全球虚拟电厂的起源和发展全览

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一、起源：1997年，欧洲

20世纪90年代，欧洲研究机构开始探索将分布式能源进行集中管理和优化的可能性，1997 年，经济学家西蒙・阿韦布赫（Shimon Awerbuch）博士首次提出虚拟电厂相关概念（virtual utility），他在《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术及竞争力》一书中将其定义为：

“受市场驱动的独立实体间灵活合作，且能够为消费者提供所需的高效电能服务而不必拥有相应的资产。”

主张创建小型系统以利用分布式能源资源（DERs）的优势。

20世纪90年代至21世纪初，欧洲逐渐开始在实验室开展虚拟电厂研究，通过试验验证虚拟电厂在提高能源利用效率、减少排放等方面的潜力。

二、虚拟电厂的发展阶段

（一）邀约型阶段

在这个阶段，由于没有电力市场，虚拟电厂的发展主要依赖政府部门或调度机构的牵头组织。聚合商将分布式能源、可控负荷、储能系统等资源整合起来，完成邀约、响应和激励流程。

（二）市场型阶段

在这个阶段，聚合商以类似于实体电厂的模式参与市场获得收益，包括在电能现货市场，聚合分布式能源出售电能，以及参与辅助服务市场。当前包括浙江省交易中心在内的平台已经支持虚拟电厂运营主体开展注册，并申请参与市场。

在市场型阶段，邀约型模式仍然存在。

（三）跨空间自主调度型阶段

虚拟电厂形成了 “虚拟电力系统”，既包含可调负荷、储能和分布式能源等基础资源，也包含由这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。例如，特斯拉公司的Autobidder。

三、国外发展

（一）2000 年，欧洲：从分布式电源管理到AI

欧洲在 2000 年左右大规模建设分布式能源项目，在此背景下虚拟电厂技术和实践快速发展，欧洲多国日益兴起以中小型分布式发电管理为主要目标的 VPP 研究项目。

2000年，全球首个虚拟电厂项目VFCPP诞生，德国、荷兰、西班牙等 5 国 11 家公司共同建设，项目覆盖 31 个居民燃料电池热电联产 (CHP) 系统。

之后，大型项目纷纷落成：

2005年，英、法等 8 国 20 家机构启动了 FENIX 项目，为接下来虚拟电厂的设计奠定了框架基础。随后，丹麦、波兰、比利时等国家也开展了虚拟电厂项目的尝试，先后在虚拟电厂中引入电动汽车充电站平台、氧化还原电池、锂电池、光伏电站、风电场、小型水电站等资源，虚拟电厂规模逐渐扩大。

2008 年，西门子开始为德国公用事业公司 RWE Deutschland AG 开展虚拟电厂试点项目。

2009年，Edison项目在丹麦的Bornholm岛进行，评估智能管理在电动汽车充放电中的影响，以及在高渗透风能系统中的项目管理。

2012年，挪威国家电力公司 Statkraft 在德国建立了第一个商业化虚拟发电厂，并向英国提供 1GW 灵活燃气发电，标志着欧洲的虚拟电厂产业全面进入商业化阶段。

2013年，德国Next Kraftwerke 公司研发的虚拟电厂NextPool 开始为德国 4 大输电网运营商（TSO）提供控制储备服务，进一步推动了虚拟电厂在德国的发展。

2024年，虚拟电厂进入AI时代。欧洲虚拟电厂企业 Green Voltis 宣布成功完成天使轮融资，金额近千万美元。此次融资将主要用于 AI 虚拟电厂的技术创新和市场拓展。

（二）2005年，美国：从需求响应到商业创新

2005 年，美国颁发《能源政策法案》，将需求响应上升到国家发展层面，逐步建立了完善的需求响应管理系统，为美国虚拟电厂项目在负荷侧管理领域的落地奠定了基础。

2016 年，美国纽约州 Con Edison 公司启动美国首个虚拟电厂CEVPP计划，项目斥资 1500 万美元为布鲁克林和皇后区的约 300户家庭配备太阳能电池板和锂离子电池储能系统，并接入虚拟电厂。

2017 年至今，美国佛蒙特州、纽约州、德克萨斯州及加利福尼亚州的公共事业公司相继开展虚拟电厂计划，邀请负荷侧业主参与接入虚拟电厂项目并给予补偿费用。

2021年，特斯拉开展了虚拟电厂的测试，成为“跨空间自主调度型阶段”虚拟电厂的典型代表。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，探索新的商业模式，在美国德州落地的Autobidder项目，作为特斯拉新能源产业生态的枢纽，可以在车辆、电池、光伏设备等特斯拉生态系统、甚至电网中自动调度能源电力，以实现高效的资源分配和最大的商业效益。

（三）2011年，日本：示范工程到市场

2011-2014年，日本在横滨、丰田、京阪奈学研、北九州建立了四个智慧能源城市示范工程，开始测试需求响应（DR）技术的可靠性和经济性。

2015年6月，日本政府出台“日本再兴战略（2015）”，首次明确提出推广虚拟电厂（VPP）政策。

2016年4月，《能源革新战略》进一步提出了推动VPP技术开发的示范项目计划（2016-2020），政府补助金额从2016年度的26.5亿日元提高到2020年度的70亿日元，并计划到2020年实现VPP商业化目标。

2017年，被称为日本的“DR元年”。4月，日本负瓦特市场正式启动，DR响应电量在电力批发市场（JEPX）上市交易。

2017-2020年，日本VPP技术研发取得了长足的进步和成效，包括验证了50兆瓦以上虚拟电厂技术的可靠性，加快了DR响应时间的技术开发，并开发了电动汽车车载蓄电池群的调控技术。

2020年，日本启动了容量市场，这一市场将成为DR的主战场，对DR资源的基本要求是参与交易的最小单位1000千瓦，响应时间3个小时，持续时间3个小时，每年发起12次。

2021年，日本计划开启供需调节市场，系统运营商的调节电源公开竞价将平移到这一市场，目前正在完善一次、二次和三次调节服务产品的基本要件。

2021、2025、2030年，预计VPP/DR收入总额将分别达到75亿、365亿和730亿日元。

2030年：日本计划虚拟电厂装机容量达到37.7GW，VPP/DR投资总和达730亿日元，重点资源集中在住宅、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。

（四）2019年，澳大利亚：虚拟电厂参与市场运行

2019年7月，澳大利亚能源市场运营中心AEMO发布了虚拟电厂试点运行实施方案、市场主体准入条件及注册文件，正式启动试点运行，并开始受理市场主体的注册申请。

2019年9月，特斯拉作为首批市场主体之一，注册参与了虚拟电厂试点运行。

2020年2月，AGL VPP注册成为虚拟电厂市场主体。

2021年6月，为期两年的虚拟电厂参与电力市场试点运行结束。在这两年间，共有7家虚拟电厂市场主体注册参与。

2023年，AEMO发布了虚拟电厂参与批发电力市场的指引。

（一）2002 年至今：国内学术领域近十年开展了大量研究

虚拟电厂概念进入中国，一开始必然在学术领域，知网上可以检索到第一篇虚拟电厂为主题的论文是：河北省将建“虚拟调峰电厂”[J].电力需求侧管理,2002,(04):13.，可见早在2002年国内已经有了相关研究甚至是实践。文献摘要如下：

平台据新华社信息记者从近日召开的河北省电力需求侧管理新闻发布暨工作会议上了解到的，河北省将通过科学的电力管理，在一两年内，以不足常规电厂1/10的投资建起一座虚拟的“100万千瓦的调峰电厂”。高峰不够用，低谷用不了，是长期困扰河北省生产生活用电的难题……

文献描述已经与现在国内虚拟电厂概念类似。

截止到2024年11月，知网上以虚拟电厂为主题的文献共有2102 篇，从2014年起，也就是十年前，虚拟电厂主题发文量开始迅速上升。

内容涉及需求响应、电动汽车、电网调度等领域。

虚拟电厂的装机容量持续扩大，越来越多的企业参与到虚拟电厂的建设和运营中。上市公司如国能日新、天合光能、四方股份等纷纷加大在虚拟电厂领域的投入力度，推动了虚拟电厂技术的不断创新和应用模式的不断完善。

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