中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
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引言
伴隨著極端天氣頻發(fā)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行不斷遭遇挑戰(zhàn)。2025年夏季，美國(guó)東部地區(qū)遭受了極端熱浪侵襲，紐約、華盛頓、費(fèi)城等地最高氣溫接近40度[1]。作為東部地區(qū)主要電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方之一的PJM，于6月24日觀測(cè)到了近161吉瓦的峰值負(fù)荷，逼近其歷史最高記錄165吉瓦[2]。幸運(yùn)的是，此次熱浪雖來勢(shì)洶洶，但并未造成大規(guī)模停電事故。
在此次PJM電網(wǎng)轄區(qū)的極端熱浪中，虛擬電廠為電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行提供了關(guān)鍵支持。例如，虛擬電廠聚合商EnergyHub在6月24號(hào)負(fù)荷高峰期，通過調(diào)度超過一百萬臺(tái)設(shè)備，合計(jì)削減了900兆瓦峰值負(fù)荷，并將近3.5吉瓦時(shí)的電量轉(zhuǎn)移出高峰用電時(shí)段。此外，Sunrun和Uplight兩家聚合商也分別通過居民側(cè)儲(chǔ)能和可調(diào)節(jié)負(fù)荷，各自削減了340兆瓦和350兆瓦的尖峰負(fù)荷[3]。虛擬電廠的實(shí)踐表明，其有效緩解了電網(wǎng)峰值壓力，充分展示了分布式資源聚合在應(yīng)對(duì)極端氣候挑戰(zhàn)、提升電力系統(tǒng)韌性中的戰(zhàn)略價(jià)值。
除應(yīng)對(duì)極端天氣之外，虛擬電廠作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，已在國(guó)內(nèi)外獲得了廣泛認(rèn)可?！蛾P(guān)于加快推進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2025〕 357號(hào)，以下簡(jiǎn)稱“357號(hào)文”）作為具有里程碑意義的政策文件，不僅規(guī)范了虛擬電廠的定義和定位，更進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了虛擬電廠的多維價(jià)值及其多元商業(yè)模式創(chuàng)新，為行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展指出了關(guān)鍵方向。
357號(hào)文同時(shí)明確了虛擬電廠的功能定位：“虛擬電廠對(duì)增強(qiáng)電力保供能力、促進(jìn)新能源消納”等方面具有重要作用。類似的表述在其它國(guó)家的相關(guān)政策中亦有體現(xiàn)。然而，放眼全球，虛擬電廠的商業(yè)化發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn)，其保供、促消納等能力尚未完全轉(zhuǎn)化為可持續(xù)、可復(fù)制的發(fā)展路徑。許多項(xiàng)目仍依賴專項(xiàng)資金支持；而常態(tài)化、市場(chǎng)化的運(yùn)營(yíng)機(jī)制尚待完善，亟需建立一套將虛擬電廠多元價(jià)值與其收益能力直接掛鉤的系統(tǒng)性政策體系。
當(dāng)前，盡管虛擬電廠作為新興主體在相關(guān)政策制定和市場(chǎng)參與中仍處于不斷探索和演進(jìn)的階段，但也出現(xiàn)了一些值得參考的前沿案例。例如，2022年的市場(chǎng)調(diào)查顯示，加州虛擬電廠項(xiàng)目已占全美市場(chǎng)份額近四分之一[4]，其部分經(jīng)驗(yàn)有著借鑒價(jià)值。本文將以加州為實(shí)例，解析其相關(guān)政策如何鼓勵(lì)虛擬電廠在保供和新能源消納等多元場(chǎng)景下釋放更大價(jià)值。
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激活虛擬電廠的保供能力
根據(jù)美國(guó)能源部（DOE）的分析，容量?jī)r(jià)值占虛擬電廠所提供價(jià)值的七成，也將成為其未來主要收益來源之一[5]。對(duì)于高比例可再生能源的電力系統(tǒng)而言，充裕的容量對(duì)于系統(tǒng)安全和韌性至關(guān)重要；但未來隨著可再生能源滲透率的不斷提高，火電的利用小時(shí)數(shù)將不斷降低，容量成本將持續(xù)升高。若傳導(dǎo)到用戶側(cè)，則會(huì)推高用電價(jià)格。相比之下，虛擬電廠以聚合分布式資源的方式，能夠靈活、高效地滿足高峰負(fù)荷需求，在提升系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化。
例如，美國(guó)能源部的另一篇報(bào)告指出，虛擬電廠在作為容量資源時(shí)展現(xiàn)出較傳統(tǒng)電力設(shè)施更高的經(jīng)濟(jì)性。滿足400兆瓦容量需求時(shí)，虛擬電廠的年化成本約為43美元/千瓦，僅為尖峰氣電站的99美元/千瓦的一半不到[6]。當(dāng)然，中美在供應(yīng)鏈、市場(chǎng)環(huán)境、以及相關(guān)政策上存在顯著差異，因而具體成本比較還需結(jié)合實(shí)際情況加以分析。
從實(shí)際操作層面，虛擬電廠的容量?jī)r(jià)值以及收入保障，需依賴完整的規(guī)劃流程與績(jī)效支付。以加利福尼亞州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）為例：
1. 規(guī)劃：資源充裕度分析及綜合資源規(guī)劃
加州CAISO每年開展資源充裕度分析（Resource Adequacy Assessment），結(jié)合負(fù)荷預(yù)測(cè)、氣象、發(fā)電等數(shù)據(jù)，對(duì)未來一年中每個(gè)小時(shí)的資源充裕度開展建模分析，并將全域的資源充裕度目標(biāo)分解至各個(gè)負(fù)荷區(qū)。
隨后，各負(fù)荷區(qū)內(nèi)的供電企業(yè)在綜合資源規(guī)劃（Integrated Resource Planning, IRP） 中，根據(jù)分解目標(biāo)規(guī)劃下一年度所需采購(gòu)的容量資源。值得注意的是，考慮到供電企業(yè)采用傳統(tǒng)發(fā)電資源滿足資源充裕度的慣性，監(jiān)管部門要求供電企業(yè)在規(guī)劃制定時(shí)，必須優(yōu)先考慮到能效和包括虛擬電廠在內(nèi)的需求側(cè)資源[7]。綜合資源規(guī)劃經(jīng)加州監(jiān)管部門（California Public Utilities Commission，CPUC）批準(zhǔn)后，容量資源便可通過雙邊合同的方式直接采購(gòu)，容量資源相應(yīng)從供電企業(yè)獲得年度/月度容量補(bǔ)償。
該規(guī)劃流程通過明確分解目標(biāo)、強(qiáng)制能效和需求側(cè)優(yōu)先，并引入常態(tài)化采購(gòu)機(jī)制，有效為各類容量資源創(chuàng)造了直接的市場(chǎng)激勵(lì)和穩(wěn)定的收益預(yù)期。尤其是將虛擬電廠等需求側(cè)資源納入容量采購(gòu)范疇，不僅暢通了其市場(chǎng)參與路徑，也顯著降低了制度性慣性阻力，為新型容量資源更好地承擔(dān)保障責(zé)任和獲得合理收益打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2. 實(shí)際調(diào)用和績(jī)效支付
為確保容量資源的可靠性，CAISO要求資源在其承諾的可用時(shí)段內(nèi)，必須在日前和實(shí)時(shí)電能量市場(chǎng)中提交投標(biāo)。一旦中標(biāo)并被調(diào)度，該資源需按照合約容量及時(shí)履約交付義務(wù)。實(shí)際履約情況也會(huì)直接影響容量資源的經(jīng)濟(jì)回報(bào)：若電能量市場(chǎng)中的投標(biāo)低于合約容量，相關(guān)資源需要按比例繳納違約金。上述機(jī)制確保容量資源的可靠性與市場(chǎng)激勵(lì)高度掛鉤，有效提升虛擬電廠和其它資源的保供能力。
簡(jiǎn)而言之，以上流程可以分為四步：
1）通過資源充足性規(guī)劃明確各負(fù)荷區(qū)每小時(shí)的容量需求[8]。
2）通過年度滾動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)性容量補(bǔ)償機(jī)制，為虛擬電廠、儲(chǔ)能、火電站等多元容量資源打造公平競(jìng)爭(zhēng)的平臺(tái)以及穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)的需求[9]。
3）中標(biāo)的容量資源需在目標(biāo)時(shí)段內(nèi)（如夏季高峰時(shí)期的下午4-9點(diǎn)，即加州一天中凈負(fù)荷爬坡最高的時(shí)段）參與日前市場(chǎng)及實(shí)時(shí)市場(chǎng)。該目標(biāo)時(shí)段通常按季度或月份設(shè)定，并集中在資源充足性規(guī)劃預(yù)測(cè)的系統(tǒng)高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段，而非全年的每一小時(shí)。
4） 調(diào)度后根據(jù)調(diào)度實(shí)際履約表現(xiàn)與中標(biāo)容量的差值進(jìn)行考核，并據(jù)此調(diào)整容量補(bǔ)償。
除了將虛擬電廠納入加州的綜合資源規(guī)劃以及容量采購(gòu)框架，加州自2022年以來還推出了專門針對(duì)需求側(cè)的電網(wǎng)支持項(xiàng)目（Demand Side Grid Support, DSGS）。該項(xiàng)目鼓勵(lì)商業(yè)和居民用戶利用電池儲(chǔ)能、備用發(fā)電和能耗調(diào)節(jié)，經(jīng)虛擬電廠聚合后，在每年五月至十月電網(wǎng)高峰期或極端氣候事件時(shí)，通過減少用電或向電網(wǎng)回送儲(chǔ)存電力，輔助電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行并降低停電風(fēng)險(xiǎn)。參與者可獲得有競(jìng)爭(zhēng)力的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)，項(xiàng)目規(guī)模已達(dá)500兆瓦以上，累計(jì)逾26萬用戶參與。
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利用虛擬電廠緩解配網(wǎng)消納難題
目前，分布式可再生能源的消納已成為亟需破解的難題。其中，配電網(wǎng)的承載能力是影響分布式能源接入電網(wǎng)的主要瓶頸之一。我國(guó)現(xiàn)行《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評(píng)估導(dǎo)則》（DL/T 2041-2019），通過評(píng)估反向負(fù)載率、電流，電壓偏差，以及諧波含量等指標(biāo)，將評(píng)估區(qū)域的承載力劃分為綠色、黃色、以及紅色[10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2024年12月初，已有11省超450個(gè)地區(qū)被劃為分布式光伏“紅區(qū)”，超出可承載范圍的項(xiàng)目的審批被全面暫停[11]。
現(xiàn)階段，可承載范圍的確定主要依據(jù)配電網(wǎng)最大承壓能力，只要一年中任何時(shí)刻存在超出承載上限的可能，即會(huì)放緩甚至停止分布式電源接入審批。新增分布式電源項(xiàng)目須等待配電側(cè)擴(kuò)容后才可繼續(xù)接入。
虛擬電廠則可以通過數(shù)字化手段升級(jí)分布式資源的響應(yīng)能力，使其成為可觀、可測(cè)、可調(diào)、可控的靈活資源，與儲(chǔ)能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷協(xié)同，實(shí)現(xiàn)最大化自發(fā)自用。具體而言，對(duì)分布式資源實(shí)施智能控制，不僅能緩解高峰期余電上網(wǎng)對(duì)配電側(cè)的壓力，更能提升配網(wǎng)資源利用效率，促進(jìn)更多分布式能源項(xiàng)目的安全接網(wǎng)。
圖1：采用余電上網(wǎng)曲線前后的分布式電源發(fā)電容量及配電承載力對(duì)比[12]
加州在2024年出臺(tái)了一項(xiàng)新規(guī)定，引入了分布式資源余電上網(wǎng)曲線（Limited Generation Profiles, LGP）[13]。該規(guī)定允許在不進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)容的情況下，通過配置儲(chǔ)能、電氣化、可控限制發(fā)電等方式預(yù)先規(guī)定新接入分布式電源余電上網(wǎng)的曲線，確保其回送電量始終控制在配電網(wǎng)承載能力范圍之內(nèi)。
此外，配電網(wǎng)的承載力并非不變的。其大小不僅取決于配電側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施，還受到當(dāng)前負(fù)荷水平等運(yùn)行條件影響。負(fù)荷增加時(shí)，配電網(wǎng)能吸收更多分布式資源的電力，因而承載能力也隨之提升。實(shí)際承載力會(huì)隨著季節(jié)、甚至更短時(shí)段的負(fù)荷、可再生能源出力等多種因素而波動(dòng)。為更好地適應(yīng)這種季節(jié)性和時(shí)段性的變化，新規(guī)定允許合規(guī)分布式電源根據(jù)季節(jié)（或月度）使用智能逆變器靈活調(diào)整余電上網(wǎng)曲線，在承載力更高的時(shí)段提高余電上網(wǎng)的回送量，而非簡(jiǎn)單地“一刀切”禁止新項(xiàng)目接網(wǎng)。
這一規(guī)定無疑為虛擬電廠的運(yùn)營(yíng)和創(chuàng)新提供了更廣闊的空間。余電上網(wǎng)曲線的調(diào)節(jié)，不僅僅可以通過簡(jiǎn)單的棄電方式實(shí)現(xiàn)，更可以借助虛擬電廠對(duì)用戶側(cè)分布式資源的智能調(diào)配、負(fù)荷彈性、電氣化協(xié)同和能效升級(jí)等多元措施，在用戶端高效利用無法回送至電網(wǎng)的電量。例如，虛擬電廠可以通過整合儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車充放電，從而提升自發(fā)自用的比例，最大化系統(tǒng)整體價(jià)值。
類似的做法在智能電網(wǎng)領(lǐng)域并不陌生，不過目前主要集中在工業(yè)園區(qū)以及源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等試點(diǎn)和科技項(xiàng)目中，尚未在更廣泛層面實(shí)現(xiàn)常態(tài)化推廣。而余電上網(wǎng)曲線的機(jī)制可以為消納“紅區(qū)”等分布式資源接網(wǎng)受限的地區(qū)提供了可行且高效的解決方案。不僅可以在一定程度上規(guī)避配電側(cè)容量瓶頸的限制，還能進(jìn)一步促進(jìn)分布式資源規(guī)?；l(fā)展和高質(zhì)量接入。
從政策上來說，若要將余電上網(wǎng)曲線以及靈活接網(wǎng)更廣泛地應(yīng)用于各地，可以考慮以下幾點(diǎn)：
1. 在《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》（國(guó)能發(fā)新能規(guī)〔2025〕 7號(hào)）中，對(duì)于“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”的用戶，允許采用余電上網(wǎng)曲線的方式靈活接入電網(wǎng)。
2. 推動(dòng)建立并完善動(dòng)態(tài)配網(wǎng)承載力發(fā)布機(jī)制。參照《關(guān)于新形勢(shì)下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2024〕 187號(hào)）中，在“系統(tǒng)開展新能源接網(wǎng)影響分析，評(píng)估配電網(wǎng)承載能力，建立可承載新能源規(guī)模的發(fā)布和預(yù)警機(jī)制”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步鼓勵(lì)電網(wǎng)公司公開季度甚至月度動(dòng)態(tài)承載力數(shù)值，提高并網(wǎng)過程透明度、便利度。
3. 通過更廣泛的分布式電源靈活接網(wǎng)政策，依托虛擬電廠或能源綜合管理服務(wù)公司，在配電側(cè)緊張時(shí)段最大化用戶側(cè)的自發(fā)自用比例，為可再生能源的深度消納釋放更大空間。
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結(jié)語
虛擬電廠已成為全球電力行業(yè)創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型的重要課題，受到各國(guó)政府、研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。盡管理論和市場(chǎng)預(yù)期層面賦予了虛擬電廠廣泛的價(jià)值——包括保供、消納、靈活調(diào)度等多元場(chǎng)景——但其大規(guī)模落地仍依賴創(chuàng)新且可持續(xù)的政策支持。不同國(guó)家和地區(qū)虛擬電廠的政策選擇仍在深入迭代，商業(yè)模式和激勵(lì)機(jī)制尚待完善。
本文以加州為案例，梳理了虛擬電廠在保供及新能源消納方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為激活其保供能力，需將虛擬電廠明確納入容量資源的整體規(guī)劃和采購(gòu)流程，通過容量市場(chǎng)及補(bǔ)償機(jī)制為其創(chuàng)造穩(wěn)定、可預(yù)期的收益。與此同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)績(jī)效考核與市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，激勵(lì)高質(zhì)量虛擬電廠持續(xù)向系統(tǒng)提供可靠容量資源。
另外，應(yīng)系統(tǒng)推動(dòng)分布式電源余電上網(wǎng)曲線優(yōu)化和靈活接網(wǎng)政策的全面實(shí)施，鼓勵(lì)電網(wǎng)企業(yè)發(fā)布各地接入承載力的動(dòng)態(tài)信息，提升接網(wǎng)透明度和靈活性。同時(shí)，考慮推動(dòng)虛擬電廠與能源綜合服務(wù)公司等多方深度協(xié)同，強(qiáng)化用戶側(cè)智能化能源管理，持續(xù)提升分布式電源的深度消納能力。
