内容来源: 巅峰储能
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近年来，虚拟电厂成了热点议题。各地纷纷出台相关鼓励政策，相关主体争相申请试点，各类示范项目前赴后继。然而，我们还没有找到虚拟电厂可大面积复制推广，并让参与各方共赢的商业模式。问题出在哪里？是技术实力不够？商业模式不力？体制机制不顺？法律法规缺失？中国国情不同？还是生存土壤贫瘠？
在电力市场化国家，虚拟电厂遍地开花，仅欧盟就有二三千家虚拟电厂企业活跃在电力市场，在现货市场表现卓越。平均而言，每个配网企业经营范围都有数家虚拟电厂在服务，并经常性地跨配网营业区经营，不但社会效益明显，经济效益也不言而喻。
随着互联网技术日益发展，过去十多年来，虚拟电厂如雨后春笋逐步孵化成电力市场上成熟的商业模式，为调节高尖峰负荷、电力实时平衡、疏解线路拥塞、新能源并网消纳、储能合理使用、降低电力基础设施投资、电力行业降本增效等立下汗马功劳。
如果虚拟电厂模式难以推广，这是否意味着：
高尖峰负荷调节越来越难，成本越来越高，有序供电将越来越频繁？全国范围内电力实时平衡难以解决，窝电与缺电并存现象越来越多？电力各类通道堵塞现象越来越严重，电量增加更依赖输配通道建设？新能源并网消纳越来越难，新能源电力越弃越多，出现新能源天花板？储能普遍盈利的商业模式难以成型，储能资源难以合理化高效使用？电力基础设施越投越多，依然无法保障气候异常等情况下的电力安全？电力行业降本增效越来越难，电力成本越来越高，安全风险越来越大？一、虚拟产业是如何乘势而起的？
互联网信息技术可以准确定位时空，可以集聚海量数据并瞬间进行分类和处理，帮助各参与者做出决策，并完成信息传输、交换和系列性交易。互联网将世界各地的终端、局域网根据标准的网络协议串联起来，形成一个庞大的虚拟的网络系统，它似一张天网，笼罩在地球上空。在这张网中，数字信号跟随波传输。得益于光波的高速，身处世界各个角落的人们几乎可以在同一时间点进行实时的交流、交换和交易。互联网技术越发精准度地定位时空，强大的计算能力带来极大便利，需求得到快速响应，供给精准对接，实现同样的交易，花费时间和精力更少，效果更好，交易成本大大降低。互联网技术早已渗透进传统领域的各行各业，并大大改造了各行各业的作业流程，传统商业模式都在发生互联网革命，新模式、新生态已经或者正在形成。如今，不仅第三产业，如财金服务、批发零售、交通运输、教育培训、观光旅游、婚恋服务、餐饮娱乐、文化体育、社区管理等，而且第一产业的大农业和第二产业的大工业，也因为互联网革命，其生产、运营、营销、管理等经营模式发生了深刻变化。
其中，对各行各业影响最深的莫过于社会经济的交流、交换和交易，互联网技术让交流、交换和交易的成本无下限降低，边际成本接近于零。过去二十多年来，互联网技术在各行各业得以广泛应用，发达国家与中国都先后诞生了一大批世界性的企业，互联网技术和设备方面如华为，商品交易方面如淘宝、京东、拼多多等，观光旅游方面如去哪儿、携程、艺龙等，餐饮娱乐方面如美团等，婚恋服务有各种各样的约会网，交通运输方面有滴滴、美团、货拉拉等。人工智能（AI）技术的兴起并与互联网技术叠加，让流程、交流、交换和交易更加简捷和方便。我们最能感同身受的是滴滴、美团、Uber等虚拟出租车企业的出现，彻底解决了原有模式下，特别是交通高峰期及恶劣天气下“人找不到车，车接不到人”的难题，革命性地解决了各种情况下的出行方便。尽管如此，虚拟出租车出现初期，有关机构在相当长时间内将其定为非法经营，并联合执法给予恶性处罚。与虚拟出租车极其相似的是虚拟电厂。在没有互联网的年代，乘客打车、司机接客靠的是运气，运营资质掌握在有关部门手中，分配给了为数不多的出租车公司。夹缝生存的黑车安全性极低，随时面临被举报和被处罚的风险。出行需求和资源无法快速精准对接，出租车行业寡头经营，行业整体服务水平落后，出行需求始终处于恶性循环的窠臼中，特别在交通高峰期和天气异常情况下，出行成为城市，尤其是大城市的噩梦。如今，用车需求比以往多出数倍，打车出行甚至成为部分人群的通勤首选，而我们却很难再看到乘客在马路边招手打车的景象。在滴滴、Uber等打车软件的系统中，乘客、司机、车辆、出行需求被高效、实时、紧密地联系在一起。行程的时间、地点、车型、价格等要素已知，平台将需求方与资源方精准匹配，快速计算出最优路径。虚拟出租车的兴起得益于中国民用汽车保有量巨大。在原有营运体制下，这些车辆的利用率十分有限，若能将这些灵活车辆调配起来，道路的运营能力将大幅提升，也将带动一大批劳动力兼职和再就业。电力系统也存在类似情况。大量新能源和各类储能涌现，特别是分布式能源星罗密布，这些分散的、灵活的、可调配的电力资源以及一些可调节的负荷，如若运用得当，将扩大可再生能源消纳空间，助力电力系统安全、提质和增效，加快脱碳减排进程。原有模式下，出租车行业寡头经营，出租车企业老板，无论国有还是民营，赚到钵满盆满，行业服务质量和效果被投诉多年，却难以改善。有关部门与出租车企业形成利益共同体，一牌（出租车牌及出租企业牌照）难求。滴滴、Uber等跨界进来后，服务质量和态度大大提高，行业开始形成竞争格局，价格随行就市，原有出租车公司利益严重受损，每辆车收入大减。寡头垄断利益被切割，难怪有关部门联合将虚拟出租车定为非法经营，欲抓之、罚之、除之而后快。然而，在发达经济体，Uber盛行，并被定义为创新模式，发展如火如荼，寡头经营终拗不过大势所趋，才有了今天出行的方便、经济和体验。现有电力模式下，峰谷时段、电价和输配定价等由有关部门统一制定和调整，电源侧和负荷侧都由电网企业统一调配，一体化输配由电网企业全资拥有并统一经营，虽然电力交易模式像模像样，但电力市场仍在夹缝中寻找广阔的空间。如果虚拟出租车企业无法调度、无法定价、并且要支付有关部门各种使用费，虚拟出租车休矣；如果虚拟出租车经营只能交由有关部门发起、指定、或原有出租车企业，原有寡头垄断将变成新模式下寡头继续垄断，效果自然大打折扣。虚拟电厂企业能否自我调配或者调配机构能否无差别、无成本、无障碍执行，能否自行报价、定价，能否自由交易，能否只支付电力通过的微网或配网相关成本？如果不能，虚拟电厂休矣；如果虚拟电厂经营主体由有关部门指定，或者是电网企业、调度机构，或者是当地寡头发电企业，虚拟电厂效果也将大打折扣。通常资源调配的距离越近，效益越好，结果越接近最优。打车出行时，平台会根据用车需求就近分配车辆，不仅缩减了司机承接订单的隐形成本，也最小化乘客等待服务的时间。类似，虚拟电厂中电源侧到负荷侧有线距离越短，造成网络拥堵概率越小，成本就越低。虚拟电厂总是先满足小范围内的微平衡，小范围内难以平衡的电力才会就近交易、就近输送，按照远近原则优化配置。虚拟出租车实现了“让出行不再困难”，让私家车闲置车还能顺便赚钱，特别能缓解高峰期和尖峰期的交通问题，消费者剩余与服务商剩余大增，社会福利一举两得。虚拟电厂实现了“让用电不再困难”、让“卖电更容易还能盈利”，解决了随意的“拉闸限电”和有意的“有序供电”问题，特别能缓解高峰期和尖峰期的用电难题；也让各种窝电，如弃风、弃光、弃水和弃储等，难以发生；消费者剩余与生产商、服务商剩余大增，电力市场社会福利延展到全社会福利，经济发展与人民生活都大受裨益。配比现有电力体制下电力市场化推进，中国虚拟电厂的发展尚处于早期。行业专家仍在研究和探索，在现有法律法规和体制机制下，能否发展出一个成熟的、共赢的虚拟电厂模式？相比较，虚拟出租车从早期“非法”的多元竞争，需突破当时的法律法规围剿及体制机制障碍，到行业兼并重组后的寡头垄断，又到了多元化的良性竞争阶段。另外，虚拟出租车追求的是动态平衡，允许一定的时间差。受多重因素影响，如平台技术、可用司机和车辆数量、订单密度、交通状况等，其需求响应速度通常以分钟为单位。而虚拟电厂对需求响应，追求实时平衡，必要时可达秒级。
在电力市场化国家，特别是发达国家体如欧盟，经过十多年的发展，虚拟电厂各要素资源不断增加，技术日新月异，功能逐步增强，在电力市场发挥越来越重要的作用，而且虚拟电厂企业总体都有不错的盈利和回报（参见《：新能发展瓶颈，如何有效突破？》。欧盟电力市场中虚拟电厂的成功经验，大致可以归纳为以下几个方面：经过若干轮的讨论、修改和立法，欧盟通过了电力能源行业著名的基本法，即《第三组能源法案》（the third energy package），以建立一个“三公”（及公平、公正和公开）的高效、竞争的电力能源市场（参见《：欧洲分拆制度，“三公”市场之核心？》）。《第三组能源法案》主要包括五个方面，即分拆（unbundling）、独立监管（independent regulators）、 各国能源监管合作机构（ACER）、跨境合作（cross-border cooperation）以及“三公”零售市场 （open and fair retail markets）。其中，核心和基础就是分拆（unbundling）制度。根据《第三组能源法案》，各国根据自己的国情，修订各国电力能源行业相应的法律法规，将TSO和DSO独立于发电、交易和供应等其他电力市场主体，规模较小的DSO须为发售电设立完全的独立账户。电力可以在电力批发和零售市场进行公平、公正和公开交易，平等竞争的市场环境促进各种模式的虚拟电厂蓬勃成长。例如，德国《可再生能源法》鼓励100kW以上的大中型规模的可再生能源接入虚拟电厂，大大增加了虚拟电厂的容量规模，增强了虚拟电厂平衡服务能力。由于直接销售以及灵活性补贴条款，参与虚拟电厂的各类能源，特别是可再生能源，可以实现更多的收益。另外，相关的法令法规也要求TSO及DSO在采购辅助服务时，对虚拟电厂及需求侧响应的电力聚合商不得有任何歧视，为虚拟电厂发展提供了更大的自由和空间。另外，虚拟电厂或电力聚合商可以将来自多个平衡基团的发电资源和灵活性捆绑在一起，活跃于电力批发和电力平衡市场，既降低交易成本，又扩大聚合规模，并提高盈利水平。根据《第三组能源法案》及各国配套的电力能源法律法规，欧盟电力市场中，输电、配电、发电、调度、电力交易所分开经营，并接受严格的分类监管。输电、配电企业多种所有制并存，输配电核心资产可以由私营资本控制，也可以混合所有，甚至外资控股。欧盟电力互联的35个国家，发展水平差异较大、能源监管不尽相同、TSO功能有所差别、DSO众多而分散，需要在纷繁复杂、分散孤立的电力世界建立起一个安全可靠、公平竞争、高效运转、持续创新的统一市场，其体制机制如何实现高效协调并有效监管的（ 具体参见《：欧洲互联模式，他山之石可取？》？相邻国家跨境输电及其引发的电力安全需要多个TSO之间的协调，为此，设立了五个区域安全协调机构（Regional Security Coordinator，即RSC），根据市场规则进行沟通、协调和运作，并不需要各国政府出面。欧盟委员会及其下属能源部、欧洲能源监管机构委员会（the Council of European Energy Regulators，即CEER）及能源监管合作机构（Agency for cooperation of Energy Regulators，即ACER）等权责清楚、分工明确，监管的重心是保护电力用户权益、保障电力供应安全、提高市场运行效率、推动输配技术进步、加快绿色转型。欧盟及各国监管机构与被监管主体之间杜绝负责人“旋转门”，以避免损坏监管的公正性。法律框架下电力市场的监管与协调机制是虚拟电厂发展的体制保证。欧盟电力交易机构主要有期货、日前现货和日间现货三类电力产品。期货交易可以延长到实际交割前二三年，主要用于对冲电价波动太大的风险。短期交易占据电力交易量的绝大部分，主要在欧洲电力交易所（EPEX）现货市场进行。短期交易包括日前市场和日间市场，日前市场要求在中午12:00前对次日给定的某一小时电量进行报价，一旦出价交易成功，发电商就应启动发电，并在当日14:30前将发电计划提交给对应的TSO。日前市场导致的偏差可通过日间市场进行弥补。当前，15分钟前的出价和1小时前的出价可以交易到交割前5分钟。日间交易通过连续报价模式，交易系统自动匹配买家和卖家，完成交易。虚拟电厂主要活跃在日前和日间市场。日间市场交割期短，偏好短时间内能迅速反应的灵活性电源，而虚拟电厂的灵活性电源恰好符合日间市场的偏好。除了满足日间市场需求外，虚拟电厂还可以为TSO提供电力平衡服务，以解决电力系统可能的即时失衡及其导致的频率偏差。比较完善的电力市场体系为虚拟电厂提供大有作为的舞台和空间。以德国为例，每个发电厂和电力用户都会被分配到相应的平衡单元，由平衡基团管理人保证平衡单元内的总发电量及外购电量与用电量之间的动态平衡。每个管理人须以15分钟为单位，准确预测单元内第二天的电力供求，并向相应的TSO提交各自的平衡计划。TSO则根据各管理人的报告，负责调度区内电力供应和负荷之间的平衡，并每15分钟为每个平衡单元进行一次清算。2018年起，德国日间交易模式被普遍接受并成为欧洲跨境日间交易（XBID）模式和一套统一的欧洲跨区域日间市场体系。随着欧盟各国可再生能源发电比例不断增加，日间市场越显重要，大大有助于平衡基团管理人更好地应对负荷变化和可再生能源发电量预测偏差。虚拟电厂保障了高可再生能源比例电力系统的安全。一方面，虚拟电厂通过聚合各类分布式能源，根据电价波动调节电力供应和需求，在平衡市场为TSO提供平衡服务，大大提升了电力系统的灵活性，并支持可再生能源提供灵活性服务，有助于解决再调度及电网阻塞问题。另一方面，随着可再生能源并网比例逐步提高，以小规模电源为主聚合的虚拟电厂也已启动，可以显著优化中低压电网的电力平衡。虚拟电厂在提升可再生能源消纳空间的同时，还降低了电力基础设施投入成本。虚拟电厂为可再生能源在电力市场直接销售打下坚实基础，并通过提供灵活性服务，促进可再生能源更大规模更大比例的并网消纳。同时，虚拟电厂的灵活性服务可以大大降低电力系统基础设施投资，减少传统发电机组的投入，避免由于用电峰值增加导致的电网扩容。而且，虚拟电厂还为分布式能源投资人稳定投资回报预期，增加额外收入。虚拟电厂与平衡基团互相促进，共同成长，相得益彰，可谓是电力市场的“孪生兄弟”。大家比较关心的问题是：虚拟电厂热潮能在中国落地吗？虚拟电厂模式也能遍地开花，在中国走向发达吗？中国自2016年就已开始探索虚拟电厂，当前仍处于初级的邀约模式阶段，裹足中艰难前行。至今，大多虚拟电厂由政府有关部门、电网企业、或调度机构牵头组织，发出邀约信号，以负荷侧调节为主，各种原因导致电源侧、储能侧参与很少。参考欧盟电力市场上虚拟电厂发展的经验，对比虚拟电厂发展的外部环境，我们认为，以下问题需要进一步明确。首先，中国需不需要一套支撑虚拟电厂落地并成长的法律体系？如欧盟的《第三组能源法案》及其衍生的欧盟及各国的法律法规体系。在中国现有电力能源相关法律框架下，各委办部局及地方政府颁发的从各自管辖权益出发的各类政策，是否有相当的推动力？其次，中国现有电力体制机制及其改革方向是否支持虚拟电厂模式的发展？连呼喊了若干年的“隔墙售电”都一直无法突破，需要打破所有“隔墙藩篱”的虚拟电厂又谈何容易？再次，中国现有并正在深化的电力市场改革，一直避而不谈或避而少谈小微市场、微网市场或配网内的市场，更没有小微市场内的价格机制，反而大谈特谈大市场、跨区、跨省甚至跨境市场。微网、配网及新增配网大多是无源之网，没有电源接入，供需二方即便“隔墙”也无法对接，虚拟电厂如何聚合，哪里有聚合、调配和潜在交易的对象？最后，中国电力市场平衡和电力平衡市场中几乎没有平衡单元的概念，越过平衡单元，特别是最小微单元的平衡基团，却在大谈并鼓励虚拟电厂，没有赖以生长的土壤，虚拟电厂如何培育并茁壮成长？在法律法规和体制机制尚不配套，甚至有抵触的环境下，电力市场还处于改革突破的艰难中，小微市场建设还远未启动，更没有出现所谓的平衡单元概念，虚拟电厂培育和成长确实缺乏赖以生存的适宜土壤。虽然虚拟电厂示范试点项目正如火如荼开展中，各地鼓励政策相继出台，但成为电力市场中的成熟模式将异常艰难。虚拟出租车已经成为近距离交通的主流之一，虚拟电厂是否能在电力现货市场发挥主流作用，业界殷切期待。全球经验表明，在垂直一体化或输配一体化的电力体制下，虚拟电厂只是美好的愿望，难以实质性落地。1月22日，国家能源局《2024年能源监管工作要点》，将虚拟电厂、负荷聚合商等新型主体引入电力市场，引导虚拟电厂等新型主体参与系统调节作为今年重点工作，该新政再度释放了虚拟电厂利好。值得注意的是，去年7月，央视连续播出3则“虚拟电厂走进现实”的主题深度报道，记者通过走访广东、浙江等地，发现虚拟电厂已经走进了现实，2小时的收益可超过万元。这样的收益，可以追溯到浙江金华的一个热闹市场。在这里，一栋商业楼宇接入了“虚拟电厂”。在用电高峰的时候，可以通过调节空调温度、照明来实现调峰，参与调节的每度电可以获得8元的收入。据悉，用电高峰按2小时计算，就是1800度电，可以获取大概14400元收益。据机构预计，到2025年，虚拟电厂平均每年投建规模可达200亿元，运营市场规模每年在50亿元以上。
虚拟电厂不是真正的实体电厂，没厂房也没机组，自己也不发电。它是依托能源算力平台，将分散的充电桩、储能、分布式光伏、空调、通信基站、商业楼宇等电力负荷资源统合起来，代理参与电力市场运行，提供公平的电力交易路径。虚拟电厂可以看做一个算力调度“指挥中心”。当用电方有需要的时候，虚拟电厂就给电网发电；当发电方供给过剩的时候，虚拟电厂就指挥接入方迅速把电能消纳，以“削峰填谷”，平衡全国范围内的电力资源。
（且看虚拟电厂运行结构图）
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另外，虚拟电厂可以通过快速响应指令，配合电网保障电力运行稳定，从中获得政府经济补偿。同时，还可以参与容量、电量、辅助服务等各类电力交易，获得市场经济收益。
虚拟电厂产业链包括：上游资源侧、中游负荷聚合商和下游客户。1、上游资源侧：“正/负”资源、储能电站。“正/负”资源中“正”指发电侧，含分布式光伏、小型水电站与少数集中式发电厂；“负”指用电侧，包括居民、工业、充电桩、换电站与商业不等。2、中游负荷聚合商：通过专业技术评估用户的需求响应潜力，整合分散的需求，响应资源来参与电力系统运营。可为客户提供需求侧响应、参与电力市场进行价差套利、降低偏差考核费用三项服务。3、下游客户：主要含电网调度、用电用户、售电公司与新能源电站四类客户。正如某公司的首席执行官所说的，虚拟电厂不生产电，他们是电的“领导者”，又是电的“搬运工”。由于虚拟电厂的运行结构太过复杂，这里不作更详细地说明。下文仅从上游资源侧（充电桩、储能）与虚拟电厂的关系出发，来进一步解析，当资源侧接入虚拟电厂后，是如何获得收益的？在“充电桩+虚拟电厂”模式中，接入虚拟电厂的是充电桩企业。在深圳，就有1.8万根充电桩一次性接入虚拟电厂管理中，可以随时响应电网的调度，进行调峰，并获得相应的收益。在用电高峰期，虚拟电厂“云端”通过收集充电桩的信息，对充电桩下达指令。充电桩收到指令后，会下调充电功率，以实现错峰充电。另外，同种类型的充电桩之间可以互通互联，虚拟电厂后台只需调度一个充电桩，其他所有充电桩，就会立即响应。
一些配有光伏的快充站，在接入虚拟电厂后，在中午光伏发电量较大时，会输送一部分电力给电网，帮助电网减轻用电高峰期时的用电负荷。而自己本身售卖电的行为，也会获得相应的收益。当然，对于昼夜奔跑在路上的车主也可以分得“一杯羹”。当一系列指令到来的时候，正在充电的车主会收到一个对话框。内容是：愿不愿意接受以低功率充电。如果接受，虽然充电时长会增加30分钟，但是，每度电可以打5折。除了充电桩资源外，储能项目也是虚拟电厂的重要资源。在接入虚拟电厂之后，储能项目会带来哪些改变？又是如何实现盈利回收的呢？一方面，虚拟电厂通过更准确的信息调度，帮助储能项目方进一步拉开了峰谷价差，降低了储能充电成本，进而增加收益率。另外，对于一些闲置的储能资源，自身本来就无法实现盈利。接入虚拟电厂后，会盘活这一部分的资源，带来相应收益。以5G通讯站为例，由于5G基站储能系统平时多为闲置，通过聚合后接入虚拟电厂管理平台，在不影响基站正常运行的情况下增加或降低储能功率，既可参与电网电力电量的调节，辅助解决局部地区电力阻塞问题，又有助于降低电力投资建设成本，提高电力系统的资源利用率，促进社会资源绿色发展。另一方面，国家、地方对接入虚拟电厂的储能，陆续出台了优渥的补贴政策。7月13日，深圳市光明区发展和改革局发布了关于公开征求《深圳市光明区关于支持新型储能产业加快发展的若干措施（征求意见稿）》。意见中明确提到：对改造接入虚拟电厂的本地新型储能项目，按改造实际投资的20%，给予项目最高50万元资助及连续三年响应收益的10%给予资助，单个项目每年给予最高10万元资助，单家企业每年给予最高100万元资助，对改造接入虚拟电厂且不属于资源聚合商的本地新型储能项目参照本条标准进行响应收益资助。以下是国务院、各部委及其全国30省市、60项虚拟电厂的有关政策内容：![]()
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虚拟电厂的发展，可以看作是我国电力系统向市场化迈进的重要一步。从2020年开始，国务院、各部委、全国30个省市出台了60项虚拟电厂的相关政策内容。同时，各领域企业对于虚拟电厂的布局也在加速，主要涉及3类企业：
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虚拟电厂在给接入各方提供公平的交易平台，带来收益的同时，自已也在探索盈利模式，目前主要有3类，一是参与电能量市场交易市场，二是参与辅助服务市场，三是调配容量市场。随着电力现货市场在全国各地逐步推广，新能源也加速参与市场交易，如果2030 年前后电能量市场、辅助服务市场、容量市场能够形成，虚拟电厂盈利模式空间会进一步打开。根据相关预计，2025年我国虚拟电厂市场规模达102亿。2030年我们假设市场化交易电量占比61%、现货占比 10%，则现货市场规模达 939 亿元；辅助服务费用占比提升至5%，则辅助服务市场规模达770 亿元，虚拟电厂市场规模有望达千亿。“3060”除了原创外，均是转载其他媒体/公号的，开头都明显标示来源，“原文阅读”附有原文链接。
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