俞庆
来源:鱼眼看电改
欧洲和美国虚拟电厂发展的原生动力分析
分析欧洲和北美的虚拟电厂发展路径和发展动力,发现有较为明显的差异:
欧洲虚拟电厂的发展是以“电力市场化+“高比例风光可再生能源”为特征,以分布式光伏入市交易为动力,更强调市场价格信号对电力需求调节,形成了以NK为代表的一批分布式发电集中交易+负荷参与灵活性调节服务的虚拟电厂。
而美国的虚拟电厂,更多的是受到能源安全政策的影响,以90年代初期的“需求侧响应”为基准,逐步发展出负荷侧资源聚合参与需求响应,并与市场逐步融合,形成“需求响应补贴+容量市场+部分辅助服务市场”的发展路径,而且受制于不同州县的电力市场放开程度,在“发配售一体化”的低水平市场上盈利模式可能受限于需求响应为主。
中国虚拟电厂发展路径不同于欧美
中国虚拟电厂的发展,一方面是每个省的电源结构不同,尤其是风光新能源的装机容量和发电量占比差异较大,导致短期市场价格变化率不同,所以对负荷侧资源的调节能力需求不同,这也是发改能源【2025】357号文中强调“因地制宜”原则的原因之一。
另一方面,中国虚拟电厂发展,一则受到美国“需求响应”的负荷侧资源管理思维影响,最早从90年代中后期开始,逐步形成了省-市两级的需求响应管理体系和补贴路径;二则同时参考欧洲电力市场化、欧洲统一电力市场、基于高比例风光新能源的市场化交易机制确立等的成功经验,探索负荷侧分散式资源集中参与中国电力市场化的路径。
中国虚拟电厂发展阶段划分
在此种情况下,我们可以从市场机制形成和市场参与者两个维度,对中国虚拟电厂的发展路径进行阶段的一种可能的划分:
从市场机制形成来说,非市场化的补贴模式,还是通过市场竞价确定补贴价格的“半市场化模式”,抑或是直接通过市场形成价格并撮合买卖双方的市场模式。
从市场参与者来说,主要看市场的包容程度,即买、卖、中介三方的数量和定位,尤其是考察电网公司与市场的关系。市场化程度越高的地方,市场本身越独立,电网公司越是市场的参与者。比如在成熟电力市场中,电网公司(比如输电网运营商TSO、配电网运营商DSO)一般是辅助服务的采购方。

阶段一,电网公司建设的用户邀约需求响应型虚拟电厂
省级电网公司最早在90年代中后期开始,建设需求响应管理平台,之后逐渐延展到用电信息采集系统平台(简称用采系统),形成了居民集抄+大用户负控集抄+需求响应三合一的用采系统。
从建设层级来看,2000~2020年,各省的用电信息采集系统,都逐步从地市层面,集中到了省-总部层面,基本形成了以省为单位的大系统。
2020年以后,基于上述用采系统,拓展出虚拟电厂应用的功能。
对一些省级电网公司来说,这个阶段的虚拟电厂是原有用采系统的一个功能模块,把负荷侧可调节资源以虚拟电厂的名义进行聚合,并拓展部分表后的负荷资源直接计量和控制。
在这个阶段,虚拟电厂平台建设成本(包含现场硬件投资)由电网公司承担,运营和补贴发放由电网公司负责,补贴资金的来自地方政府,直接动员电力用户参与并获得补贴。
所以某种意义上这是电网公司自己建设,用户直接参与的,需求响应业务驱动的虚拟电厂。
由于是在以省为单位的用电信息采集系统基础上发展的,所以基本上也是以省为单位建设,以市为单位进行补贴和响应的业务模式。
阶段二,聚合商邀约需求响应型的虚拟电厂
2020年之后,一方面是某些时段、某些地市出现了较为严重的缺电和限电(比如2022年夏季四川和成都的限电),对地方的电力保供管理能力提出了新的需求,推动地市政府和地市供电公司设立地市负荷管理中心,建设地市级虚拟电厂的建设。
另一方面是,由于负荷侧资源的表后特性,特别是与用户的生产生活用电行为密切相关,电网公司在表后业务的动员能力存在一定不足,所以需要发动更多中间商(比如负荷聚合商、售电公司)参与用户资源的动员。
大致在2022年以后,出现了省-地两级虚拟电厂,尤其是地市单独建设的虚拟电厂平台,并且开放第三方接入和参与。
从市场模式上看,依然是需求响应+补贴,建设方一般也是电力公司,但可能是地市电力公司,比如深圳供电局与深圳市政府,以深圳市负荷管理中心名义建设的深圳市虚拟电厂。
从市场参与者来看,鼓励各类负荷集成商参与,与用户分享补贴。
阶段三,市场化初期阶段的虚拟电厂
如果说阶段一、阶段二是需求响应业务驱动,主要以解决用电缺口时段的负荷侧“削峰”为主要目标,兼顾“填谷”。
那么阶段三的虚拟电厂业务,在上述目标之上,又增加了很多类似欧洲的特色,比如解决分布式光伏的集中入市交易问题,形成电源型虚拟电厂;解决负荷侧灵活性入市交易问题,形成负荷型虚拟电厂参与短期/现货市场问题;解决工商业储能和部分秒级响应负荷参与辅助服务市场的问题等。
也就是解决“入市”问题。
这个问题的答案,需要和阶段一、二所形成的业务模式、技术模式、发展路径进行融合,不可能完全重起炉灶。
所以发改能源【2025】357号文(及其各省细则)明确了不同的入市路径,既可以通过已经建好的“省级”虚拟电厂平台参与市场并获得需求响应补贴,该平台升级为与市场主体、交易中心和调度中心接轨的“新型电力负荷管理系统”。
也可以直接接入调度AGC/AVC/EMS系统并参与辅助服务市场交易。
在这个阶段,路径的探索就显得非常重要,既要结合需求响应和电能量短期市场,又要考虑电源型虚拟电厂和负荷型虚拟电厂如何参与市场;还要平衡好地市-省-区域-总部各级的政府-市场-电网关系;更要平衡好批发侧市场政策和零售侧政策(比如分时电价调整与需求响应、电力市场的关系)。
所以一是各省政策的特色不同,路径不同;二是不同的虚拟电厂政策背后的主导方、协调方、参与方不同,所形成政策文件基调、特色、差异不同;三是政策和市场随时会发生调整,某个政策的调整可能会对某些企业单一的业务模式造成重大影响,比如过去依赖某一政策形成的盈利模式一夜之间就会消失。
阶段四,市场化成熟阶段的虚拟电厂
随着市场化的深入,市场边界、规则、监管、信息都逐渐清晰化、透明化、固定化,各方的利益更多的通过市场和价格进行博弈,这时虚拟电厂参与市场的路径、产品、价格、盈利模式都逐步成熟。
成熟的市场带来更多的专业分工,也带来更多创新的机会和挑战。
期待越来越好。
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