《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》基于我國(guó)資源稟賦和區(qū)域特點(diǎn)，以2030年、2045年、2060年為新型電力系統(tǒng)構(gòu)建戰(zhàn)略目標(biāo)的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制定新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展路徑，即加速轉(zhuǎn)型期(當(dāng)前至2030年)、總體形成期(2030年至2045年)、鞏固完善期(2045年至2060年)，有計(jì)劃、分步驟推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“進(jìn)度條”。

隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建全面進(jìn)入落實(shí)階段，虛擬電廠在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、產(chǎn)業(yè)鏈等各層面存在發(fā)展的必要性。靈活資源虛擬電廠作為一種新興市場(chǎng)主體，可有效促進(jìn)喚醒海量資源、源網(wǎng)荷儲(chǔ)全交互、電網(wǎng)安全效率雙提升，同時(shí)也加速電力系統(tǒng)互動(dòng)模式的轉(zhuǎn)變。

虛擬電廠并非傳統(tǒng)意義上的電廠，跟“煙囪”“冷卻塔”“圍墻”無(wú)關(guān)，而是一種先進(jìn)的能源管理技術(shù)。它通過信息通信技術(shù)的運(yùn)用，將分散的、可調(diào)節(jié)的電源和負(fù)荷集中起來(lái)，形成了一個(gè)可以統(tǒng)一調(diào)度、管理和運(yùn)營(yíng)的能源系統(tǒng)。虛擬電廠并不是真實(shí)存在的電廠，而是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)“源-荷-網(wǎng)”聚合優(yōu)化。

虛擬電廠的必要性

——電源側(cè)新能源電力波動(dòng)大，威脅電網(wǎng)安全

從本質(zhì)來(lái)看，新能源電力具有強(qiáng)不確定性和低保障性，超出社會(huì)與能源系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展節(jié)奏將會(huì)對(duì)能源安全帶來(lái)挑戰(zhàn)，推高能源成本。大范圍的新能源出力貢獻(xiàn)波動(dòng)，疊加其出力“極熱無(wú)風(fēng)、晚峰無(wú)光”特性，將導(dǎo)致極端天氣下新能源出力的負(fù)相關(guān)性特征更為明顯，其長(zhǎng)時(shí)間低出力將帶來(lái)保供應(yīng)挑戰(zhàn)。而在新能源高出力時(shí)段，系統(tǒng)消納、安全和儲(chǔ)能等技術(shù)亟待實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展。

——用戶側(cè)三產(chǎn)和居民用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)

近年來(lái)，第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電的占比不斷提升，多元、互動(dòng)、靈活的用能設(shè)備大量接入，終端無(wú)序用電增長(zhǎng)將會(huì)增加系統(tǒng)凈負(fù)荷峰谷差，功率波動(dòng)問題更加突出。尖峰負(fù)荷增速高于用電量增速，頂峰裝機(jī)不及預(yù)期，頂峰容量裕度逐漸萎縮的情況下，電力系統(tǒng)缺電問題頻發(fā)。

——負(fù)荷側(cè)充電樁等新型負(fù)荷復(fù)雜度提升

充電樁保有量隨新能源汽車快速提升，截至2023年8月，我國(guó)公共充電樁保有量為227.16萬(wàn)臺(tái)。2023年上半年，新能源汽車銷量同比上升44.13%，保持快速增長(zhǎng)，可以預(yù)見未來(lái)隨新能源汽車銷量繼續(xù)快速提升充電樁保有量將持續(xù)增加。

充電樁的大量增加將對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，相比于常規(guī)交流充電樁，快充直流樁由于功率更大充電時(shí)間更短，產(chǎn)生沖擊更大。充電樁加劇居民生活用電負(fù)荷峰值提升，充電樁用電高峰同樣是居民原有用電高峰，會(huì)導(dǎo)致原有負(fù)荷峰值繼續(xù)提升，產(chǎn)生時(shí)間短、量級(jí)高的尖峰負(fù)荷;此外，按尖峰負(fù)荷配置變壓器容量，導(dǎo)致其余時(shí)間資源閑置;同時(shí)，充電負(fù)荷波動(dòng)將帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)損耗等。

虛擬電廠如何創(chuàng)造收益：

1. 需求側(cè)響應(yīng)

虛擬電廠的三個(gè)收益來(lái)源：需求側(cè)響應(yīng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)

當(dāng)前我國(guó)虛擬電廠處于邀約型向市場(chǎng)型過渡階段。邀約型階段主要由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，發(fā)出邀約信號(hào)，虛擬電廠組織資源進(jìn)行響應(yīng)，并獲得容量/電量補(bǔ)貼。我國(guó)多個(gè)省份出臺(tái)了需求響應(yīng)細(xì)則，其中以江蘇、上海、廣東等省市開展得較好。

需求側(cè)響應(yīng)補(bǔ)貼單價(jià)高但頻率低，市場(chǎng)化程度低。需求響應(yīng)以削峰為主，主要發(fā)生在迎峰度夏期間，主要目的在于保供。以廣東省為例，2022年全年開展9次日前邀約型市場(chǎng)化需求響應(yīng)（均發(fā)生在7月和8月）；最大削峰負(fù)荷277萬(wàn)千瓦，最大響應(yīng)申報(bào)量609萬(wàn)千瓦；有效響應(yīng)調(diào)用收益1.63億元。可以看到，雖然補(bǔ)貼最高達(dá)到5元/千瓦時(shí)（可中斷負(fù)荷），但需求響應(yīng)并非常態(tài)化進(jìn)行，發(fā)生頻率較低，有很強(qiáng)的計(jì)劃色彩。因此隨著我國(guó)電力市場(chǎng)體制建設(shè)逐漸完善，虛擬電廠也正從邀約型階段向市場(chǎng)型階段過渡。

2. 輔助服務(wù)市場(chǎng)

新型電力系統(tǒng)持續(xù)催生對(duì)輔助服務(wù)的需求。傳統(tǒng)電源（火電、水電等）具備一定的調(diào)節(jié)能力，而新能源存在出力波動(dòng)、無(wú)功缺失等特性，導(dǎo)致高比例新能源裝機(jī)電力系統(tǒng)對(duì)電力輔助服務(wù)的需求提升。

虛擬電廠主要發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻作用。2021年12月，國(guó)家能源局修訂發(fā)布《電力輔助服務(wù)管理辦法》，確指出電力用戶可通過委托虛擬電廠代理的形式參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，此后多地在電力輔助服務(wù)細(xì)則中對(duì)虛擬電廠/負(fù)荷聚合商參與輔助服務(wù)的條件、補(bǔ)償方式予以明確。當(dāng)前，虛擬電廠主要功能是電能量的時(shí)間轉(zhuǎn)移，對(duì)應(yīng)調(diào)峰服務(wù)；未來(lái)隨著工商業(yè)儲(chǔ)能滲透率提升，虛擬電廠有望在調(diào)頻服務(wù)取得更大突破。從2023H1全國(guó)輔助服務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)看，調(diào)峰、調(diào)頻是輔助服務(wù)費(fèi)用的主體，費(fèi)用合計(jì)占比達(dá)到80%。

3. 電力現(xiàn)貨市場(chǎng)

現(xiàn)貨試點(diǎn)不斷推進(jìn)，全國(guó)推行大勢(shì)所趨。2017年，南方、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅等八個(gè)地區(qū)成為第一批現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)，目前首批試點(diǎn)地區(qū)均已完成長(zhǎng)周期結(jié)算試運(yùn)行；2022年，第二批6個(gè)試點(diǎn)地區(qū)啟動(dòng)試運(yùn)行；此外，寧夏、陜西、河北南網(wǎng)等非試點(diǎn)地區(qū)也出臺(tái)現(xiàn)貨方案，推動(dòng)現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)營(yíng)區(qū)已有20個(gè)省級(jí)電網(wǎng)開展現(xiàn)貨市場(chǎng)試運(yùn)行，南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場(chǎng)也已進(jìn)入五省區(qū)全模型試運(yùn)行。

現(xiàn)貨模式下收益波動(dòng)性更強(qiáng)，對(duì)虛擬電廠交易能力提出要求?，F(xiàn)貨市場(chǎng)全天96個(gè)報(bào)價(jià)時(shí)點(diǎn)，報(bào)價(jià)上下限幅度相對(duì)較寬，價(jià)格波動(dòng)頻次高、幅度大，較難進(jìn)行預(yù)測(cè)。從山東省2022年2月-2023年1月共1年的現(xiàn)貨價(jià)格情況看，連續(xù)四小時(shí)區(qū)間內(nèi)，最低價(jià)和最高價(jià)出現(xiàn)最多的分別是10-13時(shí)和17-20時(shí)，但最低價(jià)和最高價(jià)落在這兩個(gè)區(qū)間外的概率分別為46%和45%，即如果采用固定的4小時(shí)區(qū)間調(diào)峰策略，有近半的概率無(wú)法獲得完整價(jià)差套利。因此，虛擬電廠參與現(xiàn)貨套利獲得收益，需要有較強(qiáng)的計(jì)算能力、預(yù)測(cè)能力和交易能力。

綜上，新型電力系統(tǒng)背景下，虛擬電廠的發(fā)展具有必要性。電源側(cè)分布式光伏和分散式風(fēng)電的廣泛接入將加速虛擬電廠發(fā)展，虛擬電廠的新能源電力消納需求提升;用戶側(cè)第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電的占比不斷提升，加劇用電負(fù)荷波動(dòng)，亟需虛擬電廠等滿足需求側(cè)響應(yīng)能力提升需求;負(fù)荷側(cè)充電樁的大量增加將提升用電負(fù)荷復(fù)雜度，增加虛擬電廠的削峰填谷需求。