虚拟电厂“削峰填谷”的优势凸显 中国虚拟电厂发展前景和商业模式分析

虚拟电厂既是电力交易市场的重要组成，也是能源互联网的有机节点。作为一种新型电力供应模式，虚拟电厂利用能源互联网技术，集中调度管理分散在终端用户的充电桩、储能设备、空调、光伏等分布式能源，形成一个像传统电厂一样参与电力市场运行的“虚拟”实体，以实现电网的“削峰填谷”。

“虚拟电厂”是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。“虚拟”表明其并非一般的实体机组电厂，而是由大量散布资源的“发电”能力聚合所形成。“电厂”指其能够向系统提供常规电厂所能提供的电能量或者辅助服务。

当前，全球能源行业正加速从化石燃料转向可再生能源，而全球电力需求居高不下，新能源发电的间歇性对电力系统的灵活性和平衡能力提出更高要求。对此，虚拟电厂“削峰填谷”的优势凸显。

例如，传统的能源供应系统容易受到天气、设备故障等因素影响，导致能源供应中断和能源价格波动。虚拟电厂通过整合多种能源资源，可以更好地应对这些挑战，提高能源系统的可靠性和韧性;另外，由于大型发电厂和长距离输电线路导致大量能源损耗和环境污染，而虚拟电厂将分散的能源资源整合起来，可以更加灵活地满足能源需求;还可以通过储能设备将多余的能源储存起来，提高能源利用率。

国家能源局2022年新能源发展数据表明，2022年新增光伏中的58%是分布式光伏。虚拟电厂一方面可以向这些分布式发电提供更好的市场机会，另一方面将其纳入虚拟发电单元承担市场义务，可以提升系统的安全稳定运行水平。

虚拟电厂的发展潜力和局限性

去年年中开始，“虚拟电厂”或“需求侧管理”这一概念在国内电力市场再度走高。

区别于热电厂、水力发电设施等常规电厂，“虚拟电厂”更类似于一个由各个环节组成的电力系统“缓冲器”，通过各类通信和监测技术，将多地的分布式新能源、储能设施、用电负荷乃至电力汽车等连接成一个系统，对系统内部的用电情况进行协调和优化，对整体电网系统起到“削峰填谷”的作用。

虚拟电厂热度走高的背景是电网需求峰谷差逐渐扩大，高峰用电时刻电力供应局部紧张情况不时出现。如果一味通过扩建电厂来满足尖峰时刻的用电需求，则会在用电低谷期产生巨大浪费，新型电力系统需要挖掘负荷侧调节能力来应对发、用电实时平衡。此外，风光等可再生能源大规模装机并网后，其高波动性和间歇性也为传统电网带来消纳和稳定性等方面的挑战，同样带来了更多的削峰填谷的需求。

2022年7月，全球能源互联网发展合作组织发布的《中国虚拟电厂发展前景和商业模式分析》指出，国内虚拟电厂整体仍处于发展初期，政策机制仍不健全，具体项目以研究示范为主，且由政府主导、电网实施。

此前有业内人士指出，当前国内虚拟电厂产业历经了数年的发展，仍存在用户侧负荷及发电侧资源参与意愿不强、电网侧业务布局和主导发展力度较弱、监管体系和市场机制不完善以及产业链标准规范和商业模式不太明朗等问题。而目前虚拟电厂企业的商业模式尚不清晰，要想实现盈利也存在较大难度。

根据中研普华研究院《2023-2028年中国智能电网行业发展分析与投资前景预测报告》显示：

国际上早期在推动需求侧管理方面有三种模式，其一是政府主导模式，由政府拿出资金补贴需求响应工作的开展;第二种是电力公司主导模式，由电力公司出资购买需求侧相应服务;第三种是第三方管理模式，由社会资本成立服务公司，聚合用户参与需求响应项目。

我国虚拟电厂项目多数处于第一阶段，随着现货市场的发展，虚拟电厂正迎来新的机遇期，部分地方的现货市场已经将虚拟电厂纳入电力市场交易。

国家能源集团首个虚拟电厂

近日，国家能源集团首个虚拟电厂主体工程“国能浙江梅屿100MW/200MWh新型电化学储能电站”进入全面建设阶段。

“国能浙江梅屿100MW/200MWh新型电化学储能电站”是国家能源集团2022年十大科技攻关项目“以集中式储能电站为主体的高可靠高灵活新型虚拟电厂关键技术研究与工程示范”主体工程，也是浙江省“十四五”第一批电网侧新型储能示范项目。该项目针对虚拟电厂“集中+分布式”资源协同出力置信度提升这一科学问题进行攻关，通过资源优化配置、协同调度、商业模式、综合评价、示范工程建设等关键技术研究，聚合周边分布式资源和可控负荷，建成整体规模不低于200MW的新型虚拟电厂，最终实现平抑新能源电网波动，促进可再生能源消纳，为电力系统提供容量支撑及辅助服务。

项目建成后预计每年可提高清洁能源消纳4.8亿千瓦时，减少碳排放38万吨，同时可为浙江电网提供快速灵活的调频、调峰、备用、黑启动、需求响应等多种电力辅助服务，对优化浙江电源电网结构、建设新型电力系统具有积极意义。

电力系统体制机制的变革亟待推动，同时，虚拟电厂虽然在新型电力系统构建中具有重要价值，但其在相关配套政策、市场机制以及技术要求等方面均还有待完善，要跳出固有思路，从更高维度来看待新型电力系统的建设。

“虚拟电厂”建设要跳出惯性思维

随着电网需求峰谷差逐渐扩大，高峰用电时刻电力供应局部紧张情况不时出现，虚拟电厂热度逐渐走高。据了解，虚拟电厂在支撑电力需求响应方面，可在供电负荷高的时间段，自动发起需求响应指令，通知参与响应的用电户调节负荷。与会专家指出，目前我国虚拟电厂建设处于初期阶段，这一概念仍有诸多局限性。

华北电力大学电气与电子工程学院教授王鹏介绍，我国虚拟电厂的发展模式分为三个阶段，即邀约型阶段、市场型阶段、自主调度型阶段。“目前，我国虚拟电厂项目多数处于第一阶段，随着现货市场的发展，虚拟电厂正迎来新的机遇期，部分地方的现货市场已经将虚拟电厂纳入电力市场交易。”

国内虚拟电厂产业历经数年发展，仍存在用户侧负荷及发电侧资源参与意愿不强、电网侧业务布局和主导发展力度较弱、监管体系和市场机制不完善等问题。对此，中国社会科学院工业经济研究所能源经济室主任朱彤认为，在能源转型背景下谈虚拟电厂这个概念有很多局限性，虚拟电厂概念出现在上世纪九十年代末，因此它适用于当时的数量和规模。随着大量分布式电源的出现，未来电力系统本身不可能是大的集中系统。如果从市场层面来看这个问题，聚合商是一个更为合适的概念。

对此，中国能源研究会学术顾问吴吟指出，在推进虚拟电厂建设过程中，一方面要跳出惯性思维，以全新的视角整体谋划适应用户中心时代的新型电力系统;另一方面要回到现实中，坚持先立后破，在地方政府积极性高、具备条件的局部地区搞试点，先把新的系统立起来，再逐步向外扩展。

今年“五一”期间，山东电力现货市场出现连续22小时的负电价，打破了国内电力现货市场的负电价持续时间纪录。这一事件反映了电力行业在能源快速转型时期保持长期健康发展所面临的新挑战，需要社会各界认真反思，协调好市场化改革和能源转型，确保社会经济发展所需要的安全、绿色和可负担的电力供应。

“负电价”往往出现在电力市场上供远大于求的时期。与一般商品不同，电力一旦被生产出来，就必须被用掉，或者存储起来。否则多余的电力将打破电力系统的平衡态势，影响系统的供电安全与稳定运行。

随着电力低碳转型的深入，以风光为代表的可再生能源渗透率不断提高，负电价也会逐渐成为电力市场上的常客。由于可再生能源的边际发电成本几乎为零，且往往得到各种政策补贴，因此在风光充足的时期往往以低价、甚至负电价来确保生产的电力得以上网。而火电则由于短期启停成本很高，往往不要钱，甚至赔钱买需求，保持出力状态。

虚拟电厂与电力交易是AI在电力领域的最佳落地场景。虚拟电厂协调控制技术要联通源网荷储多个环节的调整，并要做出对于发电量、用电量、电价等多个数据的判断，AI的接入有望极大的提升分析效率和准度。

相对于传统电力能源生态系统，虚拟电厂的能源生态系统出现了明显变化，发电、输电、配电、用电界限相互交叉，同时兼具生产者与消费者的角色，根据需求可以改变身份特征。

“聚合”和“通信”是虚拟电厂的核心，与AI匹配性强。建设虚拟电厂可分为两大关键信息化技术：即协调控制、信息通信技术。其中，协调控制技术要联通源网荷储多个环节的调整，并要做出对于发电量、用电量、电价等多个数据的判断，AI的接入有望极大提升分析效率和准度。另一方面，主要影响B端用电水平的虚拟电厂对于电网整体稳定性影响较小、数据相比C端更容易授权用于训练，有望率先接入大模型应用。

电力系统的发展正经历清洁化、电气化和智能化等一系列转型，需求侧资源的潜力和价值亟待挖掘，其作用也正从传统的削峰填谷，扩展到灵活调节电力负荷、促进新能源消纳等方面。

目前，国内虚拟电厂/需求侧响应产业发展仍处于相对初级的阶段。多位与会专家提出，新型电力系统用户侧需求侧资源的发展已经是必然趋势，但产业要发展，也需要推动电力系统体制机制的变革，同时也要跳出原有的固有思路，从更高维度的视角来看待新型电力系统的建设。

《2023-2028年中国智能电网行业发展分析与投资前景预测报告》由中研普华研究院撰写，更多虚拟电厂行业相关信息，请看本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。