中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
一、起源：1997年，歐洲
20世紀(jì)90年代，歐洲研究機(jī)構(gòu)開始探索將分布式能源進(jìn)行集中管理和優(yōu)化的可能性，1997 年，經(jīng)濟(jì)學(xué)家西蒙?阿韋布赫（Shimon Awerbuch）博士首次提出虛擬電廠相關(guān)概念（virtual utility），他在《虛擬公共設(shè)施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及競(jìng)爭(zhēng)力》一書中將其定義為：
“受市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立實(shí)體間靈活合作，且能夠?yàn)橄M(fèi)者提供所需的高效電能服務(wù)而不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)?！?
主張創(chuàng)建小型系統(tǒng)以利用分布式能源資源（DERs）的優(yōu)勢(shì)。
20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，歐洲逐漸開始在實(shí)驗(yàn)室開展虛擬電廠研究，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證虛擬電廠在提高能源利用效率、減少排放等方面的潛力。
二、虛擬電廠的發(fā)展階段
（一）邀約型階段
在這個(gè)階段，由于沒(méi)有電力市場(chǎng)，虛擬電廠的發(fā)展主要依賴政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)的牽頭組織。聚合商將分布式能源、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)等資源整合起來(lái)，完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。
（二）市場(chǎng)型階段
在這個(gè)階段，聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式參與市場(chǎng)獲得收益，包括在電能現(xiàn)貨市場(chǎng)，聚合分布式能源出售電能，以及參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。當(dāng)前包括浙江省交易中心在內(nèi)的平臺(tái)已經(jīng)支持虛擬電廠運(yùn)營(yíng)主體開展注冊(cè)，并申請(qǐng)參與市場(chǎng)。
在市場(chǎng)型階段，邀約型模式仍然存在。
（三）跨空間自主調(diào)度型階段
虛擬電廠形成了 “虛擬電力系統(tǒng)”，既包含可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式能源等基礎(chǔ)資源，也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。例如，特斯拉公司的Autobidder。
三、國(guó)外發(fā)展
（一）2000 年，歐洲：從分布式電源管理到AI
歐洲在 2000 年左右大規(guī)模建設(shè)分布式能源項(xiàng)目，在此背景下虛擬電廠技術(shù)和實(shí)踐快速發(fā)展，歐洲多國(guó)日益興起以中小型分布式發(fā)電管理為主要目標(biāo)的 VPP 研究項(xiàng)目。
2000年，全球首個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目VFCPP誕生，德國(guó)、荷蘭、西班牙等 5 國(guó) 11 家公司共同建設(shè)，項(xiàng)目覆蓋 31 個(gè)居民燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn) (CHP) 系統(tǒng)。
之后，大型項(xiàng)目紛紛落成：
2005年，英、法等 8 國(guó) 20 家機(jī)構(gòu)啟動(dòng)了 FENIX 項(xiàng)目，為接下來(lái)虛擬電廠的設(shè)計(jì)奠定了框架基礎(chǔ)。隨后，丹麥、波蘭、比利時(shí)等國(guó)家也開展了虛擬電廠項(xiàng)目的嘗試，先后在虛擬電廠中引入電動(dòng)汽車充電站平臺(tái)、氧化還原電池、鋰電池、光伏電站、風(fēng)電場(chǎng)、小型水電站等資源，虛擬電廠規(guī)模逐漸擴(kuò)大。
2008 年，西門子開始為德國(guó)公用事業(yè)公司 RWE Deutschland AG 開展虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目。
2009年，Edison項(xiàng)目在丹麥的Bornholm島進(jìn)行，評(píng)估智能管理在電動(dòng)汽車充放電中的影響，以及在高滲透風(fēng)能系統(tǒng)中的項(xiàng)目管理。
2012年，挪威國(guó)家電力公司 Statkraft 在德國(guó)建立了第一個(gè)商業(yè)化虛擬發(fā)電廠，并向英國(guó)提供 1GW 靈活燃?xì)獍l(fā)電，標(biāo)志著歐洲的虛擬電廠產(chǎn)業(yè)全面進(jìn)入商業(yè)化階段。
2013年，德國(guó)Next Kraftwerke 公司研發(fā)的虛擬電廠NextPool 開始為德國(guó) 4 大輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（TSO）提供控制儲(chǔ)備服務(wù)，進(jìn)一步推動(dòng)了虛擬電廠在德國(guó)的發(fā)展。
2024年，虛擬電廠進(jìn)入AI時(shí)代。歐洲虛擬電廠企業(yè) Green Voltis 宣布成功完成天使輪融資，金額近千萬(wàn)美元。此次融資將主要用于 AI 虛擬電廠的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)拓展。
（二）2005年，美國(guó)：從需求響應(yīng)到商業(yè)創(chuàng)新
2005 年，美國(guó)頒發(fā)《能源政策法案》，將需求響應(yīng)上升到國(guó)家發(fā)展層面，逐步建立了完善的需求響應(yīng)管理系統(tǒng)，為美國(guó)虛擬電廠項(xiàng)目在負(fù)荷側(cè)管理領(lǐng)域的落地奠定了基礎(chǔ)。
2016 年，美國(guó)紐約州 Con Edison 公司啟動(dòng)美國(guó)首個(gè)虛擬電廠CEVPP計(jì)劃，項(xiàng)目斥資 1500 萬(wàn)美元為布魯克林和皇后區(qū)的約 300戶家庭配備太陽(yáng)能電池板和鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并接入虛擬電廠。
2017 年至今，美國(guó)佛蒙特州、紐約州、德克薩斯州及加利福尼亞州的公共事業(yè)公司相繼開展虛擬電廠計(jì)劃，邀請(qǐng)負(fù)荷側(cè)業(yè)主參與接入虛擬電廠項(xiàng)目并給予補(bǔ)償費(fèi)用。
2021年，特斯拉開展了虛擬電廠的測(cè)試，成為“跨空間自主調(diào)度型階段”虛擬電廠的典型代表。依托自身的大型儲(chǔ)能系統(tǒng)、家庭光儲(chǔ)一體、電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢(shì)，探索新的商業(yè)模式，在美國(guó)德州落地的Autobidder項(xiàng)目，作為特斯拉新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)的樞紐，可以在車輛、電池、光伏設(shè)備等特斯拉生態(tài)系統(tǒng)、甚至電網(wǎng)中自動(dòng)調(diào)度能源電力，以實(shí)現(xiàn)高效的資源分配和最大的商業(yè)效益。
（三）2011年，日本：示范工程到市場(chǎng)
2011-2014年，日本在橫濱、豐田、京阪奈學(xué)研、北九州建立了四個(gè)智慧能源城市示范工程，開始測(cè)試需求響應(yīng)（DR）技術(shù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
2015年6月，日本政府出臺(tái)“日本再興戰(zhàn)略（2015）”，首次明確提出推廣虛擬電廠（VPP）政策。
2016年4月，《能源革新戰(zhàn)略》進(jìn)一步提出了推動(dòng)VPP技術(shù)開發(fā)的示范項(xiàng)目計(jì)劃（2016-2020），政府補(bǔ)助金額從2016年度的26.5億日元提高到2020年度的70億日元，并計(jì)劃到2020年實(shí)現(xiàn)VPP商業(yè)化目標(biāo)。
2017年，被稱為日本的“DR元年”。4月，日本負(fù)瓦特市場(chǎng)正式啟動(dòng)，DR響應(yīng)電量在電力批發(fā)市場(chǎng)（JEPX）上市交易。
2017-2020年，日本VPP技術(shù)研發(fā)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和成效，包括驗(yàn)證了50兆瓦以上虛擬電廠技術(shù)的可靠性，加快了DR響應(yīng)時(shí)間的技術(shù)開發(fā)，并開發(fā)了電動(dòng)汽車車載蓄電池群的調(diào)控技術(shù)。
2020年，日本啟動(dòng)了容量市場(chǎng)，這一市場(chǎng)將成為DR的主戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)DR資源的基本要求是參與交易的最小單位1000千瓦，響應(yīng)時(shí)間3個(gè)小時(shí)，持續(xù)時(shí)間3個(gè)小時(shí)，每年發(fā)起12次。
2021年，日本計(jì)劃開啟供需調(diào)節(jié)市場(chǎng)，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的調(diào)節(jié)電源公開競(jìng)價(jià)將平移到這一市場(chǎng)，目前正在完善一次、二次和三次調(diào)節(jié)服務(wù)產(chǎn)品的基本要件。
2021、2025、2030年，預(yù)計(jì)VPP/DR收入總額將分別達(dá)到75億、365億和730億日元。
2030年：日本計(jì)劃虛擬電廠裝機(jī)容量達(dá)到37.7GW，VPP/DR投資總和達(dá)730億日元，重點(diǎn)資源集中在住宅、辦公大樓、工廠、商業(yè)設(shè)施、公共事業(yè)和電動(dòng)汽車等六大領(lǐng)域，以“光伏+儲(chǔ)能”為主要形式。
（四）2019年，澳大利亞：虛擬電廠參與市場(chǎng)運(yùn)行
2019年7月，澳大利亞能源市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)中心AEMO發(fā)布了虛擬電廠試點(diǎn)運(yùn)行實(shí)施方案、市場(chǎng)主體準(zhǔn)入條件及注冊(cè)文件，正式啟動(dòng)試點(diǎn)運(yùn)行，并開始受理市場(chǎng)主體的注冊(cè)申請(qǐng)。
2019年9月，特斯拉作為首批市場(chǎng)主體之一，注冊(cè)參與了虛擬電廠試點(diǎn)運(yùn)行。
2020年2月，AGL VPP注冊(cè)成為虛擬電廠市場(chǎng)主體。
2021年6月，為期兩年的虛擬電廠參與電力市場(chǎng)試點(diǎn)運(yùn)行結(jié)束。在這兩年間，共有7家虛擬電廠市場(chǎng)主體注冊(cè)參與。
2023年，AEMO發(fā)布了虛擬電廠參與批發(fā)電力市場(chǎng)的指引。
三、中國(guó)發(fā)展：從學(xué)術(shù)、政策、示范項(xiàng)目到市場(chǎng)運(yùn)行
（一）2002 年至今：國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)領(lǐng)域近十年開展了大量研究
虛擬電廠概念進(jìn)入中國(guó)，一開始必然在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，知網(wǎng)上可以檢索到第一篇虛擬電廠為主題的論文是：河北省將建“虛擬調(diào)峰電廠”[J].電力需求側(cè)管理,2002,(04):13.，可見早在2002年國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了相關(guān)研究甚至是實(shí)踐。文獻(xiàn)摘要如下：
平臺(tái)據(jù)新華社信息記者從近日召開的河北省電力需求側(cè)管理新聞發(fā)布暨工作會(huì)議上了解到的，河北省將通過(guò)科學(xué)的電力管理，在一兩年內(nèi)，以不足常規(guī)電廠1/10的投資建起一座虛擬的“100萬(wàn)千瓦的調(diào)峰電廠”。高峰不夠用，低谷用不了，是長(zhǎng)期困擾河北省生產(chǎn)生活用電的難題……
文獻(xiàn)描述已經(jīng)與現(xiàn)在國(guó)內(nèi)虛擬電廠概念類似。
截止到2024年11月，知網(wǎng)上以虛擬電廠為主題的文獻(xiàn)共有2102 篇，從2014年起，也就是十年前，虛擬電廠主題發(fā)文量開始迅速上升。
內(nèi)容涉及需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車、電網(wǎng)調(diào)度等領(lǐng)域。
華北電力大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)是最大的研究機(jī)構(gòu)。
（二）2015年：需求響應(yīng)模式的建立
2015年，江蘇省發(fā)布《江蘇省電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則》，以負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)緩解電力供需矛盾，削減尖峰負(fù)荷。隨后，上海等地區(qū)率先在需求影響領(lǐng)域開展了試點(diǎn)，可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)虛擬電廠的雛形，需求響應(yīng)模式在全國(guó)普遍展開。在浙江，需求響應(yīng)曾經(jīng)通過(guò)網(wǎng)上國(guó)網(wǎng)普及到了居民側(cè)。
（三）2015至今：政策推動(dòng)
2015年，《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改運(yùn)行〔2015〕1518號(hào)）指出，依托虛擬電廠等重點(diǎn)領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新。
2021年，國(guó)務(wù)院在《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中提出，引導(dǎo)虛擬電廠參與新型電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)。
2022年，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》發(fā)布，要推動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)施、虛擬電廠、用戶可中斷負(fù)荷等靈活性資源參與電力輔助服務(wù)。
各地政府也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)虛擬電廠的建設(shè)和發(fā)展。如《成都市虛擬電廠建設(shè)實(shí)施方案 (2023 - 2025 年)》提出構(gòu)建 “1+2+N” 城市級(jí)虛擬電廠一體化發(fā)展格局。2022年6月23日：山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，為目前國(guó)內(nèi)首份省級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理文件。2023年6月：廣東省發(fā)改委和省能源局發(fā)布了《廣東省促進(jìn)新型儲(chǔ)能電站發(fā)展若干措施》，提出在廣州和深圳等地開展虛擬電廠試點(diǎn)。2023年7月：深圳市光明區(qū)發(fā)布了《深圳市光明區(qū)關(guān)于支持新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干措施(征求意見稿)》，提出對(duì)改造接入虛擬電廠的本地新型儲(chǔ)能項(xiàng)目給予資助。
2024年7月，《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》（發(fā)改能源〔2024〕1128號(hào)）將“建設(shè)一批虛擬電廠”作為行動(dòng)內(nèi)容。
（四）2017 至今：技術(shù)試點(diǎn)項(xiàng)目落地
國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等大型電力企業(yè)紛紛加大對(duì)虛擬電廠項(xiàng)目的投入和研發(fā)力度。隨著信息技術(shù)、通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)，如協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)以及信息通信技術(shù)等取得了重要突破。
2017年，上海建成世界首個(gè)商業(yè)建筑虛擬電廠——黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程。
2019年，國(guó)網(wǎng)冀北公司建設(shè)了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)虛擬電廠示范工程，為虛擬電廠的技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用模式探索提供了實(shí)踐平臺(tái)。
2022年，深圳市建成超大型城市虛擬電廠管理平臺(tái)。
至此，包括浙江、山西、廣東、寧夏等地，投資方包括國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)、粵能、華能、華電、浙能、朗新、國(guó)電南自、風(fēng)行測(cè)控、萬(wàn)幫能源、原力能源、國(guó)能日新等的多個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目在陸續(xù)開展，涉及工業(yè)、商業(yè)、居民等不同類型的用戶，虛擬電廠的應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富，清單見我之前發(fā)過(guò)的國(guó)內(nèi)實(shí)踐：
（五）2018 年至今：標(biāo)準(zhǔn)體系完善
2018 年，IEC 首批 VPP 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)；IEC SC8B WG4 VPP 工作組成立。
2023 年10月，我國(guó)研究院主導(dǎo)制定的首個(gè)虛擬電廠國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ——《IEC TS 63189 - 1：2023 虛擬電廠 - 第一部分：架構(gòu)與功能要求》由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）正式發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)首次提出了虛擬電廠的統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)定義、技術(shù)要求和控制架構(gòu)，為世界各國(guó)開展虛擬電廠規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和驗(yàn)收提供重要技術(shù)參考。
2024年7月24日：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《虛擬電廠管理規(guī)范》發(fā)布，將于2025年2月1日起正式實(shí)施，學(xué)習(xí)筆記見本號(hào)歷史文章。
2024年8月28日：《虛擬電廠資源配置與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，將于2025年2月1日起正式實(shí)施，為虛擬電廠的資源配置和評(píng)估提供了明確的技術(shù)指導(dǎo)，學(xué)習(xí)筆記見本號(hào)歷史文章。
（六）2021年，虛擬電廠參與市場(chǎng)調(diào)節(jié)
2021年12月21日，國(guó)家層面確定虛擬電廠參與市場(chǎng)規(guī)則：《電力輔助服務(wù)管理辦法》（國(guó)能發(fā)監(jiān)管規(guī)〔2021〕61號(hào)）指出，電力用戶可與虛擬電廠簽訂委托代理協(xié)議，參與電力輔助服務(wù)。
多個(gè)地方政府開始密集出臺(tái)虛擬電廠參與市場(chǎng)相關(guān)政策，如廣州市工信局發(fā)布《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》等。
2022年5月20日，首次項(xiàng)目獲益，部署于國(guó)電投深圳能源的虛擬電廠通過(guò)試驗(yàn)獲利，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠調(diào)度用戶負(fù)荷參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)盈利的案例。
2023年4月，各地陸續(xù)開展虛擬電廠注冊(cè)和公示。山西省能源局公示了第二批虛擬電廠建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目，共計(jì)6個(gè)項(xiàng)目，兩批試點(diǎn)項(xiàng)目合計(jì)達(dá)到10個(gè)，顯示了該省在虛擬電廠建設(shè)方面的持續(xù)加速。2024年7月，浙江2家虛擬電廠、2家輔助服務(wù)聚合商入市注冊(cè)公示。2024年10月，山東電力交易中心對(duì)東方電子股份有限公司等2家虛擬電廠注冊(cè)信息進(jìn)行了完整性校驗(yàn)，予以公示。
2023年11月，國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳、國(guó)家能源局綜合司印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加快電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)工作的通知》，提出推動(dòng)儲(chǔ)能、虛擬電廠、負(fù)荷聚合商等新型主體在削峰填谷、優(yōu)化電能質(zhì)量等方面發(fā)揮積極作用。山西、山東省內(nèi)電力交易規(guī)則明確虛擬電廠可以參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。
2024年11月4日，廣東省能源局、國(guó)家能源局南方監(jiān)管局發(fā)布關(guān)于印發(fā)《廣東省虛擬電廠參與電力市場(chǎng)交易實(shí)施方案》的通知，對(duì)虛擬電廠參與電力市場(chǎng)的注冊(cè)管理、交易機(jī)制、準(zhǔn)入條件、交易種類、以及組織管理等，做出了詳細(xì)的規(guī)定。
虛擬電廠的裝機(jī)容量持續(xù)擴(kuò)大，越來(lái)越多的企業(yè)參與到虛擬電廠的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中。上市公司如國(guó)能日新、天合光能、四方股份等紛紛加大在虛擬電廠領(lǐng)域的投入力度，推動(dòng)了虛擬電廠技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用模式的不斷完善。
本文對(duì)虛擬電廠的起源和國(guó)內(nèi)外發(fā)展階段、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了梳理分析，接下來(lái)將開展虛擬電廠架構(gòu)、發(fā)展存在的問(wèn)題和趨勢(shì)開展討論，感謝關(guān)注。
