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近日，特斯拉在南澳大利亚州启动为超3000个家庭安装家用电池系统Powerwall再度引发了人们对虚拟电厂的关注。
据悉，特斯拉在澳大利亚的虚拟电厂项目帮助当地政府减少了超过100兆瓦的高峰需求，并能够为参与家庭平均每年节省200美元的电费。特斯拉在澳大利亚的虚拟电厂于2017年启动，截至2023年3月，特斯拉在澳大利亚的VPP有超过1万户家庭参与。对于澳大利亚而言，虚拟电厂将帮助其减少对化石燃料的依赖，提高其电网的稳定性。
来自特斯拉的实践
特斯拉以分布式资源作为切入点，依托自身的大型储能系统、家庭光储一体、电动汽车充电网络等优势，通过一站式服务采集用户的用能数据，实现分布式能源应用场景的效益最大化。
首先，特斯拉拥有强大的大型储能系统——Powerpack和Megapack，可以存储来自太阳能、风能等可再生能源产生的电力，解决电力供需不匹配的问题，实现电网稳定运行。
其次，特斯拉的家庭光储一体解决方案，即太阳能屋顶（Solar Roof）与家用储能设备Powerwall相结合，使用户能够自行生产并储存清洁的太阳能电力，满足家庭用电需求，甚至向电网反向供电。
再者，特斯拉构建了全球范围内的电动汽车充电网络——Supercharger和Destination Charger，这不仅为特斯拉车主提供了便捷的充电服务，同时也形成了一个分布广泛的灵活负荷调节资源。
特斯拉通过收集和分析这些分布式资源产生的海量用能数据，提供智能能源管理方案，优化能源配置，从而实现分布式能源应用场景的效益最大化，推动能源互联网的发展，并助力全球能源结构向着更加绿色、低碳的方向转变。
特斯拉“车+桩+光+储+荷+智”的新能源产业生态闭环
眼下，特斯拉通过电动汽车、储能、发电和虚拟电厂等领域，初步构建起“车+桩+光+储+荷+智”的新能源闭环生态。其中虚拟电厂智能平台Autobidder是核心枢纽，负责新能源交易和控制管理，智能平台管理着数百兆瓦的电力资产。
“车+桩”组成特斯拉新能源生态体系的用能端，通过对车型布局、电池系统、充电网络和充电技术的持续迭代优化。
“光+储”组成特斯拉新能源生态体系的产能端，在“车+桩”的用能端取得突破的基础上，特斯拉布局储能项目开发、光伏和储能设备制造、光伏发电运营等领域，形成在产能端的光储协同布局。
“荷+智”组成特斯拉新能源生态体系的交易端，虚拟电厂智能平台 Autobidder实现了在交易端与公用电网的连接，成为特斯拉新能源生态体系的依托。
《特斯拉新能源生态闭环》2022
Autobidder是虚拟电厂实时交易和控制平台
Autobidder管理着数百兆瓦的电力资产资料
国外虚拟电厂的发展阶段
国外虚拟电厂的商业模式和生态链
国外虚拟电厂的交易模式有以下几种：
1. 电力市场交易模式：1）能量交易：虚拟电厂通过聚合分布式能源和负荷资源，参与电力批发市场的能量交易，根据市场电价波动进行买低卖高，赚取差价。2） 辅助服务提供：向电网提供频率调节、电压支撑、黑启动、需求响应等辅助服务，获取相应的服务费收入。
2. 合同协议模式：1） 容量市场：签订长期容量合约，保证在特定时段内提供一定的可用容量，确保电网稳定运行。2）需求响应合约：与电网运营商或零售服务商签订需求响应协议，根据电网需求削减或增加负荷，获取补偿费用。
3. 服务收费模式：1）能源管理服务：为终端用户提供能源管理、能效提升等增值服务，收取服务费。2）聚合服务费：为小型分布式能源所有者提供聚合服务，将他们的资源接入VPP平台，按比例分成收益或收取技术服务费。
4. 综合能源服务模式：1）一体化解决方案：将虚拟电厂与供热、供冷、电动汽车充电等综合能源服务相结合，通过优化能源配置实现多赢局面。
实际上，除了特斯拉，虚拟电厂在欧美等国家发展成熟且各有侧重，大多处于前文提及的第三阶段。其中，美国以可控负荷的需求响应为主，参与系统削峰填谷；日本侧重于用户侧储能和分布式电源，以参与需求响应为主；欧洲以分布式电源的聚合为主，参与电力市场交易。
美国目前是世界上实施需求响应项目最多、种类最齐全的国家，也是较早开展需求侧管理的国家之一。最新的数据显示，其批发市场约有28GW的需求侧资源参与其中，约占高峰需求的6%。当前，许多州都在试验家庭虚拟电厂技术，方便整合更多的屋顶光伏和储能，同时也都在扩大基于时间的费率试点，尤其是与电动汽车非高峰充电相关的应用场景。
目前，日本正在开展典型的跨空间自主调度型虚拟电厂试验项目。据日本信息产业省测算，到2030年日本的虚拟电厂装机容量可达3770万千瓦，VPP/DR投资总和预计将达到730亿日元。日本推广虚拟电厂的重点集中在住宅、办公大楼、工厂、商业设施、公共事业和电动汽车等六大领域，以“光伏+储能”为主要形式。
而欧美国家虚拟电厂的成熟发展，得益于其政策法规明确虚拟电厂的“合法身份”。资料显示，早在2012年，欧盟就在法律上将“聚合商”定义为负荷管理服务提供商，在法规和指令中给出了聚合商的定义，阐明了其参与市场的机会。
在德国，能源法案中明确了聚合商的定义，特别是《可再生能源法》明确规定，所有100kW以上可再生能源发电项目必须参与电力市场交易销售，促使分布式可再生能源项目倾向于选择交由虚拟电厂运营。
在美国，《能源政策法案》将需求响应上升到国家层面，法令对需求响应参与市场交易和电力平衡做出相关规定，允许分布式能源聚合商在区域性批发电力市场中参与竞争。
依赖于成熟的电力市场机制，典型国家的虚拟电厂可参与电能量交易、辅助服务、容量聚合等多个市场，其主体地位明确、交易规则健全，并由此形成了完善的商业模式和市场生态链，在资源聚合层，包括分布式光伏、储能设备、电动汽车、热泵、智能家电等可调节负荷，通过物联网技术连接至虚拟电厂平台；在平台运营层，建立集能源生产、传输、存储、消费于一体的数字化云平台，实现资源的实时监控、优化调度和交易执行；在市场对接层，与电力市场、碳市场以及其他能源交易平台对接，按照市场规则参与竞价和交易，未来在政策法规支持、金融服务及与合作伙伴的关系都是虚拟电厂共同构建共赢的生态系统。
虚拟电厂将成为解决电网负荷的最具经济性选项之一。
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