虛擬電廠是近期多份國家政策文件提及的重點業(yè)態(tài)，在新型能源體系構(gòu)建和保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行中具有重要價值，國網(wǎng)能源研究院立足國家戰(zhàn)略部署，瞄準(zhǔn)研究前沿，成立“虛擬電廠攻關(guān)研究團(tuán)隊”，梳理國內(nèi)外相關(guān)情況，就發(fā)展前景、核心技術(shù)、商業(yè)模式等關(guān)鍵問題思考總結(jié)，力求取得研究成果，推動各方形成共識，服務(wù)虛擬電廠融入我國能源安全和綠色低碳發(fā)展大局，實現(xiàn)健康快速發(fā)展。
——國網(wǎng)能源研究院原副院長 蔣莉萍
虛擬電廠建設(shè)
“雷聲大，雨點小”
新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下新能源蓬勃發(fā)展，負(fù)荷側(cè)尖峰負(fù)荷持續(xù)增大，發(fā)電和用電需求愈發(fā)難以匹配。在此背景下，虛擬電廠受到越來越多的關(guān)注，尤其是今年全國多地電力供應(yīng)緊張，虛擬電廠概念持續(xù)火爆，能源主管部門認(rèn)為虛擬電廠是挖掘系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、保障電力安全供應(yīng)的重要方式，電網(wǎng)企業(yè)認(rèn)為虛擬電廠可以平抑負(fù)荷曲線，有利于電網(wǎng)運行，能源服務(wù)商認(rèn)為虛擬電廠是新模式、新業(yè)態(tài)，需要提前布局。
回顧虛擬電廠發(fā)展歷史不難發(fā)現(xiàn)，虛擬電廠并非新概念，其提出時間可追溯至1997年，國外虛擬電廠在政策法規(guī)、市場機(jī)制、技術(shù)手段等方面也相對成熟完善。我國在《2030年前碳達(dá)峰行動方案》、《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》、《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》等多個綜合性政策從不同方面提出要引導(dǎo)虛擬電廠等多種資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。廣東、山東、山西等省份也出臺了虛擬電廠專項文件或在需求響應(yīng)政策文件中對虛擬電廠提出了要求。
相比于虛擬電廠概念的火爆，利好政策頻出，虛擬電廠建設(shè)則略顯冷清。截至目前，僅河北、上海、山東、浙江、河南等省份開展了試點建設(shè)，總?cè)萘績H300萬千瓦。多數(shù)虛擬電廠僅以邀約、投標(biāo)等方式參與政策性需求響應(yīng)，盈利來源依賴于政府部門的專項費用補(bǔ)貼。僅冀北、河北、山東虛擬電廠間歇性參與當(dāng)?shù)卣{(diào)峰輔助服務(wù)市場，市場規(guī)模相對較小。究其原因，是虛擬電廠的盈利能力存在較大不確定性，而盈利能力的關(guān)鍵之一在于虛擬電廠參與電力市場機(jī)制。
表1 我國虛擬電廠規(guī)模及參與市場情況
(國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū))
虛擬電廠參與市場面臨的問題
中發(fā)9號文發(fā)布以來，我國電力市場化改革深入推進(jìn)。已初步形成在空間范圍上覆蓋省間、省內(nèi)，在時間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內(nèi)的中長期交易及日前、日內(nèi)現(xiàn)貨交易，在交易標(biāo)的上覆蓋電能量、輔助服務(wù)、合同、可再生能源消納權(quán)重等交易品種的全市場體系結(jié)構(gòu)。中長期市場方面，包括中長期雙邊交易、月度集中交易、省間外送交易、合同轉(zhuǎn)讓交易等?，F(xiàn)貨市場方面，第一批八個省級現(xiàn)貨市場開展試運行、第二批六個現(xiàn)貨市場試點已開展模擬試運行;省間現(xiàn)貨市場已啟動運行。輔助服務(wù)市場方面，我國已初步形成以調(diào)峰、調(diào)頻、備用等交易品種為核心的區(qū)域、省級輔助服務(wù)市場體系。
年初，國家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場體系的指導(dǎo)意見》，提出：“引導(dǎo)用戶側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源、儲能、分布式能源、新能源汽車等新型市場主體參與市場交易，充分激發(fā)和釋放用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力”。近期，國家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則(征求意見稿)》，提出“推動儲能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場主體參與交易。”隨著我國電力市場化建設(shè)深入推進(jìn)，市場成為資源配置主要手段，虛擬電廠能否“搭乘”市場的快車，將成為虛擬電廠推廣的關(guān)鍵。從目前來看，虛擬電廠想要進(jìn)入市場并盈利還面臨以下幾個難題。
一是虛擬電廠的市場定位和市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)不明確。在市場定位方面，由于虛擬電廠聚合資源的多元性，通常有發(fā)電企業(yè)、售電公司、電力用戶等多重市場定位，不同的市場定位決定了其參與市場的類型、策略，享受的權(quán)利義務(wù)完全不同。在市場準(zhǔn)入方面，國家能源局已于2021年底頒布新版“兩個細(xì)則”，明確將虛擬電廠作為一類并網(wǎng)主體和輔助服務(wù)市場參與主體，但各地針對虛擬電廠準(zhǔn)入輔助服務(wù)市場規(guī)則仍不完善，虛擬電廠在容量規(guī)模、響應(yīng)時間等方面尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
二是電力市場對各類新興主體的接納程度不夠。我國目前雖然已開展現(xiàn)貨市場試點，基本建立省間+省內(nèi)的兩級市場架構(gòu)，建立中長期+現(xiàn)貨的電能量市場和輔助服務(wù)的市場，但其可參與主體中，虛擬電廠等新興市場主體可參與性較為有限，目前虛擬電廠僅參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場。由于虛擬電廠具有發(fā)電、負(fù)荷兩種特性，多數(shù)省份現(xiàn)貨市場為發(fā)電側(cè)單邊市場，虛擬電廠無法參與或只能以價格接受者參與，無法體現(xiàn)虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)價值。在參與中長期、容量補(bǔ)償(市場)方面，則缺少相關(guān)機(jī)制。
三是我國輔助服務(wù)市場規(guī)模小、品種少，難以體現(xiàn)虛擬電廠價值。市場規(guī)模方面，我國輔助服務(wù)市場總費用約占全社會總電費的1.5%，國際普遍占比在3%。部分國家如英國輔助服務(wù)費用占比達(dá)10%以上。產(chǎn)品類型方面，我國輔助服務(wù)市場交易品種以調(diào)峰為主，部分區(qū)域或省份開展調(diào)頻和備用輔助服務(wù)，缺少電壓支撐、黑啟動、爬坡、調(diào)峰容量等輔助服務(wù)品種，調(diào)頻市場未針對響應(yīng)速度進(jìn)一步細(xì)分。
關(guān)于虛擬電廠參與電力市場
機(jī)制設(shè)計的思考
差異化明確市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)
虛擬電廠聚合分布式資源、儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源，以聚合模式參與中長期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)等不同品種交易，均要建立相應(yīng)的市場準(zhǔn)入條件，且準(zhǔn)入條件應(yīng)依據(jù)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)關(guān)系和具備的能力來設(shè)定，不應(yīng)考慮具體資源的類型。根據(jù)響應(yīng)特性、響應(yīng)時長、響應(yīng)速度、響應(yīng)性能、容量規(guī)模等指標(biāo)和技術(shù)特征分類，差異化明確市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。
(1)參與中長期市場
市場準(zhǔn)入要求：虛擬電廠作為“電力產(chǎn)消者”，需同時滿足各地電力市場運營規(guī)則中對發(fā)電企業(yè)和售電公司的基本準(zhǔn)入條件，包括但不限于具備獨立法人資格、財務(wù)獨立核算、信用評價合格、能夠獨立承擔(dān)民事責(zé)任、注冊資金、專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量和比例要求等。同時，還需與電網(wǎng)企業(yè)簽訂供用電協(xié)議。
技術(shù)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)：虛擬電廠需具備智能表計，其所聚合的各類分散可調(diào)資源主體需要具備精確的電力曲線記錄功能，或虛擬電廠本身關(guān)口需具備以上條件;虛擬電廠還需要具備雙向通信功能，能夠向交易平臺提交申報信息、接收交易平臺或調(diào)度平臺下發(fā)的市場交易信息和調(diào)度指令信息。
(2)參與現(xiàn)貨市場
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，還需要滿足調(diào)節(jié)速率要求、分時計量和具備技術(shù)支持系統(tǒng)接入條件等具體要求。一般而言，虛擬電廠聚合后的裝機(jī)總?cè)萘?總負(fù)荷為所聚合的各類分布式電源的有效容量之和，且一般不低于1MW。虛擬電廠還需具備參與現(xiàn)貨市場申報的雙向通訊條件，具備相應(yīng)的技術(shù)支持系統(tǒng)。
(3)參與輔助服務(wù)市場
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)調(diào)頻、備用、轉(zhuǎn)動慣量、爬坡等不同輔助服務(wù)交易品種在響應(yīng)速度、調(diào)節(jié)速率、響應(yīng)時間、響應(yīng)時長等方面不同的技術(shù)要求，嚴(yán)格確定虛擬電廠需滿足的技術(shù)條件。一般而言，虛擬電廠聚合各類分布式電源后的有效容量不少于5MW，且靈活調(diào)節(jié)能力不低于1MW，響應(yīng)速度不低于15分鐘，響應(yīng)持續(xù)時長不低于1小時。
(4)參與容量市場
在滿足基本準(zhǔn)入條件的基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一的容量市場準(zhǔn)入要求，統(tǒng)籌考慮虛擬電廠的出力特性、自然資源情況、調(diào)節(jié)能力、檢修停機(jī)、事故故障等多方面因素對虛擬電廠開展有效容量核定，客觀反映虛擬電廠對電力系統(tǒng)容量的實際貢獻(xiàn)。
分市場類型明確參與路徑
(1)中長期市場
近期，虛擬電廠可視市場建設(shè)選擇是否參與中長期市場。一方面虛擬電廠的特點決定了其主要以參與調(diào)節(jié)性市場盈利，另一方面，虛擬電廠參與中長期市場相關(guān)規(guī)則不完善。
中遠(yuǎn)期，虛擬電廠參與中長期電量市場的方式與發(fā)電企業(yè)、大用戶、售電公司等類似，以虛擬電廠為統(tǒng)一的市場主體參與電力中長期交易包括年度、月度、多日等各時間尺度和雙邊協(xié)商、集中交易等各類中長期交易品種。在中長期交易中需按照國家政策要求和中長期市場規(guī)則，明確交易價格、交易曲線、統(tǒng)一結(jié)算點、偏差處理等基本信息。
(2)現(xiàn)貨市場
近期，虛擬電廠可視市場建設(shè)等情況選擇是否參與現(xiàn)貨市場。原因是虛擬電廠兼具發(fā)電商、電力用戶雙重屬性。近期，用戶側(cè)參與現(xiàn)貨市場機(jī)制不健全，僅甘肅部分電力用戶可報量報價參與現(xiàn)貨市場。
中遠(yuǎn)期，隨著用戶側(cè)參與現(xiàn)貨市場機(jī)制完善，虛擬電廠作為統(tǒng)一的市場主體參與電力現(xiàn)貨市場交易，包括日前、日內(nèi)、實時等各時間尺度的電力現(xiàn)貨市場集中競價。根據(jù)現(xiàn)貨市場出清結(jié)果，形成日前、日內(nèi)、實時市場的分時出清價格和出清電量。虛擬電廠作為統(tǒng)一市場主體按照現(xiàn)貨市場規(guī)則和配套細(xì)則，承擔(dān)偏差結(jié)算責(zé)任和相關(guān)市場運營費用的分?jǐn)偂?/p>
(3)輔助服務(wù)市場
近期，虛擬電廠在滿足輔助服務(wù)市場技術(shù)準(zhǔn)入要求的前提下，可參與對應(yīng)品種的輔助服務(wù)市場交易，主要以調(diào)峰、調(diào)頻備用輔助服務(wù)為主。
中遠(yuǎn)期，隨著虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)能力的提升，可進(jìn)一步拓展和創(chuàng)新虛擬電廠參與輔助服務(wù)的交易品種，包括轉(zhuǎn)動慣量、爬坡等輔助服務(wù)新品種。
(4)容量市場(補(bǔ)償)
近期，由于電力市場機(jī)制尚不健全，容量補(bǔ)償以固定價格的容量補(bǔ)償機(jī)制為主。虛擬電廠按照能源主管部門核定的有效容量分?jǐn)偦蚍窒砣萘抠M用。若有效容量大于0時，可按照固定容量補(bǔ)償價格獲得對應(yīng)的容量補(bǔ)償費用;若有效容量小于0時，虛擬電廠需根據(jù)有效容量的絕對值承擔(dān)對應(yīng)比例容量補(bǔ)償費用的傳導(dǎo)分?jǐn)偂?/p>
遠(yuǎn)期，隨著容量市場機(jī)制的建立健全，虛擬電廠基于核定的有效容量參與容量市場競拍。
持續(xù)完善輔助服務(wù)市場
一是創(chuàng)新輔助服務(wù)品種，充分體現(xiàn)調(diào)節(jié)性資源價值。隨著新能源比例的不斷提升，各國電力市場正在積極探索引入爬坡類產(chǎn)品、系統(tǒng)慣性、快速調(diào)頻等新型輔助服務(wù)交易品種，滿足系統(tǒng)中對于具有快速爬坡能力、調(diào)節(jié)性能良好的電源需求，充分體現(xiàn)調(diào)節(jié)性資源的價值。
二是擴(kuò)大輔助服務(wù)市場主體參與范圍，降低新興市場主體參與門檻。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)，虛擬電廠等新興市場主體不斷涌現(xiàn)，為進(jìn)一步挖掘電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，應(yīng)進(jìn)一步降低和明確各類輔助服務(wù)的技術(shù)門檻，將新興市場主體納入?yún)⑴c范圍，為新興市場主體廣泛參與輔助服務(wù)市場奠定堅實基礎(chǔ)。
三是因地制宜推動輔助服務(wù)市場建設(shè)并加強(qiáng)與現(xiàn)貨市場的統(tǒng)籌銜接。隨著我國電力現(xiàn)貨市場建設(shè)，因地制宜的設(shè)計輔助服務(wù)市場機(jī)制，并通過單獨出清或聯(lián)合出清的方式實現(xiàn)與電力現(xiàn)貨市場的銜接，有效激發(fā)靈活性調(diào)節(jié)資源參與輔助服務(wù)市場的意愿。
結(jié)語
隨著我國電力市場化改革深入推進(jìn)，推動虛擬電廠參與電力市場不僅是完善我國電力市場體系的重要途徑，也是虛擬電廠未來發(fā)展的關(guān)鍵。推動虛擬電廠參與市場需在市場定位、準(zhǔn)入、參與市場類型等方面予以明確，結(jié)合虛擬電廠的聚合特性優(yōu)化完善各類細(xì)分市場的交易機(jī)制并推動虛擬電廠以靈活方式參與各類市場化交易，充分激發(fā)虛擬電廠的自身活力創(chuàng)新商業(yè)模式，促進(jìn)虛擬電廠的廣泛運用和實踐。
