內(nèi)容來(lái)源:   新能源們

一、概念

虛擬電廠是一種通過(guò)信息技術(shù)聚合分布式能源，參與電力市場(chǎng)的電源管理系統(tǒng) 。

       1997  年  Shimon Awerbuch  博士在其著作《虛擬公共設(shè)施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及 競(jìng)爭(zhēng)力》中首次提出“虛擬電廠”（ VirtualPowerPlant ， VPP ）這一術(shù)語(yǔ)，并將其定義 為：獨(dú)立且以市場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)的實(shí)體之間的一種靈活合作，這些實(shí)體不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資 產(chǎn)而能夠?yàn)橄M(fèi)者提供其所需要的高效電能服務(wù)。

       據(jù)鐘永潔等發(fā)表的《虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述》一文， 虛擬電 廠不是一個(gè)真實(shí)的物理電廠，但起到了電廠的作用：發(fā)出電能，參與能量市場(chǎng)；通 過(guò)調(diào)節(jié)功率來(lái)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)調(diào)峰、調(diào)頻等。 VPP  是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信和監(jiān) 測(cè)控制技術(shù)，聚合優(yōu)化海量分布式新能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車，作為一個(gè)特殊電廠參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)可控 電源。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，又可作為“負(fù)電廠”通過(guò)負(fù)荷側(cè)響應(yīng)以 配合系統(tǒng)填谷。

虛擬電廠的核心是資源“聚合”和平臺(tái)“通信”

二、國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

1、虛擬電廠按照發(fā)展階段，可劃分為合約型、市場(chǎng)型和自主型三大類

合約型（邀約型）階段為虛擬電廠初始階段，通過(guò)專項(xiàng)資金、特定合同、激勵(lì)政策引導(dǎo)聚合商參與，完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。 在不同牽頭單位和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，虛擬電廠的組織方式將逐步從邀約型轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)型，在市場(chǎng)型階段主體通過(guò)參與電能現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)獲得收益。自主型階段是高級(jí)發(fā)展階段，將能實(shí)現(xiàn)跨空間自主調(diào)度，既包含可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式能源等基礎(chǔ)資源，也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。

2、虛擬電廠在國(guó)內(nèi)多點(diǎn)開(kāi)花

國(guó)內(nèi)虛擬電廠仍處于概念驗(yàn)證和試點(diǎn)示范階段，以合約型為主。

首個(gè)省級(jí) “虛擬電廠” 方案落地， 2022  年  6  月  23  日，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng) 管理實(shí)施方案》國(guó)內(nèi)首份省級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理文件。

預(yù)計(jì)2025年，全社會(huì)用電量9.2億度，負(fù)荷15.7億千瓦， 2030年，全社會(huì)用電量10.3億度，負(fù)荷17.7.7億千瓦 在全國(guó)構(gòu)建不少于最大負(fù)荷  5% 的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源庫(kù)， 預(yù)計(jì)到  2025  年，需構(gòu)建可調(diào)負(fù)荷資源庫(kù)約  7850  萬(wàn)千瓦； 到  2030  年底，由于可再生能源占比提高，需構(gòu)建的可調(diào)負(fù)荷資源響應(yīng)能力提高，按  6% 計(jì)算屆時(shí)資源庫(kù)容量約 為  10620  萬(wàn)千瓦 。

考慮項(xiàng)目可行性，投資成本預(yù)計(jì)  1000  元 / 千瓦。

三、歐美玩家

1、Next Kraftwerke  是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商之一 。

1）NextKraftwerke  是德國(guó)一 家大型的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商，同時(shí)也是歐洲電力交易市場(chǎng)認(rèn)證的能源交易商，參與能源的現(xiàn)貨市場(chǎng)交易。

2）Next Kraftwerke  提供虛擬電廠全套解決方案 。

NextKraftwerke  公司涉及虛擬電 廠業(yè)務(wù)涵蓋數(shù)據(jù)采集、電力交易、電力銷售、用戶結(jié)算等全鏈條，同時(shí)也可以為其他能源運(yùn)營(yíng)商提供虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

Next Kraftwerke  提供虛擬電廠全套解決方案

德國(guó)《可再生能源法》明確規(guī)定，所 有  100  千瓦 以上可再生能源發(fā)電項(xiàng)目必須參與電力市場(chǎng)交易銷售，因此很多分布式 新能源項(xiàng)目?jī)A向于選擇交由虛擬電廠運(yùn)營(yíng)。

3）Next Kraftwerke  公司探索多元商業(yè)模式

2、特斯拉新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)的樞紐： Autobidder

1）特斯拉形成“車 + 樁 + 光 + 儲(chǔ) + 荷 + 智”的新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)閉環(huán)

2）Autobidder  是系統(tǒng) + 平臺(tái) + 算法庫(kù)。 Autobidder  不僅僅是電力交易的數(shù)字化軟件，特斯拉還賦予它 分布式能源交易管理系統(tǒng)、虛擬電廠交易和控制平臺(tái)，以及開(kāi)源復(fù)雜算法庫(kù)等更多涵義。

3）Autobidder  是虛擬電廠實(shí)時(shí)交易和控制平臺(tái)

Autobidder  可以在車輛、電池、 光伏設(shè)備等特斯拉生態(tài)系統(tǒng)、甚至電網(wǎng)中自動(dòng)調(diào)度能源電力，以實(shí)現(xiàn)高效的資源分配和最大的商業(yè)效益。

Autobidder  管理著數(shù)百兆瓦的電力資產(chǎn)，在全球范 圍內(nèi)提供了千兆瓦時(shí)的電網(wǎng)服務(wù)，在澳大利亞、美國(guó)等多地區(qū)落地成熟的市場(chǎng)型虛擬電廠項(xiàng)目，并在美國(guó)德州積極探索自主型虛擬電廠模式。

四、國(guó)內(nèi)外虛擬電廠對(duì)比

國(guó)外主要虛擬電廠項(xiàng)目

五、其他

虛擬電廠并不是傳統(tǒng)意義真實(shí)存在的電廠，而是利用通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)創(chuàng)建的一套電力能量管理系統(tǒng)，可 實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等分布式資源進(jìn)行聚合和優(yōu)化控制 ， 就像一個(gè)無(wú)形的電廠，對(duì)新型電力系統(tǒng)下的發(fā)電側(cè)和用電側(cè)運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電廠調(diào)節(jié)電力平衡的功能，因此稱為虛擬電廠 。

1、 核心技術(shù)

虛擬電廠是 聚合分布式能源與實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化調(diào)度 ，因此其核心技術(shù)就離不開(kāi)對(duì)分布式能源數(shù)據(jù)的收集與處理，主要涉及 智能計(jì)量技術(shù) 、 協(xié)調(diào)控制技術(shù) 和 信息通訊技術(shù) 。

1）智能計(jì)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)能耗的自動(dòng)讀取，為虛擬電廠采用合理的調(diào)節(jié)措施提供數(shù)據(jù)支撐。

2）協(xié)調(diào)控制技術(shù)通過(guò)對(duì)收集的多樣性信息建立完善的數(shù)字模型和優(yōu)化算法，通過(guò)協(xié)調(diào)控制技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)籌優(yōu)化。尤其是面對(duì) 可再生能源發(fā)電站的間歇性、隨機(jī)性或存在的預(yù)測(cè)誤差等 ，需要借助協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的高要求輸出。

3）信息通信技是虛擬電廠不僅能接收各分布式資源的信息，還能夠?qū)⒅噶畎l(fā)送到指定接口，通過(guò)結(jié)合各部分信息，最終決策出優(yōu)化控制策略。而各部分的通訊信息共同組成虛擬電廠的通訊網(wǎng)絡(luò)。

2、運(yùn)行方式

虛擬電廠就是用以 維持用電側(cè)與發(fā)電側(cè)平衡的一套管理系統(tǒng) 。通過(guò)分析用戶側(cè)行為模式、挖掘海量資源響應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)資源整合，并依據(jù)邊云協(xié)同和分布式算法對(duì)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管和優(yōu)化調(diào)度，再結(jié)合電力市場(chǎng)交易數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)維度電力市場(chǎng)的高效運(yùn)營(yíng)，搭建的具備高并發(fā)、低延遲、安全可靠的云端管理平臺(tái)系統(tǒng)。

3、虛擬電廠的價(jià)值意義

虛擬電廠的價(jià)值在于 提供一個(gè)可調(diào)控的資源池，實(shí)時(shí)滿足用電需求、匹配發(fā)電頻率 ，具體包括：

六、商業(yè)模式及未來(lái)電力市場(chǎng)化

虛擬電廠的商業(yè)模式：當(dāng)前以輔助服務(wù)賺取補(bǔ)貼為主，未來(lái)向電能量交易方向發(fā)展

虛擬電廠通過(guò)參與輔助服務(wù)獲取補(bǔ)貼和電能量交易賺取峰谷價(jià)差。2015年，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局印發(fā)《電力中長(zhǎng)期交易基本規(guī)則（暫行）》，從市場(chǎng)成員及其權(quán)責(zé)邊界、交易品種和方式、價(jià)格機(jī)制、發(fā)用電計(jì)劃及交易時(shí)序安排等角度給出制度框架，厘清了電改的發(fā)展方向，曾明確具備條件的地區(qū)逐步建立以中長(zhǎng)期交易為主、現(xiàn)貨交易為補(bǔ)充的市場(chǎng)化電力、電量平衡機(jī)制。

2022年6月份以來(lái)，虛擬電廠在盈利模式方面取得突破性進(jìn)展，盈利模式逐漸成型，解決了虛擬電廠可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，虛擬電廠有了合法身份進(jìn)入電力市場(chǎng)交易，虛擬電廠商用進(jìn)展加速。

我國(guó)虛擬電廠的商業(yè)模式以為大電網(wǎng) 提供調(diào)頻調(diào)峰等輔助服務(wù)賺取補(bǔ)貼為主 。目前，我國(guó)的虛擬電廠以邀約型為主，政府機(jī)構(gòu)或電力調(diào)度機(jī)構(gòu)發(fā)出邀約信號(hào)，負(fù)荷聚合商和虛擬電廠組織資源進(jìn)行削峰填谷等需求響應(yīng)，從電網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼中獲取收益，其中，填谷難度比削峰大，削峰主要針對(duì)廣東、浙江、江蘇等長(zhǎng)三角和珠三角的用電大省，填谷主要針對(duì)中西部發(fā)電集中區(qū)。

輔助服務(wù)： 是指除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、保證電能質(zhì)量，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)。輔助服務(wù)分為基本輔助服務(wù)和有償輔助服務(wù)，包括調(diào)峰、一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、無(wú)功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動(dòng)服務(wù)等 。

調(diào)峰： 虛擬電廠只有接到電網(wǎng)調(diào)度指令并執(zhí)行指令，才能得到補(bǔ)償。調(diào)峰補(bǔ)償方式有兩種：固定補(bǔ)償和市場(chǎng)化補(bǔ)償，國(guó)網(wǎng)區(qū)域大多采用固定補(bǔ)償和市場(chǎng)化補(bǔ)償，南網(wǎng)區(qū)域采用固定補(bǔ)償。調(diào)峰市場(chǎng)大于調(diào)頻市場(chǎng)。

調(diào)頻： 分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，調(diào)頻對(duì)速度和精度要求較高，火電機(jī)組AGC調(diào)頻有延遲和偏差，儲(chǔ)能AGC跟蹤曲線與指令曲線基本能達(dá)到一致，達(dá)到精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。調(diào)頻性能指標(biāo)用K值衡量，K由響應(yīng)速度K1、調(diào)節(jié)速率K2、響應(yīng)精度K3加權(quán)平均得到。調(diào)頻補(bǔ)償方式有兩種：里程補(bǔ)償和容量補(bǔ)償。

隨著全國(guó)統(tǒng)一電力交易市場(chǎng)的成熟，虛擬電廠商業(yè)模式 重心將轉(zhuǎn)向參與電力市場(chǎng)交易。

1、售電公司給客戶提供的電由三部分組成：數(shù)月前通過(guò)合同買下來(lái)的電（ 中長(zhǎng)期交易 ）；前一日買的電（ 日前交易 ）；客戶當(dāng)天實(shí)際的用電偏差（ 實(shí)時(shí)交易 ）。相應(yīng)用電的價(jià)格也是由這三個(gè)部分共同構(gòu)成的，發(fā)電側(cè)采用節(jié)點(diǎn)電價(jià)，用電側(cè)采用統(tǒng)一加權(quán)平均電價(jià)，通過(guò)電能量市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)聯(lián)合出清。

2、 中長(zhǎng)期交易： 是壓艙石和穩(wěn)定器。由于現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的電價(jià)波動(dòng)會(huì)對(duì)發(fā)電廠造成虧損風(fēng)險(xiǎn)，因此簽訂中長(zhǎng)期合同可以為發(fā)電廠鎖定未來(lái)大部分的發(fā)電利潤(rùn)。

3、 現(xiàn)貨交易： 是保障電力市場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件，優(yōu)點(diǎn)是其直接性，缺點(diǎn)是價(jià)格變化快。由于電力不易儲(chǔ)存，需求突增(或生產(chǎn)突減)將會(huì)使價(jià)格劇增。 現(xiàn)貨交易市場(chǎng)分為日前市場(chǎng)、日內(nèi)市場(chǎng)和實(shí)時(shí)市場(chǎng)。

1） 日前市場(chǎng) ： 是實(shí)際運(yùn)行的前一天對(duì)次日24小時(shí)電能進(jìn)行交易的市場(chǎng)。通過(guò)日前交易，電力調(diào)度機(jī)構(gòu)可以確定次日的系統(tǒng)運(yùn)行方式和調(diào)度計(jì)劃。日前市場(chǎng)中，發(fā)電廠和用電用戶各自申報(bào)次日發(fā)用電計(jì)劃和價(jià)格，按照市場(chǎng)規(guī)則進(jìn)行競(jìng)價(jià)出清，市場(chǎng)出清結(jié)果作為后續(xù)結(jié)算依據(jù)，以15分鐘為一個(gè)交易時(shí)段，每天96個(gè)時(shí)段。

2） 日內(nèi)市場(chǎng)： 是安排當(dāng)日電能交易或發(fā)電計(jì)劃的市場(chǎng)。在日內(nèi)，負(fù)荷需求和發(fā)電供應(yīng)情況相比于日前預(yù)測(cè)值還會(huì)發(fā)生變化，發(fā)電廠和售電商可以在日內(nèi)電能市場(chǎng)針對(duì)日前交易計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，每個(gè)交易時(shí)段為15-60分鐘。

3） 實(shí)時(shí)市場(chǎng)： 售電公司的預(yù)測(cè)用電與實(shí)際用電相比仍會(huì)有偏差，電網(wǎng)會(huì)根據(jù)實(shí)際用電需求進(jìn)行發(fā)電，并重新計(jì)算價(jià)格得到實(shí)時(shí)價(jià)格，售電公司的實(shí)際用電曲線與日前申報(bào)曲線的差值部分就以實(shí)時(shí)價(jià)格做結(jié)算，每個(gè)交易時(shí)段為15-60分鐘。

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