虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點業(yè)態(tài)，在新型能源體系構建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中具有重要價值，國網能源研究院立足國家戰(zhàn)略部署，瞄準研究前沿，成立“虛擬電廠攻關研究團隊”，梳理國內外相關情況，就發(fā)展前景、核心技術、商業(yè)模式等關鍵問題思考總結，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實現(xiàn)健康快速發(fā)展。
——國網能源研究院原副院長 蔣莉萍
虛擬電廠建設
“雷聲大，雨點小”
新型電力系統(tǒng)建設背景下新能源蓬勃發(fā)展，負荷側尖峰負荷持續(xù)增大，發(fā)電和用電需求愈發(fā)難以匹配。在此背景下，虛擬電廠受到越來越多的關注，尤其是今年全國多地電力供應緊張，虛擬電廠概念持續(xù)火爆，能源主管部門認為虛擬電廠是挖掘系統(tǒng)調節(jié)能力、保障電力安全供應的重要方式，電網企業(yè)認為虛擬電廠可以平抑負荷曲線，有利于電網運行，能源服務商認為虛擬電廠是新模式、新業(yè)態(tài)，需要提前布局。
回顧虛擬電廠發(fā)展歷史不難發(fā)現(xiàn)，虛擬電廠并非新概念，其提出時間可追溯至1997年，國外虛擬電廠在政策法規(guī)、市場機制、技術手段等方面也相對成熟完善。我國在《2030年前碳達峰行動方案》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》等多個綜合性政策從不同方面提出要引導虛擬電廠等多種資源參與系統(tǒng)調節(jié)。廣東、山東、山西等省份也出臺了虛擬電廠專項文件或在需求響應政策文件中對虛擬電廠提出了要求。
相比于虛擬電廠概念的火爆，利好政策頻出，虛擬電廠建設則略顯冷清。截至目前，僅河北、上海、山東、浙江、河南等省份開展了試點建設，總容量僅300萬千瓦。多數(shù)虛擬電廠僅以邀約、投標等方式參與政策性需求響應，盈利來源依賴于政府部門的專項費用補貼。僅冀北、河北、山東虛擬電廠間歇性參與當?shù)卣{峰輔助服務市場，市場規(guī)模相對較小。究其原因，是虛擬電廠的盈利能力存在較大不確定性，而盈利能力的關鍵之一在于虛擬電廠參與電力市場機制。
表1 我國虛擬電廠規(guī)模及參與市場情況
(國家電網經營區(qū))
虛擬電廠參與市場面臨的問題
中發(fā)9號文發(fā)布以來，我國電力市場化改革深入推進。已初步形成在空間范圍上覆蓋省間、省內，在時間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內的中長期交易及日前、日內現(xiàn)貨交易，在交易標的上覆蓋電能量、輔助服務、合同、可再生能源消納權重等交易品種的全市場體系結構。中長期市場方面，包括中長期雙邊交易、月度集中交易、省間外送交易、合同轉讓交易等?，F(xiàn)貨市場方面，第一批八個省級現(xiàn)貨市場開展試運行、第二批六個現(xiàn)貨市場試點已開展模擬試運行;省間現(xiàn)貨市場已啟動運行。輔助服務市場方面，我國已初步形成以調峰、調頻、備用等交易品種為核心的區(qū)域、省級輔助服務市場體系。
年初，國家發(fā)改委印發(fā)《關于加快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》，提出：“引導用戶側可調負荷資源、儲能、分布式能源、新能源汽車等新型市場主體參與市場交易，充分激發(fā)和釋放用戶側靈活調節(jié)能力”。近期，國家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則(征求意見稿)》，提出“推動儲能、分布式發(fā)電、負荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網等新興市場主體參與交易。”隨著我國電力市場化建設深入推進，市場成為資源配置主要手段，虛擬電廠能否“搭乘”市場的快車，將成為虛擬電廠推廣的關鍵。從目前來看，虛擬電廠想要進入市場并盈利還面臨以下幾個難題。
一是虛擬電廠的市場定位和市場準入標準不明確。在市場定位方面，由于虛擬電廠聚合資源的多元性，通常有發(fā)電企業(yè)、售電公司、電力用戶等多重市場定位，不同的市場定位決定了其參與市場的類型、策略，享受的權利義務完全不同。在市場準入方面，國家能源局已于2021年底頒布新版“兩個細則”，明確將虛擬電廠作為一類并網主體和輔助服務市場參與主體，但各地針對虛擬電廠準入輔助服務市場規(guī)則仍不完善，虛擬電廠在容量規(guī)模、響應時間等方面尚缺乏統(tǒng)一標準。
二是電力市場對各類新興主體的接納程度不夠。我國目前雖然已開展現(xiàn)貨市場試點，基本建立省間+省內的兩級市場架構，建立中長期+現(xiàn)貨的電能量市場和輔助服務的市場，但其可參與主體中，虛擬電廠等新興市場主體可參與性較為有限，目前虛擬電廠僅參與調峰輔助服務市場。由于虛擬電廠具有發(fā)電、負荷兩種特性，多數(shù)省份現(xiàn)貨市場為發(fā)電側單邊市場，虛擬電廠無法參與或只能以價格接受者參與，無法體現(xiàn)虛擬電廠靈活調節(jié)價值。在參與中長期、容量補償(市場)方面，則缺少相關機制。
三是我國輔助服務市場規(guī)模小、品種少，難以體現(xiàn)虛擬電廠價值。市場規(guī)模方面，我國輔助服務市場總費用約占全社會總電費的1.5%，國際普遍占比在3%。部分國家如英國輔助服務費用占比達10%以上。產品類型方面，我國輔助服務市場交易品種以調峰為主，部分區(qū)域或省份開展調頻和備用輔助服務，缺少電壓支撐、黑啟動、爬坡、調峰容量等輔助服務品種，調頻市場未針對響應速度進一步細分。
關于虛擬電廠參與電力市場
機制設計的思考
差異化明確市場準入標準
虛擬電廠聚合分布式資源、儲能、可調節(jié)負荷等資源，以聚合模式參與中長期、現(xiàn)貨、輔助服務等不同品種交易，均要建立相應的市場準入條件，且準入條件應依據技術指標、經濟關系和具備的能力來設定，不應考慮具體資源的類型。根據響應特性、響應時長、響應速度、響應性能、容量規(guī)模等指標和技術特征分類，差異化明確市場準入標準。
(1)參與中長期市場
市場準入要求：虛擬電廠作為“電力產消者”，需同時滿足各地電力市場運營規(guī)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、財務獨立核算、信用評價合格、能夠獨立承擔民事責任、注冊資金、專業(yè)技術人員數(shù)量和比例要求等。同時，還需與電網企業(yè)簽訂供用電協(xié)議。
技術準入標準：虛擬電廠需具備智能表計，其所聚合的各類分散可調資源主體需要具備精確的電力曲線記錄功能，或虛擬電廠本身關口需具備以上條件;虛擬電廠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)的市場交易信息和調度指令信息。
(2)參與現(xiàn)貨市場
在滿足基本準入條件的基礎上，還需要滿足調節(jié)速率要求、分時計量和具備技術支持系統(tǒng)接入條件等具體要求。一般而言，虛擬電廠聚合后的裝機總容量/總負荷為所聚合的各類分布式電源的有效容量之和，且一般不低于1MW。虛擬電廠還需具備參與現(xiàn)貨市場申報的雙向通訊條件，具備相應的技術支持系統(tǒng)。
(3)參與輔助服務市場
在滿足基本準入條件的基礎上，根據調頻、備用、轉動慣量、爬坡等不同輔助服務交易品種在響應速度、調節(jié)速率、響應時間、響應時長等方面不同的技術要求，嚴格確定虛擬電廠需滿足的技術條件。一般而言，虛擬電廠聚合各類分布式電源后的有效容量不少于5MW，且靈活調節(jié)能力不低于1MW，響應速度不低于15分鐘，響應持續(xù)時長不低于1小時。
(4)參與容量市場
在滿足基本準入條件的基礎上，按照統(tǒng)一的容量市場準入要求，統(tǒng)籌考慮虛擬電廠的出力特性、自然資源情況、調節(jié)能力、檢修停機、事故故障等多方面因素對虛擬電廠開展有效容量核定，客觀反映虛擬電廠對電力系統(tǒng)容量的實際貢獻。
分市場類型明確參與路徑
(1)中長期市場
近期，虛擬電廠可視市場建設選擇是否參與中長期市場。一方面虛擬電廠的特點決定了其主要以參與調節(jié)性市場盈利，另一方面，虛擬電廠參與中長期市場相關規(guī)則不完善。
中遠期，虛擬電廠參與中長期電量市場的方式與發(fā)電企業(yè)、大用戶、售電公司等類似，以虛擬電廠為統(tǒng)一的市場主體參與電力中長期交易包括年度、月度、多日等各時間尺度和雙邊協(xié)商、集中交易等各類中長期交易品種。在中長期交易中需按照國家政策要求和中長期市場規(guī)則，明確交易價格、交易曲線、統(tǒng)一結算點、偏差處理等基本信息。
(2)現(xiàn)貨市場
近期，虛擬電廠可視市場建設等情況選擇是否參與現(xiàn)貨市場。原因是虛擬電廠兼具發(fā)電商、電力用戶雙重屬性。近期，用戶側參與現(xiàn)貨市場機制不健全，僅甘肅部分電力用戶可報量報價參與現(xiàn)貨市場。
中遠期，隨著用戶側參與現(xiàn)貨市場機制完善，虛擬電廠作為統(tǒng)一的市場主體參與電力現(xiàn)貨市場交易，包括日前、日內、實時等各時間尺度的電力現(xiàn)貨市場集中競價。根據現(xiàn)貨市場出清結果，形成日前、日內、實時市場的分時出清價格和出清電量。虛擬電廠作為統(tǒng)一市場主體按照現(xiàn)貨市場規(guī)則和配套細則，承擔偏差結算責任和相關市場運營費用的分攤。
(3)輔助服務市場
近期，虛擬電廠在滿足輔助服務市場技術準入要求的前提下，可參與對應品種的輔助服務市場交易，主要以調峰、調頻備用輔助服務為主。
中遠期，隨著虛擬電廠靈活調節(jié)能力的提升，可進一步拓展和創(chuàng)新虛擬電廠參與輔助服務的交易品種，包括轉動慣量、爬坡等輔助服務新品種。
(4)容量市場(補償)
近期，由于電力市場機制尚不健全，容量補償以固定價格的容量補償機制為主。虛擬電廠按照能源主管部門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，可按照固定容量補償價格獲得對應的容量補償費用;若有效容量小于0時，虛擬電廠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，隨著容量市場機制的建立健全，虛擬電廠基于核定的有效容量參與容量市場競拍。
持續(xù)完善輔助服務市場
一是創(chuàng)新輔助服務品種，充分體現(xiàn)調節(jié)性資源價值。隨著新能源比例的不斷提升，各國電力市場正在積極探索引入爬坡類產品、系統(tǒng)慣性、快速調頻等新型輔助服務交易品種，滿足系統(tǒng)中對于具有快速爬坡能力、調節(jié)性能良好的電源需求，充分體現(xiàn)調節(jié)性資源的價值。
二是擴大輔助服務市場主體參與范圍，降低新興市場主體參與門檻。隨著新型電力系統(tǒng)建設，虛擬電廠等新興市場主體不斷涌現(xiàn)，為進一步挖掘電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力，應進一步降低和明確各類輔助服務的技術門檻，將新興市場主體納入參與范圍，為新興市場主體廣泛參與輔助服務市場奠定堅實基礎。
三是因地制宜推動輔助服務市場建設并加強與現(xiàn)貨市場的統(tǒng)籌銜接。隨著我國電力現(xiàn)貨市場建設，因地制宜的設計輔助服務市場機制，并通過單獨出清或聯(lián)合出清的方式實現(xiàn)與電力現(xiàn)貨市場的銜接，有效激發(fā)靈活性調節(jié)資源參與輔助服務市場的意愿。
結語
隨著我國電力市場化改革深入推進，推動虛擬電廠參與電力市場不僅是完善我國電力市場體系的重要途徑，也是虛擬電廠未來發(fā)展的關鍵。推動虛擬電廠參與市場需在市場定位、準入、參與市場類型等方面予以明確，結合虛擬電廠的聚合特性優(yōu)化完善各類細分市場的交易機制并推動虛擬電廠以靈活方式參與各類市場化交易，充分激發(fā)虛擬電廠的自身活力創(chuàng)新商業(yè)模式，促進虛擬電廠的廣泛運用和實踐。
