中國儲能網(wǎng)訊：近年來，虛擬電廠概念火爆，政產(chǎn)學研各界參與建設(shè)的熱情高漲，但實際進展卻較為緩慢。關(guān)鍵原因之一在于虛擬電廠作為新型市場主體參與電力市場機制尚不完善，難以獲取支撐常態(tài)化運營的穩(wěn)定收益。針對這一現(xiàn)狀，國網(wǎng)能源院虛擬電廠研究團隊開展了深度調(diào)研分析，提出了虛擬電廠參與市場機制的實施路徑。
虛擬電廠需要參與市場為其“常態(tài)化”
運營提供有力支撐
在發(fā)展規(guī)模方面，我國開展虛擬電廠業(yè)務(wù)的運營商大幅增加，全國范圍內(nèi)規(guī)模體量達到數(shù)千萬千瓦，但受限于參與市場途徑不暢，收益水平有限。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2024年底全國在運虛擬電廠調(diào)節(jié)能力在千萬千瓦級，規(guī)模可觀。但由于參與市場途徑不暢，虛擬電廠收益普遍不足，經(jīng)筆者調(diào)研重點省份多個典型項目，其中大部分業(yè)務(wù)收入水平較低，回收期較長。
在市場機制方面，山東、山西、寧夏、廣東、陜西等?。▍^(qū)）頒布了相關(guān)政策或市場規(guī)則，對虛擬電廠參與市場的機制進行了積極探索，但仍處于起步階段。2022年6月，山西出臺了《虛擬電廠建設(shè)與運營管理實施方案》，重點規(guī)定了虛擬電廠的入市基本流程規(guī)范。2023年12月，寧夏出臺了《寧夏回族自治區(qū)虛擬電廠運營管理細則》，提出了虛擬電廠建設(shè)、接入、交易、運行、結(jié)算等流程管理基本框架。2024年4月、11月，山東、廣東分別出臺《山東電力市場規(guī)則（試行）》《廣東省虛擬電廠參與電力市場交易實施方案》，針對虛擬電廠參與中長期市場、現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場的基本規(guī)則進行探索實踐。以上政策從虛擬電廠參與電能量市場、輔助服務(wù)市場的機制模式建立上做出了有益探索。
總的來說，虛擬電廠參與市場交易的熱情很高，對于完善的市場機制需求迫切。但是，仍需要考慮虛擬電廠這一新型主體的特殊性，有針對性地開展參與市場機制設(shè)計。
虛擬電廠具有“源荷特性兼?zhèn)洹?/strong>
“聚合資源分散”等特殊性，
為其參與市場機制設(shè)計帶來挑戰(zhàn)
通過調(diào)研分析，虛擬電廠在市場機制設(shè)計上存在難點的原因與其“源荷特性兼?zhèn)洹薄百Y源分布廣無明確邊界”等特征有直接關(guān)系，導致其在現(xiàn)有市場主體中沒有可直接參考借鑒的對象。因此，需要清晰虛擬電廠的特質(zhì)，設(shè)計相匹配的參與市場機制，確保適應(yīng)和發(fā)揮虛擬電廠特點。
（一）虛擬電廠的特征內(nèi)涵辨析
虛擬電廠是指利用先進通信控制技術(shù)和管理手段，將一定區(qū)域內(nèi)地理位置相對分散、難以直接調(diào)度的電力需求側(cè)資源（分布式電源、用戶側(cè)儲能、可調(diào)節(jié)負荷等）進行聚合優(yōu)化，形成能夠根據(jù)市場價格和控制信號參與電力市場交易和電力系統(tǒng)運行的新型市場主體。具有多元性、整體性、靈活性和類似傳統(tǒng)發(fā)電廠技術(shù)特性（類電廠特性）等主要特征：
多元性：虛擬電廠聚合的不僅是電力需求側(cè)的負荷資源，還可包括各類分布式電源、用戶側(cè)儲能，因此其外特性可在電源、負荷間切換。
整體性：虛擬電廠所聚合資源分散在一定范圍內(nèi)不同的地理位置和電壓等級，運營商通過協(xié)調(diào)各類資源的發(fā)用電計劃和利益關(guān)系形成有機整體，集中參與市場交易和系統(tǒng)運行。
靈活性：虛擬電廠可以根據(jù)參與交易品種的準入要求、市場價格信號的變化情況，靈活調(diào)整其聚合資源類型以達成相應(yīng)要求或?qū)崿F(xiàn)收益提升。
類電廠特性：虛擬電廠在數(shù)字化、智能化技術(shù)的支撐下，在外特性上可具備爬坡速率、調(diào)節(jié)容量、調(diào)節(jié)精度等與常規(guī)電廠相似的技術(shù)指標。
（二）虛擬電廠主體的特殊性引發(fā)市場機制設(shè)計“四大關(guān)鍵問題”
一是虛擬電廠聚合對象包括發(fā)電、負荷資源，因發(fā)用資源適配的市場機制、責任體系差異大，聚合為“整體”后直接參與市場在當前還存在制約。被聚合的電源、負荷在電力系統(tǒng)管理機制中適用的是完全不同的兩套體系，電源在系統(tǒng)安全運行和平衡保障中承擔更大責任，例如需要遵從較嚴格的監(jiān)測調(diào)控規(guī)則、在電力供需出現(xiàn)問題時需要優(yōu)先調(diào)整、受到嚴格的偏差考核管理、需要承擔輔助服務(wù)費用等。而負荷是電力系統(tǒng)供應(yīng)保障的對象，接受市場價格、分擔部分系統(tǒng)運行費用，聚合了發(fā)用資源的虛擬電廠介于二者之間，電力市場交易和價格機制需要靈活適應(yīng)。
二是虛擬電廠聚合資源的分布范圍相對廣，沒有明確的邊界和并網(wǎng)點，然而現(xiàn)貨市場的節(jié)點電價交易機制與電網(wǎng)物理拓撲耦合對應(yīng)，虛擬電廠如何嵌入是重要問題。在電能量市場的建設(shè)中，為緩解輸電網(wǎng)的阻塞，采用節(jié)點電價理念，節(jié)點下的各類資源沿用統(tǒng)一價格，從而使虛擬的電力市場與實體的電網(wǎng)拓撲架構(gòu)映射耦合起來，有利于電力平衡。對于微電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲一體化項目來說，以并網(wǎng)點電氣位置歸集到對應(yīng)的交易節(jié)點，可以明確節(jié)點電價。然而，虛擬電廠沒有并網(wǎng)點且聚合資源可分布在較廣地域，資源可能分布在多個不同的220千伏節(jié)點下，在價格測算上需要統(tǒng)一規(guī)范。
三是被聚合資源僅將交易調(diào)節(jié)權(quán)而非資產(chǎn)所有權(quán)歸屬虛擬電廠，其基本供電服務(wù)與用電安全仍由其實際接入的電網(wǎng)企業(yè)負責，因此在參與市場時被聚合資源、電網(wǎng)企業(yè)、虛擬電廠運營商之間的責權(quán)利關(guān)系容易出現(xiàn)錯位。虛擬電廠由于不運營配電網(wǎng)且不擁有被聚合資源的資產(chǎn)，沒有明確的物理邊界，導致虛擬電廠無法像微電網(wǎng)或源網(wǎng)荷儲一體化項目做到安全責任邊界和物理邊界有機統(tǒng)一。例如虛擬電廠運營商為了實現(xiàn)整體運行效果調(diào)節(jié)了其聚合的某個資源，但卻引發(fā)了這一資源接入配電網(wǎng)的平衡問題，這一責任當前還沒有明確的歸屬機制。
四是虛擬電廠并非如售電公司僅代理電能量交易，其具有對被聚合資源更強的控制調(diào)節(jié)能力，因此其參與哪些交易品種社會各界存在不同認識。傳統(tǒng)的售電公司組織用戶參與電能量交易，側(cè)重于了解代理用戶的用能行為習慣從而制定較好的交易策略。而虛擬電廠在該基礎(chǔ)上更進一步，借助先進通信技術(shù)、優(yōu)化控制技術(shù)，具有對用戶資源實現(xiàn)引導調(diào)節(jié)、甚至實時在線連續(xù)調(diào)節(jié)的能力，例如安徽合肥5G+量子虛擬電廠可以實現(xiàn)對所聚合的換電站資源的秒級在線調(diào)節(jié)，所以其參與的市場必然遠遠不局限于電能量市場，其所能參與的豐富市場類型值得進一步探討。
虛擬電廠參與市場機制的幾點基本認識
針對上述問題，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗現(xiàn)狀，我們研究認為虛擬電廠參與市場機制建設(shè)不是平地起高樓，不是要為其建立單獨的聚合市場，而是要結(jié)合虛擬電廠的特征將其嵌入我國的電力市場機制體系中，實現(xiàn)融通銜接，圍繞這一根本定位，得出以下幾點基本認識：
一是虛擬電廠具有概念兼容性，負荷聚合商、電源聚合商等聚合型概念可歸集為虛擬電廠的技術(shù)形態(tài)之一，設(shè)計一套參與市場機制即可，不應(yīng)再創(chuàng)設(shè)新概念。當前在部分省份政策市場規(guī)則中出現(xiàn)了電源聚合商、負荷聚合商、虛擬電廠多種概念并行的情況，給廣大市場主體參與市場造成了混淆，也增加了不必要的管理負擔?？紤]到負荷聚合商、電源聚合商本質(zhì)上即可劃入單一聚合資源類型的虛擬電廠，因此可在虛擬電廠參與市場機制框架下分類管理即可，避免電力需求側(cè)各類新概念多元化、碎片化發(fā)展。
二是要建立虛擬電廠參與市場的分級架構(gòu)，將聚合資源范圍與電網(wǎng)節(jié)點掛鉤，實現(xiàn)與基于節(jié)點電價的現(xiàn)貨市場機制的有效銜接。借鑒美國、德國成熟市場的先進經(jīng)驗，對虛擬電廠聚合的分散資源劃分交易單元，確定交易單元的分布范圍上限，從而將分布邊界很廣的虛擬電廠與考慮網(wǎng)架的現(xiàn)貨市場有機銜接。
三是要在被聚合資源、虛擬電廠運營商、電網(wǎng)企業(yè)等關(guān)聯(lián)主體間建立清晰的責權(quán)利關(guān)系，讓各方主體獲益的同時承擔相應(yīng)的系統(tǒng)安全責任。虛擬電廠的市場交易出清結(jié)果，直接關(guān)系其后續(xù)實際的調(diào)節(jié)行為。應(yīng)關(guān)注虛擬電廠業(yè)態(tài)的特殊性，認識到其本質(zhì)上僅依賴通信手段調(diào)節(jié)資源，而聚合資源的基本供電服務(wù)、安全仍需要電網(wǎng)企業(yè)兜底。責權(quán)利設(shè)計應(yīng)該匹配這一特質(zhì)，在公平服務(wù)、信息共享、運行安全等方面確定關(guān)鍵要點，共同促進市場公平和系統(tǒng)安全。
四是不限制虛擬電廠可參與交易品種的類型，秉承能力原則和代理一體原則鼓勵虛擬電廠自主選擇。一方面，虛擬電廠的響應(yīng)時間、響應(yīng)能力高度依賴技術(shù)投入和聚合資源選型，從實際項目來看既有可以參與系統(tǒng)調(diào)頻的、也有參與現(xiàn)貨電能量市場的，國外虛擬電廠也并未設(shè)置參與市場類型的限制，而是規(guī)定其能力測試達到準入條件即可參與對應(yīng)市場。另一方面，虛擬電廠為用戶提供一攬子能源服務(wù)是發(fā)展的趨勢，因為代理電能量交易和代理調(diào)節(jié)能力交易是耦合的，例如調(diào)節(jié)市場電量的變化會影響中長期電量采購合同的執(zhí)行。
虛擬電廠參與市場機制路徑設(shè)計
結(jié)合虛擬電廠參與市場的關(guān)鍵問題、基本認識，虛擬電廠參與市場機制應(yīng)從明確入市架構(gòu)、建立準入機制、突出交易特色以及關(guān)注內(nèi)部零售交易幾方面著手。
（一）明確入市架構(gòu)：以有效融入統(tǒng)一電力市場體系為目標，建立“虛擬電廠（運營商）-虛擬機組-被聚合資源”三級市場參與架構(gòu)，明確各級主體功能定位
圖1 虛擬電廠參與市場基本架構(gòu)
虛擬電廠運營商：以獨立法人身份注冊的市場主體，可參與批發(fā)市場交易，組織內(nèi)部零售交易（未來條件允許時，具體解釋見第（四）條），執(zhí)行市場出清結(jié)果、接收系統(tǒng)調(diào)節(jié)指令、承擔偏差考核責任，是市場交易具體組織和責任主體。
一個運營商可以運營多個分布在不同交易節(jié)點的虛擬機組，即虛擬電廠運營商可以在多個省份注冊開展交易業(yè)務(wù)，沒有地域限制，但其虛擬機組作為基本的交易單元，則有地域范圍限制。例如，某虛擬電廠運營商可分別在浙江、河北的電力市場注冊參與市場交易、開展業(yè)務(wù)，但其聚合的資源按地域分別在浙江、河北形成不同的機組。
虛擬機組：虛擬機組是虛擬電廠與電力交易機制耦合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是現(xiàn)貨市場具有時空特性，通過交易節(jié)點與電網(wǎng)拓撲形成映射關(guān)系，而虛擬電廠運營商的業(yè)務(wù)可分布在多個省份，因此為了耦合交易機制，需要虛擬電廠將其資源劃分成多臺虛擬機組，每臺機組聚合資源的最大范圍不宜超過一個交易節(jié)點（當前交易節(jié)點對應(yīng)電網(wǎng)220千伏變電站節(jié)點），此方案一方面解決了業(yè)界探討的虛擬電廠到底聚合多大資源范圍的問題，即虛擬電廠聚合商可以跨多個省份開展業(yè)務(wù)，但其具體參與市場交易和調(diào)度運行的虛擬機組需要與交易節(jié)點耦合，以實現(xiàn)與現(xiàn)有機制的融通銜接。另一方面，虛擬電廠運營商管理的對象變成多個虛擬機組，可對聚合對象結(jié)合地理位置開展集約化管理。
被聚合資源：各類分布式電源、可調(diào)節(jié)負荷、用戶側(cè)儲能，這些資源可以隸屬于不同的主體，通過聚合合同與聚合商建立代理參與市場的關(guān)系，根據(jù)參與不同的市場類型分別滿足相應(yīng)的計量測控條件。其與虛擬電廠聚合商建立關(guān)系后，由運營商根據(jù)資源的總體情況，安排至對應(yīng)的虛擬機組，參與市場交易。
（二）建立準入機制：建立面向電能量、輔助服務(wù)市場的虛擬電廠差異化市場注冊準入機制，探索電網(wǎng)企業(yè)、運營商、聚合資源的責權(quán)利體系要點
一是基本資質(zhì)上參照售電公司。虛擬電廠運營商是注冊市場主體，其資質(zhì)上應(yīng)參考售電公司設(shè)計，包括獨立法人、最低資產(chǎn)要求、信用要求等細則。滿足資質(zhì)要求的虛擬電廠運營商應(yīng)在交易中心辦理注冊手續(xù)，雖可作為整體注冊，但仍需將其聚合資源的戶號等信息同步提供，明確聚合綁定關(guān)系并在變更后同步告知管理機構(gòu)。
二是技術(shù)要求上針對不同交易類型構(gòu)建差異化標準體系。首先是有關(guān)資源聚合的門檻，當前各省聚合資源最低標準不一，在5-20兆瓦之間，而德國要求的是1兆瓦。建議以5兆瓦為基本準入要求，各地根據(jù)實際探索調(diào)整。此外，結(jié)合調(diào)頻、備用等各類市場的實際需求，具體就調(diào)節(jié)速率、連續(xù)響應(yīng)時間、調(diào)節(jié)能力上下限構(gòu)建相應(yīng)標準。
三是從公平服務(wù)、信息共享、運行安全三方面構(gòu)建責權(quán)利體系。在公平服務(wù)方面，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)無歧視地為虛擬電廠提供公平接入服務(wù)，虛擬電廠也要按合同約定為被聚合資源提供代理調(diào)節(jié)、市場交易等服務(wù)。信息共享方面，虛擬電廠運營商要對自身的運行情況、調(diào)節(jié)能力等關(guān)鍵信息按規(guī)則及時告知調(diào)度、交易機構(gòu)，將費用結(jié)算、運行計劃等關(guān)鍵信息向被聚合資源公開；電網(wǎng)企業(yè)也需要將其運行調(diào)節(jié)所必需的通道可用容量等信息提供給虛擬電廠運營商。運行安全方面，虛擬電廠運營商和被聚合資源要配合電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，簽訂協(xié)議承擔應(yīng)盡義務(wù)，共同確保電力系統(tǒng)安全。
（三）突出交易特色：電能量市場機制中探索分時價格、報量報價引導虛擬電廠挖掘相對長時間尺度調(diào)節(jié)價值的點，在輔助服務(wù)市場中探索其參與調(diào)頻、備用輔助服務(wù)的路徑
虛擬電廠相較于售電公司突出的特點是其可調(diào)節(jié)性，在交易機制設(shè)計中應(yīng)予以突出：
一是參與電能量市場時申報分時曲線價格、報量報價參與。在中長期市場，各類聚合體參與中長期分時段交易，申報分時段曲線和價格，通過分時價格引導長期用電行為。在現(xiàn)貨市場，“報量報價”參與申報，通過市場出清形成用能計劃曲線并跟蹤執(zhí)行，接受偏差考核，不像傳統(tǒng)的負荷類主體等僅接受價格或只報量。
二是探索參與調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。在虛擬電廠聚合較高比例用戶側(cè)儲能、換電站資源時，完全具備參與頻率響應(yīng)的快速性要求，在前期可探索放寬考核條件、適當通過予以高速通信控制設(shè)備改造補貼等方式鼓勵虛擬電廠運營商積極參與。針對備用服務(wù)則需要研究明確虛擬電廠可信備用容量的方法，從而給出合理的備用價格核算區(qū)間，以及確保其關(guān)鍵時刻能夠可靠調(diào)用。
（四）關(guān)注內(nèi)部零售市場：由于我國分布式發(fā)電市場化交易機制尚不完善，虛擬電廠內(nèi)部零售市場交易是未來需要探索的重點
近期，將虛擬電廠中的分布式光伏等發(fā)電資源作為“發(fā)電型虛擬機組”，用電負荷作為“用電型虛擬機組”，參與電能量交易時分開出清結(jié)算能夠更好地耦合當前交易機制，針對發(fā)用電資源應(yīng)該承擔的不同費用類型可以清晰地予以區(qū)別。
遠期，未來分布式發(fā)電交易政策成熟時可以仿效德國等虛擬電廠交易模式，過渡到整體凈電量交易結(jié)算，即內(nèi)部資源先行完成分布式電力交易實現(xiàn)內(nèi)部平衡，凈電量可繼續(xù)參與批發(fā)市場交易，內(nèi)部交易的電量也應(yīng)該公平合理界定應(yīng)該承擔的輸配電費、交叉補貼、政府基金等費用，確保市場公平。
