǎng)運(yùn)行，能源服務(wù)商認(rèn)為虛擬電廠是新模式、新業(yè)態(tài)，需要提前布局。
回顧虛擬電廠發(fā)展歷史不難發(fā)現(xiàn)，虛擬電廠并非新概念，其提出時(shí)間可追溯至1997年，國(guó)外虛擬電廠在政策法規(guī)、市場(chǎng)機(jī)制、技術(shù)手段等方面也相對(duì)成熟完善。我國(guó)在《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》等多個(gè)綜合性政策從不同方面提出要引導(dǎo)虛擬電廠等多種資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。廣東、山東、山西等省份也出臺(tái)了虛擬電廠專項(xiàng)文件或在需求響應(yīng)政策文件中對(duì)虛擬電廠提出了要求。
相比于虛擬電廠概念的火爆，利好政策頻出，虛擬電廠建設(shè)則略顯冷清。截至目前，僅河北、上海、山東、浙江、河南等省份開(kāi)展了試點(diǎn)建設(shè)，總?cè)萘績(jī)H300萬(wàn)千瓦。多數(shù)虛擬電廠僅以邀約、投標(biāo)等方式參與政策性需求響應(yīng)，盈利來(lái)源依賴于政府部門的專項(xiàng)費(fèi)用補(bǔ)貼。僅冀北、河北、山東虛擬電廠間歇性參與當(dāng)?shù)卣{(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小。究其原因，是虛擬電廠的盈利能力存在較大不確定性，而盈利能力的關(guān)鍵之一在于虛擬電廠參與電力市場(chǎng)機(jī)制。
表1 我國(guó)虛擬電廠規(guī)模及參與市場(chǎng)情況
(國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū))
虛擬電廠參與市場(chǎng)面臨的問(wèn)題
中發(fā)9號(hào)文發(fā)布以來(lái)，我國(guó)電力市場(chǎng)化改革深入推進(jìn)。已初步形成在空間范圍上覆蓋省間、省內(nèi)，在時(shí)間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內(nèi)的中長(zhǎng)期交易及日前、日內(nèi)現(xiàn)貨交易，在交易標(biāo)的上覆蓋電能量、輔助服務(wù)、合同、可再生能源消納權(quán)重等交易品種的全市場(chǎng)體系結(jié)構(gòu)。中長(zhǎng)期市場(chǎng)方面，包括中長(zhǎng)期雙邊交易、月度集中交易、省間外送交易、合同轉(zhuǎn)讓交易等。現(xiàn)貨市場(chǎng)方面，第一批八個(gè)省級(jí)現(xiàn)貨市場(chǎng)開(kāi)展試運(yùn)行、第二批六個(gè)現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)已開(kāi)展模擬試運(yùn)行;省間現(xiàn)貨市場(chǎng)已啟動(dòng)運(yùn)行。輔助服務(wù)市場(chǎng)方面，我國(guó)已初步形成以調(diào)峰、調(diào)頻、備用等交易品種為核心的區(qū)域、省級(jí)輔助服務(wù)市場(chǎng)體系。
年初，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出：“引導(dǎo)用戶側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源、儲(chǔ)能、分布式能源、新能源汽車等新型市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易，充分激發(fā)和釋放用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力”。近期，國(guó)家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則(征求意見(jiàn)稿)》，提出“推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易。”隨著我國(guó)電力市場(chǎng)化建設(shè)深入推進(jìn)，市場(chǎng)成為資源配置主要手段，虛擬電廠能否“搭乘”市場(chǎng)的快車，將成為虛擬電廠推廣的關(guān)鍵。從目前來(lái)看，虛擬電廠想要進(jìn)入市場(chǎng)并盈利還面臨以下幾個(gè)難題。
一是虛擬電廠的市場(chǎng)定位和市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)不明確。在市場(chǎng)定位方面，由于虛擬電廠聚合資源的多元性，通常有發(fā)電企業(yè)、售電公司、電力用戶等多重市場(chǎng)定位，不同的市場(chǎng)定位決定了其參與市場(chǎng)的類型、策略，享受的權(quán)利義務(wù)完全不同。在市場(chǎng)準(zhǔn)入方面，國(guó)家能源局已于2021年底頒布新版“兩個(gè)細(xì)則”，明確將虛擬電廠作為一類并網(wǎng)主體和輔助服務(wù)市場(chǎng)參與主體，但各地針對(duì)虛擬電廠準(zhǔn)入輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則仍不完善，虛擬電廠在容量規(guī)模、響應(yīng)時(shí)間等方面尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
二是電力市場(chǎng)對(duì)各類新興主體的接納程度不夠。我國(guó)目前雖然已開(kāi)展現(xiàn)貨市場(chǎng)試點(diǎn)，基本建立省間+省內(nèi)的兩級(jí)市場(chǎng)架構(gòu)，建立中長(zhǎng)期+現(xiàn)貨的電能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)的市場(chǎng)，但其可參與主體中，虛擬電廠等新興市場(chǎng)主體可參與性較為有限，目前虛擬電廠僅參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。由于虛擬電廠具有發(fā)電、負(fù)荷兩種特性，多數(shù)省份現(xiàn)貨市場(chǎng)為發(fā)電側(cè)單邊市場(chǎng)，虛擬電廠無(wú)法參與或只能以價(jià)格接受者參與，無(wú)法體現(xiàn)虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)價(jià)值。在參與中長(zhǎng)期、容量補(bǔ)償(市場(chǎng))方面，則缺少相關(guān)機(jī)制。
三是我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模小、品種少，難以體現(xiàn)虛擬電廠價(jià)值。市場(chǎng)規(guī)模方面，我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)總費(fèi)用約占全社會(huì)總電費(fèi)的1.5%，國(guó)際普遍占比在3%。部分國(guó)家如英國(guó)輔助服務(wù)費(fèi)用占比達(dá)10%以上。產(chǎn)品類型方面，我國(guó)輔助服務(wù)市場(chǎng)交易品種以調(diào)峰為主，部分區(qū)域或省份開(kāi)展調(diào)頻和備用輔助服務(wù)，缺少電壓支撐、黑啟動(dòng)、爬坡、調(diào)峰容量等輔助服務(wù)品種，調(diào)頻市場(chǎng)未針對(duì)響應(yīng)速度進(jìn)一步細(xì)分。
關(guān)于虛擬電廠參與電力市場(chǎng)
機(jī)制設(shè)計(jì)的思考
差異化明確市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)
虛擬電廠聚合分布式資源、儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，以聚合模式參與中長(zhǎng)期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)等不同品種交易，均要建立相應(yīng)的市場(chǎng)準(zhǔn)入條件，且準(zhǔn)入條件應(yīng)依據(jù)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)關(guān)系和具備的能力來(lái)設(shè)定，不應(yīng)考慮具體資源的類型。根據(jù)響應(yīng)特性、響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)、響應(yīng)速度、響應(yīng)性能、容量規(guī)模等指標(biāo)和技術(shù)特征分類，差異化明確市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。
(1)參與中長(zhǎng)期市場(chǎng)
市場(chǎng)準(zhǔn)入要求：虛擬電廠作為“電力產(chǎn)消者”，需同時(shí)滿足各地電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)則中對(duì)發(fā)電企業(yè)和售電公司的基本準(zhǔn)入條件，包括但不限于具備獨(dú)立法人資格、財(cái)務(wù)獨(dú)立核算、信用評(píng)價(jià)合格、能夠獨(dú)立承擔(dān)民事責(zé)任、注冊(cè)資金、專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量和比例要求等。同時(shí)，還需與電網(wǎng)企業(yè)簽訂供用電協(xié)議。
技術(shù)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)：虛擬電廠需具備智能表計(jì)，其所聚合的各類分散可調(diào)資源主體需要具備精確的電力曲線記錄功能，或虛擬電廠本身關(guān)口需具備以上條件;虛擬電廠還需要具備雙向通信功能，能夠向交易平臺(tái)提交申報(bào)信息、接收交易平臺(tái)或調(diào)度平臺(tái)下發(fā)的市場(chǎng)交易信息和調(diào)度指令信息。
(2)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，還需要滿足調(diào)節(jié)速率要求、分時(shí)計(jì)量和具備技術(shù)支持系統(tǒng)接入條件等具體要求。一般而言，虛擬電廠聚合后的裝機(jī)總?cè)萘?總負(fù)荷為所聚合的各類分布式電源的有效容量之和，且一般不低于1MW。虛擬電廠還需具備參與現(xiàn)貨市場(chǎng)申報(bào)的雙向通訊條件，具備相應(yīng)的技術(shù)支持系統(tǒng)。
(3)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)頻、備用、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡等不同輔助服務(wù)交易品種在響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時(shí)間、響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)等方面不同的技術(shù)要求，嚴(yán)格確定虛擬電廠需滿足的技術(shù)條件。一般而言，虛擬電廠聚合各類分布式電源后的有效容量不少于5MW，且靈活調(diào)節(jié)能力不低于1MW，響應(yīng)速度不低于15分鐘，響應(yīng)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)不低于1小時(shí)。
(4)參與容量市場(chǎng)
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一的容量市場(chǎng)準(zhǔn)入要求，統(tǒng)籌考慮虛擬電廠的出力特性、自然資源情況、調(diào)節(jié)能力、檢修停機(jī)、事故故障等多方面因素對(duì)虛擬電廠開(kāi)展有效容量核定，客觀反映虛擬電廠對(duì)電力系統(tǒng)容量的實(shí)際貢獻(xiàn)。
分市場(chǎng)類型明確參與路徑
(1)中長(zhǎng)期市場(chǎng)
近期，虛擬電廠可視市場(chǎng)建設(shè)選擇是否參與中長(zhǎng)期市場(chǎng)。一方面虛擬電廠的特點(diǎn)決定了其主要以參與調(diào)節(jié)性市場(chǎng)盈利，另一方面，虛擬電廠參與中長(zhǎng)期市場(chǎng)相關(guān)規(guī)則不完善。
中遠(yuǎn)期，虛擬電廠參與中長(zhǎng)期電量市場(chǎng)的方式與發(fā)電企業(yè)、大用戶、售電公司等類似，以虛擬電廠為統(tǒng)一的市場(chǎng)主體參與電力中長(zhǎng)期交易包括年度、月度、多日等各時(shí)間尺度和雙邊協(xié)商、集中交易等各類中長(zhǎng)期交易品種。在中長(zhǎng)期交易中需按照國(guó)家政策要求和中長(zhǎng)期市場(chǎng)規(guī)則，明確交易價(jià)格、交易曲線、統(tǒng)一結(jié)算點(diǎn)、偏差處理等基本信息。
(2)現(xiàn)貨市場(chǎng)
近期，虛擬電廠可視市場(chǎng)建設(shè)等情況選擇是否參與現(xiàn)貨市場(chǎng)。原因是虛擬電廠兼具發(fā)電商、電力用戶雙重屬性。近期，用戶側(cè)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制不健全，僅甘肅部分電力用戶可報(bào)量報(bào)價(jià)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)。
中遠(yuǎn)期，隨著用戶側(cè)參與現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制完善，虛擬電廠作為統(tǒng)一的市場(chǎng)主體參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易，包括日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)等各時(shí)間尺度的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)集中競(jìng)價(jià)。根據(jù)現(xiàn)貨市場(chǎng)出清結(jié)果，形成日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)的分時(shí)出清價(jià)格和出清電量。虛擬電廠作為統(tǒng)一市場(chǎng)主體按照現(xiàn)貨市場(chǎng)規(guī)則和配套細(xì)則，承擔(dān)偏差結(jié)算責(zé)任和相關(guān)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的分?jǐn)偂?/p>
(3)輔助服務(wù)市場(chǎng)
近期，虛擬電廠在滿足輔助服務(wù)市場(chǎng)技術(shù)準(zhǔn)入要求的前提下，可參與對(duì)應(yīng)品種的輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，主要以調(diào)峰、調(diào)頻備用輔助服務(wù)為主。
中遠(yuǎn)期，隨著虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)能力的提升，可進(jìn)一步拓展和創(chuàng)新虛擬電廠參與輔助服務(wù)的交易品種，包括轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、爬坡等輔助服務(wù)新品種。
(4)容量市場(chǎng)(補(bǔ)償)
近期，由于電力市場(chǎng)機(jī)制尚不健全，容量補(bǔ)償以固定價(jià)格的容量補(bǔ)償機(jī)制為主。虛擬電廠按照能源主管部門核定的有效容量分?jǐn)偦蚍窒砣萘抠M(fèi)用。若有效容量大于0時(shí)，可按照固定容量補(bǔ)償價(jià)格獲得對(duì)應(yīng)的容量補(bǔ)償費(fèi)用;若有效容量小于0時(shí)，虛擬電廠需根據(jù)有效容量的絕對(duì)值承擔(dān)對(duì)應(yīng)比例容量補(bǔ)償費(fèi)用的傳導(dǎo)分?jǐn)偂?/p>
遠(yuǎn)期，隨著容量市場(chǎng)機(jī)制的建立健全，虛擬電廠基于核定的有效容量參與容量市場(chǎng)競(jìng)拍。
持續(xù)完善輔助服務(wù)市場(chǎng)
一是創(chuàng)新輔助服務(wù)品種，充分體現(xiàn)調(diào)節(jié)性資源價(jià)值。隨著新能源比例的不斷提升，各國(guó)電力市場(chǎng)正在積極探索引入爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性、快速調(diào)頻等新型輔助服務(wù)交易品種，滿足系統(tǒng)中對(duì)于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源需求，充分體現(xiàn)調(diào)節(jié)性資源的價(jià)值。
二是擴(kuò)大輔助服務(wù)市場(chǎng)主體參與范圍，降低新興市場(chǎng)主體參與門檻。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)，虛擬電廠等新興市場(chǎng)主體不斷涌現(xiàn)，為進(jìn)一步挖掘電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，應(yīng)進(jìn)一步降低和明確各類輔助服務(wù)的技術(shù)門檻，將新興市場(chǎng)主體納入?yún)⑴c范圍，為新興市場(chǎng)主體廣泛參與輔助服務(wù)市場(chǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
三是因地制宜推動(dòng)輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)并加強(qiáng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的統(tǒng)籌銜接。隨著我國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，因地制宜的設(shè)計(jì)輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，并通過(guò)單獨(dú)出清或聯(lián)合出清的方式實(shí)現(xiàn)與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的銜接，有效激發(fā)靈活性調(diào)節(jié)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的意愿。
結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)電力市場(chǎng)化改革深入推進(jìn)，推動(dòng)虛擬電廠參與電力市場(chǎng)不僅是完善我國(guó)電力市場(chǎng)體系的重要途徑，也是虛擬電廠未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。推動(dòng)虛擬電廠參與市場(chǎng)需在市場(chǎng)定位、準(zhǔn)入、參與市場(chǎng)類型等方面予以明確，結(jié)合虛擬電廠的聚合特性優(yōu)化完善各類細(xì)分市場(chǎng)的交易機(jī)制并推動(dòng)虛擬電廠以靈活方式參與各類市場(chǎng)化交易，充分激發(fā)虛擬電廠的自身活力創(chuàng)新商業(yè)模式，促進(jìn)虛擬電廠的廣泛運(yùn)用和實(shí)踐。
