虛擬電廠(chǎng)是近期多份國家政策文件提及的重點(diǎn)業(yè)態(tài)，在新型能源體系構建和保障電力系統安全穩定運行中具有重要價(jià)值，國網(wǎng)能源研究院立足國家戰略部署，瞄準研究前沿，成立“虛擬電廠(chǎng)攻關(guān)研究團隊”，梳理國內外相關(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，力求取得研究成果，推動(dòng)各方形成共識，服務(wù)虛擬電廠(chǎng)融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實(shí)現健康快速發(fā)展。
——國網(wǎng)能源研究院原副院長(cháng) 蔣莉萍
虛擬電廠(chǎng)建設
“雷聲大，雨點(diǎn)小”
新型電力系統建設背景下新能源蓬勃發(fā)展，負荷側尖峰負荷持續增大，發(fā)電和用電需求愈發(fā)難以匹配。在此背景下，虛擬電廠(chǎng)受到越來(lái)越多的關(guān)注，尤其是今年全國多地電力供應緊張，虛擬電廠(chǎng)概念持續火爆，能源主管部門(mén)認為虛擬電廠(chǎng)是挖掘系統調節能力、保障電力安全供應的重要方式，電網(wǎng)企業(yè)認為虛擬電廠(chǎng)可以平抑負荷曲線(xiàn)，有利于電網(wǎng)運行，能源服務(wù)商認為虛擬電廠(chǎng)是新模式、新業(yè)態(tài)，需要提前布局。
回顧虛擬電廠(chǎng)發(fā)展歷史不難發(fā)現，虛擬電廠(chǎng)并非新概念，其提出時(shí)間可追溯至1997年，國外虛擬電廠(chǎng)在政策法規、市場(chǎng)機制、技術(shù)手段等方面也相對成熟完善。我國在《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》、《“十四五”現代能源體系規劃》、《關(guān)于完善能源綠色低碳轉型體制機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虛擬電廠(chǎng)等多種資源參與系統調節。廣東、山東、山西等省份也出臺了虛擬電廠(chǎng)專(zhuān)項文件或在需求響應政策文件中對虛擬電廠(chǎng)提出了要求。
相比于虛擬電廠(chǎng)概念的火爆，利好政策頻出，虛擬電廠(chǎng)建設則略顯冷清。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，總容量?jì)H300萬(wàn)千瓦。多數虛擬電廠(chǎng)僅以邀約、投標等方式參與政策性需求響應，盈利來(lái)源依賴(lài)于政府部門(mén)的專(zhuān)項費用補貼。僅冀北、河北、山東虛擬電廠(chǎng)間歇性參與當地調峰輔助服務(wù)市場(chǎng)，市場(chǎng)規模相對較小。究其原因，是虛擬電廠(chǎng)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(chǎng)參與電力市場(chǎng)機制。
表1 我國虛擬電廠(chǎng)規模及參與市場(chǎng)情況
(國家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區)
虛擬電廠(chǎng)參與市場(chǎng)面臨的問(wèn)題
中發(fā)9號文發(fā)布以來(lái)，我國電力市場(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，在時(shí)間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內的中長(cháng)期交易及日前、日內現貨交易，在交易標的上覆蓋電能量、輔助服務(wù)、合同、可再生能源消納權重等交易品種的全市場(chǎng)體系結構。中長(cháng)期市場(chǎng)方面，包括中長(cháng)期雙邊交易、月度集中交易、省間外送交易、合同轉讓交易等?，F貨市場(chǎng)方面，第一批八個(gè)省級現貨市場(chǎng)開(kāi)展試運行、第二批六個(gè)現貨市場(chǎng)試點(diǎn)已開(kāi)展模擬試運行;省間現貨市場(chǎng)已啟動(dòng)運行。輔助服務(wù)市場(chǎng)方面，我國已初步形成以調峰、調頻、備用等交易品種為核心的區域、省級輔助服務(wù)市場(chǎng)體系。
年初，國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加快建設全國統一電力市場(chǎng)體系的指導意見(jiàn)》，提出：“引導用戶(hù)側可調負荷資源、儲能、分布式能源、新能源汽車(chē)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(hù)側靈活調節能力”。近期，國家能源局發(fā)布《電力現貨市場(chǎng)基本規則(征求意見(jiàn)稿)》，提出“推動(dòng)儲能、分布式發(fā)電、負荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易。”隨著(zhù)我國電力市場(chǎng)化建設深入推進(jìn)，市場(chǎng)成為資源配置主要手段，虛擬電廠(chǎng)能否“搭乘”市場(chǎng)的快車(chē)，將成為虛擬電廠(chǎng)推廣的關(guān)鍵。從目前來(lái)看，虛擬電廠(chǎng)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(chǎng)的市場(chǎng)定位和市場(chǎng)準入標準不明確。在市場(chǎng)定位方面，由于虛擬電廠(chǎng)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(hù)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(lèi)型、策略，享受的權利義務(wù)完全不同。在市場(chǎng)準入方面，國家能源局已于2021年底頒布新版“兩個(gè)細則”，明確將虛擬電廠(chǎng)作為一類(lèi)并網(wǎng)主體和輔助服務(wù)市場(chǎng)參與主體，但各地針對虛擬電廠(chǎng)準入輔助服務(wù)市場(chǎng)規則仍不完善，虛擬電廠(chǎng)在容量規模、響應時(shí)間等方面尚缺乏統一標準。
二是電力市場(chǎng)對各類(lèi)新興主體的接納程度不夠。我國目前雖然已開(kāi)展現貨市場(chǎng)試點(diǎn)，基本建立省間+省內的兩級市場(chǎng)架構，建立中長(cháng)期+現貨的電能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)的市場(chǎng)，但其可參與主體中，虛擬電廠(chǎng)等新興市場(chǎng)主體可參與性較為有限，目前虛擬電廠(chǎng)僅參與調峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。由于虛擬電廠(chǎng)具有發(fā)電、負荷兩種特性，多數省份現貨市場(chǎng)為發(fā)電側單邊市場(chǎng)，虛擬電廠(chǎng)無(wú)法參與或只能以?xún)r(jià)格接受者參與，無(wú)法體現虛擬電廠(chǎng)靈活調節價(jià)值。在參與中長(cháng)期、容量補償(市場(chǎng))方面，則缺少相關(guān)機制。
三是我國輔助服務(wù)市場(chǎng)規模小、品種少，難以體現虛擬電廠(chǎng)價(jià)值。市場(chǎng)規模方面，我國輔助服務(wù)市場(chǎng)總費用約占全社會(huì )總電費的1.5%，國際普遍占比在3%。部分國家如英國輔助服務(wù)費用占比達10%以上。產(chǎn)品類(lèi)型方面，我國輔助服務(wù)市場(chǎng)交易品種以調峰為主，部分區域或省份開(kāi)展調頻和備用輔助服務(wù)，缺少電壓支撐、黑啟動(dòng)、爬坡、調峰容量等輔助服務(wù)品種，調頻市場(chǎng)未針對響應速度進(jìn)一步細分。
關(guān)于虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)
機制設計的思考
差異化明確市場(chǎng)準入標準
虛擬電廠(chǎng)聚合分布式資源、儲能、可調節負荷等資源，以聚合模式參與中長(cháng)期、現貨、輔助服務(wù)等不同品種交易，均要建立相應的市場(chǎng)準入條件，且準入條件應依據技術(shù)指標、經(jīng)濟關(guān)系和具備的能力來(lái)設定，不應考慮具體資源的類(lèi)型。根據響應特性、響應時(shí)長(cháng)、響應速度、響應性能、容量規模等指標和技術(shù)特征分類(lèi)，差異化明確市場(chǎng)準入標準。
(1)參與中長(cháng)期市場(chǎng)
市場(chǎng)準入要求：虛擬電廠(chǎng)作為“電力產(chǎn)消者”，需同時(shí)滿(mǎn)足各地電力市場(chǎng)運營(yíng)規則中對發(fā)電企業(yè)和售電公司的基本準入條件，包括但不限于具備獨立法人資格、財務(wù)獨立核算、信用評價(jià)合格、能夠獨立承擔民事責任、注冊資金、專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員數量和比例要求等。同時(shí)，還需與電網(wǎng)企業(yè)簽訂供用電協(xié)議。
技術(shù)準入標準：虛擬電廠(chǎng)需具備智能表計，其所聚合的各類(lèi)分散可調資源主體需要具備精確的電力曲線(xiàn)記錄功能，或虛擬電廠(chǎng)本身關(guān)口需具備以上條件;虛擬電廠(chǎng)還需要具備雙向通信功能，能夠向交易平臺提交申報信息、接收交易平臺或調度平臺下發(fā)的市場(chǎng)交易信息和調度指令信息。
(2)參與現貨市場(chǎng)
在滿(mǎn)足基本準入條件的基礎上，還需要滿(mǎn)足調節速率要求、分時(shí)計量和具備技術(shù)支持系統接入條件等具體要求。一般而言，虛擬電廠(chǎng)聚合后的裝機總容量/總負荷為所聚合的各類(lèi)分布式電源的有效容量之和，且一般不低于1MW。虛擬電廠(chǎng)還需具備參與現貨市場(chǎng)申報的雙向通訊條件，具備相應的技術(shù)支持系統。
(3)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)
在滿(mǎn)足基本準入條件的基礎上，根據調頻、備用、轉動(dòng)慣量、爬坡等不同輔助服務(wù)交易品種在響應速度、調節速率、響應時(shí)間、響應時(shí)長(cháng)等方面不同的技術(shù)要求，嚴格確定虛擬電廠(chǎng)需滿(mǎn)足的技術(shù)條件。一般而言，虛擬電廠(chǎng)聚合各類(lèi)分布式電源后的有效容量不少于5MW，且靈活調節能力不低于1MW，響應速度不低于15分鐘，響應持續時(shí)長(cháng)不低于1小時(shí)。
(4)參與容量市場(chǎng)
在滿(mǎn)足基本準入條件的基礎上，按照統一的容量市場(chǎng)準入要求，統籌考慮虛擬電廠(chǎng)的出力特性、自然資源情況、調節能力、檢修停機、事故故障等多方面因素對虛擬電廠(chǎng)開(kāi)展有效容量核定，客觀(guān)反映虛擬電廠(chǎng)對電力系統容量的實(shí)際貢獻。
分市場(chǎng)類(lèi)型明確參與路徑
(1)中長(cháng)期市場(chǎng)
近期，虛擬電廠(chǎng)可視市場(chǎng)建設選擇是否參與中長(cháng)期市場(chǎng)。一方面虛擬電廠(chǎng)的特點(diǎn)決定了其主要以參與調節性市場(chǎng)盈利，另一方面，虛擬電廠(chǎng)參與中長(cháng)期市場(chǎng)相關(guān)規則不完善。
中遠期，虛擬電廠(chǎng)參與中長(cháng)期電量市場(chǎng)的方式與發(fā)電企業(yè)、大用戶(hù)、售電公司等類(lèi)似，以虛擬電廠(chǎng)為統一的市場(chǎng)主體參與電力中長(cháng)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(lèi)中長(cháng)期交易品種。在中長(cháng)期交易中需按照國家政策要求和中長(cháng)期市場(chǎng)規則，明確交易價(jià)格、交易曲線(xiàn)、統一結算點(diǎn)、偏差處理等基本信息。
(2)現貨市場(chǎng)
近期，虛擬電廠(chǎng)可視市場(chǎng)建設等情況選擇是否參與現貨市場(chǎng)。原因是虛擬電廠(chǎng)兼具發(fā)電商、電力用戶(hù)雙重屬性。近期，用戶(hù)側參與現貨市場(chǎng)機制不健全，僅甘肅部分電力用戶(hù)可報量報價(jià)參與現貨市場(chǎng)。
中遠期，隨著(zhù)用戶(hù)側參與現貨市場(chǎng)機制完善，虛擬電廠(chǎng)作為統一的市場(chǎng)主體參與電力現貨市場(chǎng)交易，包括日前、日內、實(shí)時(shí)等各時(shí)間尺度的電力現貨市場(chǎng)集中競價(jià)。根據現貨市場(chǎng)出清結果，形成日前、日內、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(chǎng)作為統一市場(chǎng)主體按照現貨市場(chǎng)規則和配套細則，承擔偏差結算責任和相關(guān)市場(chǎng)運營(yíng)費用的分攤。
(3)輔助服務(wù)市場(chǎng)
近期，虛擬電廠(chǎng)在滿(mǎn)足輔助服務(wù)市場(chǎng)技術(shù)準入要求的前提下，可參與對應品種的輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，主要以調峰、調頻備用輔助服務(wù)為主。
中遠期，隨著(zhù)虛擬電廠(chǎng)靈活調節能力的提升，可進(jìn)一步拓展和創(chuàng )新虛擬電廠(chǎng)參與輔助服務(wù)的交易品種，包括轉動(dòng)慣量、爬坡等輔助服務(wù)新品種。
(4)容量市場(chǎng)(補償)
近期，由于電力市場(chǎng)機制尚不健全，容量補償以固定價(jià)格的容量補償機制為主。虛擬電廠(chǎng)按照能源主管部門(mén)核定的有效容量分攤或分享容量費用。若有效容量大于0時(shí)，可按照固定容量補償價(jià)格獲得對應的容量補償費用;若有效容量小于0時(shí)，虛擬電廠(chǎng)需根據有效容量的絕對值承擔對應比例容量補償費用的傳導分攤。
遠期，隨著(zhù)容量市場(chǎng)機制的建立健全，虛擬電廠(chǎng)基于核定的有效容量參與容量市場(chǎng)競拍。
持續完善輔助服務(wù)市場(chǎng)
一是創(chuàng )新輔助服務(wù)品種，充分體現調節性資源價(jià)值。隨著(zhù)新能源比例的不斷提升，各國電力市場(chǎng)正在積極探索引入爬坡類(lèi)產(chǎn)品、系統慣性、快速調頻等新型輔助服務(wù)交易品種，滿(mǎn)足系統中對于具有快速爬坡能力、調節性能良好的電源需求，充分體現調節性資源的價(jià)值。
二是擴大輔助服務(wù)市場(chǎng)主體參與范圍，降低新興市場(chǎng)主體參與門(mén)檻。隨著(zhù)新型電力系統建設，虛擬電廠(chǎng)等新興市場(chǎng)主體不斷涌現，為進(jìn)一步挖掘電力系統靈活調節能力，應進(jìn)一步降低和明確各類(lèi)輔助服務(wù)的技術(shù)門(mén)檻，將新興市場(chǎng)主體納入參與范圍，為新興市場(chǎng)主體廣泛參與輔助服務(wù)市場(chǎng)奠定堅實(shí)基礎。
三是因地制宜推動(dòng)輔助服務(wù)市場(chǎng)建設并加強與現貨市場(chǎng)的統籌銜接。隨著(zhù)我國電力現貨市場(chǎng)建設，因地制宜的設計輔助服務(wù)市場(chǎng)機制，并通過(guò)單獨出清或聯(lián)合出清的方式實(shí)現與電力現貨市場(chǎng)的銜接，有效激發(fā)靈活性調節資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的意愿。
結語(yǔ)
隨著(zhù)我國電力市場(chǎng)化改革深入推進(jìn)，推動(dòng)虛擬電廠(chǎng)參與電力市場(chǎng)不僅是完善我國電力市場(chǎng)體系的重要途徑，也是虛擬電廠(chǎng)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。推動(dòng)虛擬電廠(chǎng)參與市場(chǎng)需在市場(chǎng)定位、準入、參與市場(chǎng)類(lèi)型等方面予以明確，結合虛擬電廠(chǎng)的聚合特性?xún)?yōu)化完善各類(lèi)細分市場(chǎng)的交易機制并推動(dòng)虛擬電廠(chǎng)以靈活方式參與各類(lèi)市場(chǎng)化交易，充分激發(fā)虛擬電廠(chǎng)的自身活力創(chuàng )新商業(yè)模式，促進(jìn)虛擬電廠(chǎng)的廣泛運用和實(shí)踐。
