虛擬電廠并非一個新鮮的概念，2022年多地限電之時，其被視為一種可以有效降低用電負荷的手段而為公眾所知。
虛擬電廠雖然名為“電廠”，但是并無實體電廠，而是在現(xiàn)有用電設(shè)備上加裝控制器、感應(yīng)器等硬件設(shè)備，再通過軟件系統(tǒng)，針對需求側(cè)用戶分散的負荷、儲能、分布式電源等可調(diào)節(jié)資源，進行集中管理、優(yōu)化控制，可以被視為聚合分散資源的平臺。
盡管近年來各地虛擬電廠紛紛落地，去年下半年以來，虛擬電廠概念股在資本市場的熱度幾次被拉高，但是虛擬電廠的“頂層設(shè)計”始終缺位。今年4月11日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推進虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》(下稱《指導(dǎo)意見》)被認為填補了這一空白�！吨笇�(dǎo)意見》除去明確提出虛擬電廠的定義與功能定位，也被業(yè)內(nèi)認為確定了虛擬電廠的發(fā)展路徑，“市場化”成為加快推進虛擬電廠發(fā)展的關(guān)鍵。
虛擬電廠熱潮何來？
雖然并無實體電廠，但是對于電力系統(tǒng)而言，虛擬電廠的功能類似實體電廠。
江蘇華工新能源技術(shù)有限公司(下稱“華工新能源”)副總經(jīng)理張強告訴《中國新聞周刊》，在“雙碳”目標(biāo)之下，新能源在電力系統(tǒng)中占比提升，但是其本身具有隨機性、間歇性和波動性的特征，導(dǎo)致其可控性較差，加大電力系統(tǒng)供需平衡難度，而虛擬電廠具備在需求側(cè)進行調(diào)節(jié)的能力。
作為一種聚合分散資源的平臺，虛擬電廠可以被理解為“網(wǎng)約車平臺”，風(fēng)光等分布式電源、儲能、可調(diào)負荷等用戶側(cè)資源可被視為“社會車輛”，平臺通過算法匹配供需，提高效率。
指導(dǎo)意見將虛擬電廠的功能描述為“對增強電力保供能力、促進新能源消納、完善電力市場體系具有重要作用”。
能源基金會清潔電力項目高級顧問周勤向《中國新聞周刊》表示，虛擬電廠是一個聚合分布式資源的平臺，將原本不可調(diào)、不可控，或是難調(diào)、難控的分散資源整合為可調(diào)、可控的資源，有利于保供、新能源消納，其承擔(dān)的功能不能一概而論，而是由其所聚合的資源的特點決定�！叭绻摂M電廠聚合大量可調(diào)負荷或儲能設(shè)備，便能在保供中發(fā)揮較大作用�！�
根據(jù)虛擬電廠聚攏資源與作用的差異，其可以被分為負荷型、電源型、混合型等。在國內(nèi)，負荷型虛擬電廠是當(dāng)下主流。
近年來，由政府牽頭的虛擬電廠頻頻落地。2024年，重慶、成都、青島、蕪湖等多個省級、城市級虛擬電廠上線，聚合的可調(diào)節(jié)資源在十幾萬千瓦到幾十萬千瓦不等，相當(dāng)于一座中小型電站的裝機規(guī)模。張強介紹，華工新能源已經(jīng)在5個省份的16個市、區(qū)縣上線虛擬電廠平臺，其中不乏政府牽頭的項目。
這些虛擬電廠往往在“缺電”時通過參與需求響應(yīng)發(fā)揮保供作用。所謂“需求響應(yīng)”，是指應(yīng)對短時的電力供需緊張、可再生能源電力消納困難等情況，通過經(jīng)濟激勵措施，引導(dǎo)電力用戶自愿調(diào)整用電行為，實現(xiàn)削峰填谷。在國內(nèi)，需求響應(yīng)通常是為了應(yīng)對季節(jié)性、臨時性電力需求高峰，也就是“削峰”。
能源基金會清潔電力項目主任張永平告訴《中國新聞周刊》，地方政府希望虛擬電廠發(fā)揮需求側(cè)調(diào)節(jié)，也就是保供功能的訴求占據(jù)多數(shù)。這類虛擬電廠往往聚合需求側(cè)可調(diào)節(jié)資源，包括樓宇空調(diào)、充換電站、工業(yè)企業(yè)等。“對于電力系統(tǒng)而言，始終面臨如迎峰度夏等時段性缺電的挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)有不同的保供選項，一方面可以新建電源，如上馬煤電項目，另一方面就是挖掘需求側(cè)潛力，也就是減少用電負荷，從減碳、經(jīng)濟性等角度考慮，后者是更優(yōu)選項，一些城市級虛擬電廠建設(shè)的初衷是保供�！�
特別是像深圳這樣的特大城市，每年需要應(yīng)對不斷增長的尖峰負荷。2024年7月25日中午，南方電網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，深圳電網(wǎng)用電負荷達2313.4萬千瓦，歷史首次突破2300萬千瓦，較上年最高負荷增長4.8%。但是一般而言，5%以內(nèi)的尖峰負荷在一年內(nèi)不超過100小時，為此新增發(fā)電裝機容量并不經(jīng)濟，如何保障充足電力供應(yīng)已經(jīng)成為城市電力系統(tǒng)運營管理的一大挑戰(zhàn)。
深圳是國內(nèi)最早上線虛擬電廠的城市之一，于2022年8月成立了全國首家虛擬電廠管理中心，由南方電網(wǎng)深圳供電局設(shè)立、深圳市發(fā)展改革委管理。截至2024年底，深圳虛擬電廠管理中心已累計接入59家虛擬電廠運營商，接入容量達到380萬千瓦，最大可調(diào)節(jié)能力為84萬千瓦，相當(dāng)于1臺大型火電機組。通過組織開展精準響應(yīng)超過百次，累計調(diào)節(jié)電量達560.3萬千瓦時，按照燃煤與電網(wǎng)排放因子差額計算，可實現(xiàn)減排二氧化碳約100萬噸。
深圳市科中云技術(shù)有限公司董事長饒亦然告訴《中國新聞周刊》，深圳虛擬電廠目前以需求響應(yīng)模式為主，每次需求響應(yīng)貢獻的可調(diào)節(jié)負荷在200兆瓦左右，對于深圳迎峰度夏有一定現(xiàn)實意義。2023年7月和10月，在深圳負荷尖峰電網(wǎng)供電不足的情況下，深圳虛擬電廠管理中心通過邀約實現(xiàn)虛擬電廠最大調(diào)節(jié)功率分別達7萬千瓦和21萬千瓦。
華工新能源運營的蘇州市相城區(qū)虛擬電廠去年夏天曾參與過當(dāng)?shù)赜宥认难菥�，�?dāng)時通過平臺申報參與響應(yīng)的企業(yè)共7家，負荷類型包括工業(yè)柔性可調(diào)負荷、儲能、充電站等多種能源形態(tài)，實際響應(yīng)負荷共計8.8 兆瓦，覆蓋預(yù)設(shè)缺口。
能源基金會清潔電力項目主管周鋒表示，當(dāng)前一般地市級虛擬電廠可調(diào)負荷量為幾十萬到幾百萬千瓦，如果出現(xiàn)短時電力供需不平衡，基本可以通過虛擬電廠參與需求響應(yīng)填補缺口，也能避免新增火電機組。
指導(dǎo)意見提出目標(biāo)，到2027年，全國虛擬電廠調(diào)節(jié)能力達到2000萬千瓦以上；到2030年，全國虛擬電廠調(diào)節(jié)能力達到5000萬千瓦以上。
虛擬電廠的調(diào)節(jié)能力在很大程度上取決于聚合資源的情況，運營商需要聚合更多用戶側(cè)資源，這是虛擬電廠運營商能力的重要表現(xiàn)。
“如果只為單個用戶搭建對接虛擬電廠管理中心的平臺，成本較高，虛擬電廠運營商也需要聚合更多資源，分攤成本�！别堃嗳槐硎尽�(jù)了解，深圳市虛擬電廠平臺的建設(shè)成本為數(shù)千萬元。
但是在各地虛擬電廠的熱潮之下，用戶，特別是企業(yè)由于不了解虛擬電廠，參與的意愿比較低。而2024年數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)用電量約占全社會用電量的65%。
周鋒坦言，哪怕只是部署負荷接入系統(tǒng)，也需要投入5萬到10萬元，部署能源管理系統(tǒng)、改造生產(chǎn)工序等同樣需要投入，成本達到每千瓦幾百元至上千元。企業(yè)在不了解虛擬電廠的情況下，可能不愿意做出投資，而且企業(yè)也會根據(jù)自身可調(diào)節(jié)負荷情況評估投入產(chǎn)出。
虛擬電廠是一種資源聚合方式，并非一種技術(shù)，但是其實現(xiàn)卻依賴技術(shù)。比如能否清晰了解當(dāng)前企業(yè)負荷情況，甚至具體到某個高耗能設(shè)備，這就需要安裝高精度的物聯(lián)網(wǎng)采集終端，將負荷情況實時上傳至虛擬電廠平臺，這需要前期投入。
前期投入之后，虛擬電廠收益仍有不確定性，這也成為部分用戶積極性不高的重要原因。
盈利難題待解
“我們主要聚合兩類資源。一類是工商業(yè)，比如在蘇州這樣的工業(yè)大市，工商業(yè)能耗體量較大，而一些工業(yè)企業(yè)的高耗能設(shè)備其實可以移峰、錯峰生產(chǎn)。還有一類就是儲能，儲能是最好的調(diào)節(jié)資源，但是工商業(yè)側(cè)儲能尚在市場推廣期，數(shù)量有限。”張強告訴記者，目前企業(yè)對于虛擬電廠基本沒有認知，企業(yè)可能想過如何節(jié)能降費，但是沒有想過通過在電力市場交易的方式進行，而且目前電力市場機制尚不健全，哪怕運營商與企業(yè)簽訂協(xié)議，可能未來兩三年都無法為企業(yè)帶來任何收益，協(xié)議中的收益更多是估算結(jié)果，目前有限的收益難以吸引企業(yè)。
周勤表示，虛擬電廠在國內(nèi)處于示范階段，尚未進入商業(yè)化階段。國內(nèi)虛擬電廠獲得收益的主要途徑還是參與需求響應(yīng)，獲得政府補貼，因此獲利渠道有限。
業(yè)內(nèi)普遍認為，指導(dǎo)意見提出“持續(xù)豐富虛擬電廠商業(yè)模式”，正是看到了虛擬電廠當(dāng)前的盈利挑戰(zhàn)，僅僅依靠參與需求響應(yīng)獲得政府補貼，難以讓虛擬電廠盈利。
根據(jù)浙江省發(fā)展改革委公布的2022年夏季電力需求響應(yīng)情況，7月16日至8月7日間，浙江省共開展電力需求響應(yīng)16次，合計參與43.83萬戶次，累計降低電網(wǎng)高峰負荷5200萬千瓦，總補貼約5.46億元，補貼金額4元/千瓦時封頂。
“以一家企業(yè)情況來看，如果有1到2兆瓦可調(diào)負荷，一年收入可能不足10萬元，可能僅僅覆蓋負荷接入虛擬電廠的成本。”周鋒說。
針對虛擬電廠，深圳市2023年補貼450萬元，2024年曾公布的預(yù)計補貼額為1400萬元，深圳目前約有60家虛擬電廠運營商，每家運營商獲得的補貼收益比較有限。
另外，虛擬電廠參與需求響應(yīng)具有較大的不確定性。“保供需求由電力供需缺口決定。保供需求主要出現(xiàn)在迎峰度夏、度冬時段。以2024年為例，長三角地區(qū)并未出現(xiàn)明顯電力供應(yīng)缺口，江蘇這樣的負荷大省只啟動了一天的需求響應(yīng)。可見保供需求并不穩(wěn)定，虛擬電廠難以通過參與需求響應(yīng)獲得常態(tài)化收益。”周鋒表示。
一些省份已經(jīng)設(shè)置容量補貼，也就是如果用戶申報需求響應(yīng)，哪怕需求響應(yīng)最終并未啟動，也會給予該用戶一定補貼。但是容量補貼金額極為有限，以浙江為例，2023年6—9月和12月，也就是傳統(tǒng)意義上的迎峰度夏、度冬期間，并未啟動需求響應(yīng)，而上述月份容量補貼約1447萬元，用戶單月獲得的補貼金額至多不過上萬元。
張強坦言，如果虛擬電廠只依靠參與需求響應(yīng)獲得收益，可能一年下來也沒有多少收益。
因此目前參與需求響應(yīng)獲利較好的并非高耗能企業(yè)，而是充換電站、儲能電站等，以及具備較好儲能能力的樓宇、企業(yè)等，其除去參與需求響應(yīng)，同時可以利用峰谷電價套利，獲取不止一份收益。這也是為什么虛擬電廠運營商通常聯(lián)合儲能供應(yīng)商，鼓勵用戶安裝用戶側(cè)儲能提升調(diào)節(jié)能力。
而且哪怕是在保供需求出現(xiàn)時，目前虛擬電廠相比其他可調(diào)節(jié)資源也可能并不占據(jù)優(yōu)勢。
“新建一個百萬千瓦級煤電機組，需要30億—40億元，相比之下，新建一個調(diào)節(jié)能力與之相當(dāng)?shù)奶摂M電廠，投資要小得多，但是關(guān)鍵在于新建虛擬電廠的調(diào)節(jié)或者備用成本能否有效疏導(dǎo)�！敝茕h表示，煤電機組對于地方GDP的貢獻，以及較低的調(diào)度難度，都讓煤電機組成為保供時的第一選擇�！懊鎸﹄娏θ笨�，建議未來省級電力市場能給予虛擬電廠等新型主體更多參與空間、更優(yōu)先的調(diào)度順位。”
周勤表示，對于電力系統(tǒng)的電力平衡，如果沒有市場，完全依靠電網(wǎng)調(diào)度，在調(diào)與不調(diào)之間有其原則。從電網(wǎng)調(diào)度的角度來看，需求響應(yīng)本質(zhì)是減負荷，但是在能夠調(diào)度供給側(cè)的情況下，不會優(yōu)先減負荷。
對于目前虛擬電廠在電網(wǎng)調(diào)度中所處的序列，有業(yè)內(nèi)人士表示，不同的省調(diào)有不同的想法，比如深圳虛擬電廠管理中心歸調(diào)度部門管理，為支持虛擬電廠發(fā)展，外加深圳可調(diào)資源相對有限，因此在調(diào)度時會更多考慮虛擬電廠。“但是從調(diào)度效率與難度角度考慮，調(diào)度煤電、獨立儲能電站等資源要比調(diào)度聚合用戶側(cè)資源的虛擬電廠更容易。比如調(diào)度煤電，一通電話就可以實現(xiàn)，但是在虛擬電廠被調(diào)度后，其執(zhí)行情況的確認比傳統(tǒng)電源復(fù)雜。因此從同臺競爭的角度來看，虛擬電廠并不具備優(yōu)勢�！�
張永平坦言：“如何把虛擬電廠收益的蛋糕做大，讓參與方獲得相應(yīng)收益，也就是跑通商業(yè)模式，這是虛擬電廠面臨的核心問題�！�
“公眾對于虛擬電廠概念的關(guān)注因保供而起，但是如果虛擬電廠運營商只是參與保供，那么商業(yè)模式難以閉環(huán)�！敝茕h表示，指導(dǎo)意見的出臺正值《關(guān)于深化新能源上網(wǎng)電價市場化改革 促進新能源高質(zhì)量發(fā)展的通知》出臺，電力市場化改革向前邁進之時，因此指導(dǎo)意見希望引導(dǎo)虛擬電廠運營商通過參與電力市場獲得收益。
“各方已經(jīng)意識到參與市場交易才是虛擬電廠比較合適的形態(tài)�！别堃嗳徽J為，虛擬電廠從需求響應(yīng)型過渡到市場型已是必然。
向電力市場要收益
當(dāng)前，虛擬電廠運營商為了獲得更好的用戶黏性，往往還會為用戶提供能源管理、售電代理等服務(wù)，虛擬電廠只是用戶可選服務(wù)之一。
張強向記者表示，不能單純以虛擬電廠運營商的身份與用戶接觸�！肮疽环矫嫱ㄟ^參與政府主導(dǎo)的項目接入更多企業(yè)資源，另一方面更多以綜合能源服務(wù)商的身份接觸用戶，比如幫助企業(yè)搭建能源和碳排放管理數(shù)字化平臺、挖掘企業(yè)節(jié)能降費空間等，在此基礎(chǔ)上不斷聚合用戶資源，等待電力市場成熟后通過虛擬電廠幫助企業(yè)未來參與電力現(xiàn)貨市場交易，再疊加一層收益。目前如果只是單純提供虛擬電廠服務(wù)，企業(yè)幾乎沒有接受的可能。”
他認為，運營商需要提供多元服務(wù)，獲得多元收益，從而在電力市場機制尚未成熟時“活得更好”。
在歐美等成熟的電力市場中，虛擬電廠已完全實現(xiàn)商業(yè)化，主要從電力現(xiàn)貨市場中獲益。以德國為例，據(jù)伍珀塔爾研究所預(yù)測，德國的能源聚合市場和靈活性市場規(guī)模約為75吉瓦，這一數(shù)字預(yù)計到2030年將會翻一番。虛擬電廠目前主要活躍在德國的日前、日間市場，二次和三次備用市場，尤其是日間市場。
與歐美情況不同，國內(nèi)虛擬電廠誕生在電力市場尚未成熟之時。
周勤表示：“其實企業(yè)對于價格信號很敏感，此前一些地區(qū)實施分時電價的效果就很明顯，企業(yè)會將生產(chǎn)計劃安排在低電價時段。企業(yè)只要接收到價格信號，并且擁有可調(diào)節(jié)負荷，便會有參與的積極性。”
電力市場是傳遞價格信號的關(guān)鍵。但是目前多地電力現(xiàn)貨市場建設(shè)還在進行中，用戶普遍未能“既報量又報價”地參與現(xiàn)貨市場，只能作為價格接受者，沒有直接的價格競爭話語權(quán)，電網(wǎng)作為中介機構(gòu)仍是市場主要買方。
目前國內(nèi)只有山西、山東等少量已經(jīng)開設(shè)電力現(xiàn)貨市場的省份，允許虛擬電廠常態(tài)化參與電力現(xiàn)貨市場，比如在山西，虛擬電廠一年有三分之一到三分之二的時間可以參與電力現(xiàn)貨市場�！皩τ谝恍┮呀�(jīng)開設(shè)電力現(xiàn)貨市場的省份，往往將虛擬電廠分為兩類：一類是負荷型虛擬電廠，聚合各種負荷資源，通過對其柔性調(diào)節(jié)參與市場；另外一類就是電源型虛擬電廠，聚合體量較小的分布式電源參與市場。對于這兩類虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨市場，都會提出相關(guān)技術(shù)要求，比如調(diào)節(jié)容量、連續(xù)響應(yīng)時長下限等，再比如參與調(diào)頻市場的主體，除去對調(diào)節(jié)容量、響應(yīng)時間有要求外，還會對調(diào)節(jié)速率提出要求，一般而言每分鐘不低于調(diào)節(jié)容量的1%—3%�！敝茕h表示。
虛擬電廠參與電力現(xiàn)貨市場的情況也取決于當(dāng)?shù)仉娏κ袌鍪窍鞣孱愂袌�，還是填谷類市場，比如山西屬于填谷類市場，而像尚未開放電力現(xiàn)貨市場的長三角地區(qū)便屬于削峰類市場。這兩種類型的電力市場對于虛擬電廠的需求也不盡相同。對于填谷類市場，本地負荷較小，新能源發(fā)電量較大，也容易形成較大電價差，對于虛擬電廠填谷的需求更加旺盛。張強告訴記者，近年華工新能源在山西運營的虛擬電廠每年進行近100次削峰填谷業(yè)務(wù)。
周鋒認為，當(dāng)前最主要的還是完善電力市場機制，沒有開設(shè)電力現(xiàn)貨市場的省份盡快開設(shè)，并且允許像虛擬電廠這樣的新型主體參與。去年11月，浙江電力交易中心印發(fā)《浙江電力現(xiàn)貨市場運行方案(征求意見稿)》，指出將適時探索引入電網(wǎng)側(cè)儲能、虛擬電廠等新型主體參與現(xiàn)貨市場交易。從培育新型主體的角度，各省會因地制宜采用差異化設(shè)計，從不報量不報價到報量報價，同時，也希望推動虛擬電廠容量補貼或電價機制，促進其規(guī)模化、常態(tài)化發(fā)展。
張強認為，目前正處在市場培育階段，只有當(dāng)更多虛擬電廠運營商具備更多調(diào)節(jié)能力之后，相關(guān)市場才會陸續(xù)開放。因此，虛擬電廠運營商能力的建設(shè)同樣重要。
虛擬電廠需要構(gòu)建源荷互動的能力，比如在用電高峰期降低用電量，要實現(xiàn)這點，一方面取決于技術(shù)能力，另一方面就是運營商是否擁有聚合更多資源的能力，聚合100家企業(yè)和聚合1萬家企業(yè)所擁有的調(diào)節(jié)能力不可同日而語�！暗枪ど虡I(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)不同，經(jīng)營情況不同，需要針對每家企業(yè)建立調(diào)節(jié)模型，通過算法優(yōu)化告訴企業(yè)哪些設(shè)備在哪些時段可以調(diào)節(jié)多少資源，其實目前大部分虛擬電廠運營商不具備這樣的能力�！睆垙娬f。
他告訴記者，目前一些虛擬電廠運營商只是完成注冊，與電力調(diào)度自動化系統(tǒng)對接，其可能沒有參與過需求響應(yīng)，比如如何幫助用戶確認可調(diào)節(jié)負荷，如何與調(diào)度認定調(diào)節(jié)結(jié)果，如何與用戶分享收益等流程可能都沒有經(jīng)歷過。
有業(yè)內(nèi)人士告訴記者，此前申請成為虛擬電廠運營商的門檻相對較低，一些持有一兩座儲能電站的主體也能申請成為虛擬電廠運營商，專業(yè)能力參差不齊，從而導(dǎo)致省級電力市場對虛擬電廠主體的開放不可能一蹴而就。
周鋒認為，此次國家層面的政策出臺也是希望各省能結(jié)合本地實際制定發(fā)展方案，加快培育虛擬電廠運營商在內(nèi)的相關(guān)主體，持續(xù)提升虛擬電廠建設(shè)運行管理水平。只有相關(guān)主體發(fā)展成熟且運行管理水平切實提高，才能真正發(fā)揮虛擬電廠在聚合分散電力資源、增強靈活調(diào)節(jié)能力、減小供電缺口、促進新能源消納等場景下的關(guān)鍵作用。