7月25日~26日，2024第三届中国综合能源服务暨能源数字化大会在苏州盛大召开，国网上海能源互联网研究院有限公司先进能源中心副主任左娟出席会议并作《虚拟电厂市场探索与行业标准构建》的主题演讲，着重介绍了虚拟电厂的典型运营模式、市场化及标准体系等内容。
▲左娟
虚拟电厂概述
虚拟电厂是指利用数字化、智能化等先进技术，将需求侧一定区域内的可调节负荷、分布式电源、储能等资源进行聚合、协调、优化，构成可参与电力市场交易以及响应电网运行调节的系统。
依据外围条件的不同，虚拟电厂的发展可以分为三个阶段，邀约型阶段、市场型阶段、跨空间自主调度阶段，我国当前主要基于邀约型虚拟电厂正在积极寻求向市场型优化转型。
邀约型阶段：在没有电力市场的情况下，由政府部门或调度机构牵头组织，各个需求响应服务商参与，共同完成邀约、响应和激励流程。
市场型阶段：在电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后，虚拟电厂以虚拟电厂运营商的模式，参与市场获得收益。
跨空间自主调度阶段：虚拟电厂聚合的资源种类越来越多，数量越来越大，空间越来越广。其中既包含可调负荷、储能和分布式电源等基础资源，也包含由这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。
近年来，国家和地方陆续出台相关政策鼓励和规范虚拟电厂的发展，引导虚拟电厂开展试点建设、鼓励各类资源依托虚拟电厂参与电力市场交易。
按照上表中两个《办法》的要求，国网营销部组织编制了一系列工作纲要和管理细则，明确虚拟电厂应接入新型电力负荷管理系统接受统一管理、统一服务，为虚拟电厂运营商提供资源接入、运行监视、能力校核、交易支撑、效果评估等服务，服务虚拟电厂业态健康发展。
目前，关注虚拟电厂的主体较多，主要有政府、发/售电公司、电网公司和用能企业。对政府来说，虚拟电厂可以作为能源管控助手，推动实现双碳目标，促进新能源产业发展；对发/售电公司来说，建设虚拟电厂可以提升控制和运营能力，提升盈利水平；对电网公司来说，虚拟电厂作为业务服务帮手，可以降低峰谷差、服务电力保供、提升新能源消纳水平；对用电企业来说，虚拟电厂是用能智慧管家，可以调用多种区域能源资源，提供优化运营策略。
虚拟电厂典型运营模式
虚拟电厂承担着发电商、辅助服务供应商、售电商等角色。在公开电力市场中，虚拟电厂作为资源聚合商与独立辅助服务提供商，以统一的身份参与电力市场，进行统一电力市场的能量和功率交互；在分布式交易与电力零售市场中，虚拟电厂可以作为售电公司和资源聚合商组织就近消纳与零售交易，提高新能源消纳能力与区域平衡能力。
虚拟电厂主要有两个盈利模式。
一是通过聚合、代理分布式可调节资源，并通过虚拟电厂运营管理中心系统参与电力中长期市场、现货市场、辅助服务市场、需求响应获取收益。
二是虚拟电厂运营商提供多元化的电力零售套餐和增值服务，通过市场价差、购售电价差以及增值服务获得收益。
零售套餐：虚拟电厂为用户提供多元化电力零售套餐，降低用户用能成本，定制化用户需求，通过市场价差以及购售电价差获得收益，扩展客户资源，提升可调节能力。
用能分析：虚拟电厂为用户提供全方位立体化的用能分析增值服务，为用户提供准确、简要、全面的分析结果，为用户提升能源利用效率、合理化用能决策提供参考。
辅助决策：虚拟电厂为用户提供辅助决策增值服务，根据分析结果为用户提供合理的用能方案与购电方案，为用户降低用能成本，拓展收益模式提供服务。
其他增值服务：虚拟电厂可以为用户提供预测服务、智能监测、技术咨询服务等，未来随着政策与技术的推进，可为用户提供绿电、降碳等其他增值服务。
▌典型案例：共享储能虚拟电厂
基于共享经济，挖掘低成本闲置资源并组织灵活调节资源池，使用储能资源提供区域源荷平衡服务，降低平衡能力配置成本。
▌典型案例：配网/微网虚拟电厂
配网/微网资源加入虚拟电厂，根据配网运行状态及主网价格等，形成优化运行策略，可以提升园区能源利用效率及数字化水平，降低碳排放，并且可以吸引用户参与，扩展收益来源。
这种虚拟电厂可以优化配网运营，降低运行维护及扩容成本；为用户提供稳定电能保障，多元化零售套餐，数字化服务、预测服务、碳测算服务、综合能源服务、辅助决策服务等多样化增值服务，通过购售价差和增值服务获取收益；在保证本地安全稳定运行情况下，响应主网需求，参与辅助服务。未来，在政策允许情况下组织分布式交易，为用户提供绿电交易、平衡能力服务等获取收益。
虚拟电厂市场探索
▌TeslaPowerwall虚拟电厂
聚合规模：2022年9月尖峰时期特斯拉连续单日聚合响应用户多达4500户，备用容量超过50MW，实际响应容量超过30MW。TeslaPowerwall虚拟电厂主要涉及代理需求响应资源和非发电资源。
市场参与：日前、日内能量交易（颗粒度0.01MW），日前、日内旋转备用及非旋转备用部分注册NGR可以参与调频服务。
运营模式：充分运用虚拟电厂聚合调节潜力评估技术、市场运营技术，通过跨区域聚合与计量光储充资源，参与统一电力市场，聚合管控过程中不强调自平衡，主要通过市场化手段挖掘用户响应潜力，用户能量并网收益为平日$1/kWh，尖峰负荷期间高达$2/kWh。
▌NextKraftwerke虚拟电厂
聚合规模：欧洲最大的虚拟电厂运营商，已实现对跨8个国家14414个分布式能源和可调负荷的管理，联网总规模超过1000万千瓦，其中包括超过600万千瓦光伏资源，也包括微燃机、生物质等灵活资源。
市场参与：中长期市场、现货市场、需求响应、15min间隔调峰、平衡服务等辅助服务等。占德国二次调频市场份额大于10%。
运营模式：为个体用户、平衡责任主体提供市场准入与交易服务；基于日前、日内市场波动的价格，调节虚拟电厂出力，参与电力市场交易获取利润；将电价信息发送至用户，引导用户生产至低电价时段，优化用户用能行为，降低用户用电成本。
从2015年电力市场化改革至今，我国的虚拟电厂市场以售电市场竞争为核心，初步建立起了全范围、全周期、全品种的市场，指空间上覆盖省间、省内，时间上覆盖中长期、现货，品种上覆盖电能量、辅助服务。
▌现货市场
国家出台《电力现货基本规则》、《关于进一步加快电力现货市场建设工作的通知》，通过市场化方式形成分时价格信号，推动虚拟电厂等新型主体在削峰填谷、优化电能质量等方面发挥积极作用。
市场探索分析：
电力现货市场价格根据电网供需情况变化，基于精准的自身可调节能力感知与市场态势感知，及时调整运营策略是现货市场下虚拟电厂盈利的关键，虚拟电厂可以通过中长期、日前、实时市场的价差和批发市场与零售市场的价差获取收益。
典型案例：
山西已基本构建起“中长期+现货+辅助服务”的市场交易体系，现货市场长周期不间断试运行，中长期分时段交易连续开市，具备通过市场价格信号引导源荷互动的条件。因此，建设参与现货市场的虚拟电厂，常态化挖掘负荷调节能力的市场条件已经具备。
2023年8月，山西开启了现货模式下虚拟电厂试运行，某虚拟电厂运营商聚合水泥厂、铸造厂、工商业储能等资源，聚合容量100MW，可调容量30MW，在中午低谷、傍晚高峰两个时段通过报量报价方式参与现货市场。以2023年9月份为例，全月虚拟电厂调节时段出清电量总计为5354MWh，实际用电5297MWh，偏差率为6.6%；完成削峰电量2087MWh，填谷电量3210.2MWh，整体产生红利82935.76元。
▌辅助服务市场
国家和地方出台《电力辅助服务管理办法》、《长三角省市间富余需求侧可调节资源互济交易规则（征求意见稿）》等文件，明确虚拟电厂可以参与辅助服务市场提供服务。
市场探索分析：
电力辅助服务市场已较为常态化开展，辅助服务市场可以直观体现虚拟电厂的调节作用，随着辅助服务交易品类的日趋丰富与常态化开展，虚拟电厂的盈利空间将进一步扩展，更好发挥虚拟电厂调节价值。
近年来，各地通过出台相关政策，明确了虚拟电厂参与辅助服务市场的准入条件和交易规则。
典型案例：
2023年1月，浙江省能监办发布《关于浙江省第三方独立主体参与电力辅助服务有关事项的通知》，规定自2023年2月1日起，第三方独立主体电力辅助服务市场转入常态化运行。其中，明确虚拟电厂、负荷聚合商等第三方独立主体可参与市场，可参与旋转备用、削峰调峰、填谷调峰三类辅助服务。
截止2023年6月30日，累计结算辅助服务填谷交易17次，平均出清容量920.85兆瓦，累计获取收益80万元；2023年7月以来还未进行结算，因迎峰度夏削峰响应频繁，收益将远超上半年。
亚运会期间，为促进核心区域亚运绿电足额消纳，保障电网安全稳定运行，累计16家“虚拟电厂”参加辅助服务交易3天，累计响应时长12.5小时，最大响应负荷3.7万千瓦。
虚拟电厂标准体系
目前我国虚拟电厂技术标准体系聚焦规范化、规模化、常态化、市场化目标，围绕建设、接入、运营、交易全业务流程，梳理形成技术标准5大类16项。其中，基础综合类明确基本概念与框架；系统与平台类面向平台建设与交互；资源与终端类面向聚合资源及终端接入和调控技术；信息与通信类面向通信能力与安全防护技术；评估与测试类面向评估技术。
虚拟电厂管理规范梳理形成管理规范标准2大类7项。外部规范是面向虚拟电厂运营商的相关服务管理规范，包括建设、接入、运营、交易4个环节，覆盖了虚拟电厂全流程管理；内部制度是面向公司内部营销、调度、数字化等部门的协同管理规范，包括各专业部门职责分工、业务流程以及用户服务规则。
总结与展望
国家和地方先后出台了多项关于推进电力市场建设、虚拟电厂发展的政策文件，我国也积极推进虚拟电厂试点示范和虚拟电厂相关标准的制定。虚拟电厂发展应积极探索现行机制下多元化的运营模式和商业机制，进一步完善标准体系，推进标准制定工作，为未来多元市场环境下虚拟电厂优化运营积累核心技术与运营经验。虚拟电厂运营商当前可通过积极参与市场、全力提供服务、不断拓展客户、提升技术水平等方式不断优化自身运营模式。
未来，随着电力市场的不断推进，交易品类日益完善，现货市场交易机制日益成熟，容量市场、期权市场、绿电市场等有望推进建设，虚拟电厂未来的运营模式将更加丰富，市场前景和盈利空间更为广阔。虚拟电厂运营商需不断提升自身技术水平，优化交易策略，更好扩展客户与资源，挖掘与拓展自身调节潜力，形成多元健康的发展运行模式。
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