中國儲能網(wǎng)訊：在“雙碳”目標背景下，隨著新型電力系統(tǒng)建設推進，一方面，波動性和間歇性較強的風光發(fā)電在電源結構中的比例持續(xù)增長，供給側隨機性日益凸顯；另一方面，隨著終端電氣化水平提升與新型負荷不斷涌現(xiàn)，需求側隨機性愈發(fā)顯著。新型電力系統(tǒng)的“雙隨機”特征為電力保供工作、系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行等帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。
作為一種廣泛聚合與調控需求側多元資源的技術，虛擬電廠可顯著提升電力系統(tǒng)的靈活性與調節(jié)能力，進而有效應對“雙隨機”帶來的諸多挑戰(zhàn)，為“能源三角”問題破解和新型電力系統(tǒng)建設提供重要解決方案。
虛擬電廠助力新型電力系統(tǒng)建設
虛擬電廠助力新型電力系統(tǒng)安全可靠運行。虛擬電廠可降低大規(guī)模波動性的可再生能源并網(wǎng)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的沖擊。虛擬電廠通過對分布式能源、多元負荷資源的整合和優(yōu)化控制，形成了一種風險對沖資源，可根據(jù)電網(wǎng)安全運行需求，以調峰服務、調頻服務、需求響應等形式靈活參與電力系統(tǒng)資源配置，有效強化電力需求側與供給側的協(xié)同互動，顯著提升電力系統(tǒng)平衡能力與動態(tài)調節(jié)能力，進而有效應對可再生能源出力波動性帶來的安全運行風險。
虛擬電廠助力新型電力系統(tǒng)清潔環(huán)保運行。虛擬電廠可提升可再生能源的消納水平。一方面，虛擬電廠可發(fā)掘可控負荷、可中斷負荷、電動汽車、儲能等資源追蹤可再生能源的潛力，通過引導需求側資源外部特性與供給側可再生能源出力曲線趨同，促進可再生能源電力的規(guī)?；{；另一方面，建設虛擬電廠可針對分布式可再生能源設備的接入、通信、控制及優(yōu)化運行形成標準化體系與方案，進而實現(xiàn)對配網(wǎng)側分布式資源有序管理，提升分布式資源接入電網(wǎng)的友好性，為分布式可再生能源消納提供重要支撐。
虛擬電廠助力新型電力系統(tǒng)經(jīng)濟高效運行。虛擬電廠可提升系統(tǒng)運行經(jīng)濟性。一方面，虛擬電廠可在考慮電網(wǎng)、聚合商、用戶等主體利益訴求的前提下，通過激勵措施、市場交易等多樣化方案，充分發(fā)掘既有資源參與系統(tǒng)靈活調節(jié)的潛力與積極性，與深度調峰改造、增加發(fā)電裝機容量及配套電網(wǎng)建設等方法相比，技術經(jīng)濟效果更好；另一方面，虛擬電廠可突破物理地域的限制，通過層級化管理架構實現(xiàn)對不同節(jié)點和電壓等級的分散資源的聚合和控制，解決從日級到毫秒級的多時間尺度運行控制問題，實現(xiàn)大范圍時空域內的資源優(yōu)化配置，有效提升綜合化效益。
如何加速虛擬電廠規(guī)?；l(fā)展
虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀
截至目前，我國上海、河北張家口、廣東深圳等地已先后落地虛擬電廠示范工程，并且國家能源局通過印發(fā)《上海電力調峰輔助服務市場運營規(guī)則》《第三方獨立主體參與華北電力調峰輔助服務市場規(guī)則》等政策，加速推動虛擬電廠由邀約模式向市場化交易模式轉型，但總體上看，現(xiàn)階段我國虛擬電廠的發(fā)展還存在以下四方面的局限。
市場化程度有限，不利于充分發(fā)掘虛擬電廠作為重要需求側資源的靈活調節(jié)潛力。從價格機制看，現(xiàn)階段對虛擬電廠參與輔助服務市場的報價遞增單位和報價上限有著相應限制，導致難以充分發(fā)揮價格的杠桿作用，難以調動虛擬電廠參與市場交易的積極性；從競爭態(tài)勢看，部分區(qū)域實行虛擬電廠與深度調峰分別出清的模式，這在一定程度上隔離了虛擬電廠與其他市場主體的競爭，不利于“三公”市場建設和虛擬電廠靈活調節(jié)潛力的發(fā)掘。
市場組織范圍有限，不利于虛擬電廠資源優(yōu)化配置水平提升?，F(xiàn)階段虛擬電廠參與輔助服務市場交易的模式未能兼顧時間和空間兩個維度，省間市場和省內市場之間、日前市場和日內市場之間未能形成協(xié)調的銜接機制，進而導致難以發(fā)揮不同時空市場的互補互濟潛力，限制了虛擬電廠資源在更大的時空范圍參與優(yōu)化配置。
市場出清機制單一，不利于體現(xiàn)虛擬電廠服務的綜合化效益?，F(xiàn)階段輔助服務市場交易主要由相應調度機構組織，遵循以電網(wǎng)公司購買調峰、調頻輔助服務的成本最小化為原則和目標進行市場出清。隨著“雙碳”目標下碳約束日益趨緊以及電力市場改革不斷深化，單一的以電網(wǎng)經(jīng)濟成本最小化的出清方式難以體現(xiàn)虛擬電廠輔助服務在清潔能源消納提升、碳排放降低等方面的環(huán)境效益。
市場買方主體單一化，不利于虛擬電廠服務的價值發(fā)現(xiàn)與商品屬性還原。隨著電力市場改革推進，輔助服務市場逐步放寬了對虛擬電廠的準入門檻，但縱觀上海市場、華北市場等可以看出，現(xiàn)階段電網(wǎng)公司仍然是輔助服務市場中的主要買方，輔助市場所具備的買方主體單一化特征勢必對還原虛擬電廠服務的商品屬性、發(fā)掘虛擬電廠調峰潛力產生負面影響。特別要指出的是，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《關于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，為電源側可再生發(fā)電企業(yè)作為買方主體進入輔助服務市場提供了有利的政策環(huán)境，使破除輔助服務市場買方主體單一化成為了可能。
多措并舉助力虛擬電廠提速
為進一步發(fā)揮虛擬電廠對新型電力系統(tǒng)建設的支撐作用，需要從頂層框架、市場機制、數(shù)字技術和商業(yè)模式4方面加速虛擬電廠規(guī)?；l(fā)展。
從頂層框架看，建議加快制定與完善虛擬電廠建設與發(fā)展指導意見。立足我國能源電力工業(yè)轉型進程及系統(tǒng)發(fā)展水平，結合相關技術發(fā)展趨勢，從聚合類型、聚合模式、物理參數(shù)、信息化水平等維度明確虛擬電廠相關標準規(guī)范與技術體系，加快虛擬電廠發(fā)展規(guī)劃編制工作，分地區(qū)、分階段明確虛擬電廠發(fā)展重點，根據(jù)市場需求完善進入與退出機制，推動我國虛擬電廠實現(xiàn)規(guī)模化、產業(yè)化和有序化發(fā)展。
從市場機制看，建議依托市場這只“看不見的手”激發(fā)虛擬電廠發(fā)展活力。在起步階段，應注重對虛擬電廠市場主體的培育，通過出臺相應政策鼓勵需求側商業(yè)模式與業(yè)態(tài)創(chuàng)新，鼓勵廣泛聚合多元負荷、儲能設施、分布式能源等需求側資源打造虛擬電廠，并積極探索虛擬電廠與電力市場之間、以及虛擬電廠內部多元主體之間的互動機制，不斷擴大市場主體范圍、完善交易品種，推動市場朝著開放、靈活、公平方向逐步演進；在成熟階段，應注重還原虛擬電廠調峰、調頻等輔助服務的商品屬性，通過完善調峰產品市場化交易規(guī)則，設立有效的競價機制，推動調峰產品交易市場的擴大，激發(fā)虛擬電廠參與調峰產品市場化競價交易的積極性，加速虛擬電廠由起步階段的價格接受者向市場競爭者轉型。同時，遵循“誰受益，誰承擔”原則，推動新能源電力企業(yè)等主體參與市場購買虛擬電廠調峰調頻輔助服務產品，進一步提升新能源電力并網(wǎng)規(guī)模與消納水平；在資源配置擴大化階段，應注重建立省間、省內協(xié)調運作的市場機制，充分發(fā)揮省間資源協(xié)調互補特性，推動虛擬電廠融入全國統(tǒng)一市場架構，實現(xiàn)在更大時空范圍內參與資源的優(yōu)化配置。
從數(shù)字技術看，建議加速數(shù)字化轉型進程，推動先進數(shù)字技術在虛擬電廠領域的創(chuàng)新應用。深化“云大物移智鏈”等先進信息技術與虛擬電廠的融合，推動智慧綜合管理平臺建設，有效覆蓋用戶接入與審核、報量保價、在線優(yōu)化與出清、自動化簽約、執(zhí)行結果溯源與結算等環(huán)節(jié)，促進能源信息流動和開放共享，實現(xiàn)虛擬電廠的聚合用戶管理、系統(tǒng)狀態(tài)感知、運營策略動態(tài)優(yōu)化、指令實時下發(fā)等功能，為打造可觀、可控、可靠的虛擬電廠提供重要支撐。
從商業(yè)模式看，建議加速虛擬電廠商業(yè)模式創(chuàng)新，推動多元化投融資體制機制建設。制定促進虛擬電廠產業(yè)發(fā)展的金融、投資、財稅等綜合性政策，穩(wěn)步拓寬虛擬電廠投融資渠道，有序引入多元化資本，建立直接融資與間接融資互為補充的融資模式，鼓勵各方資源以多樣化途徑參與到虛擬電廠建設與發(fā)展的過程中，為虛擬電廠業(yè)態(tài)培育提供良好環(huán)境與重要動能。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2022年9期，作者曾鳴、許彥斌、王雨晴供職于華北電力大學能源互聯(lián)網(wǎng)研究中心
