歐洲和美國虛擬電廠發展的原生動力分析
分析歐洲和北美的虛擬電廠發展路徑和發展動力,發現有較為明顯的差異:
歐洲虛擬電廠的發展是以“電力市場化+“高比例風光可再生能源”為特征,以分布式光伏入市交易為動力,更強調市場價格信號對電力需求調節,形成了以NK為代表的一批分布式發電集中交易+負荷參與靈活性調節服務的虛擬電廠。
而美國的虛擬電廠,更多的是受到能源安全政策的影響,以90年代初期的“需求側響應”為基準,逐步發展出負荷側資源聚合參與需求響應,并與市場逐步融合,形成“需求響應補貼+容量市場+部分輔助服務市場”的發展路徑,而且受制于不同州縣的電力市場放開程度,在“發配售一體化”的低水平市場上盈利模式可能受限于需求響應為主。
中國虛擬電廠發展路徑不同于歐美
中國虛擬電廠的發展,一方面是每個省的電源結構不同,尤其是風光新能源的裝機容量和發電量占比差異較大,導致短期市場價格變化率不同,所以對負荷側資源的調節能力需求不同,這也是發改能源【2025】357號文中強調“因地制宜”原則的原因之一。
另一方面,中國虛擬電廠發展,一則受到美國“需求響應”的負荷側資源管理思維影響,最早從90年代中后期開始,逐步形成了省-市兩級的需求響應管理體系和補貼路徑;二則同時參考歐洲電力市場化、歐洲統一電力市場、基于高比例風光新能源的市場化交易機制確立等的成功經驗,探索負荷側分散式資源集中參與中國電力市場化的路徑。
中國虛擬電廠發展階段劃分
在此種情況下,我們可以從市場機制形成和市場參與者兩個維度,對中國虛擬電廠的發展路徑進行階段的一種可能的劃分:
從市場機制形成來說,非市場化的補貼模式,還是通過市場競價確定補貼價格的“半市場化模式”,抑或是直接通過市場形成價格并撮合買賣雙方的市場模式。
從市場參與者來說,主要看市場的包容程度,即買、賣、中介三方的數量和定位,尤其是考察電網公司與市場的關系。市場化程度越高的地方,市場本身越獨立,電網公司越是市場的參與者。比如在成熟電力市場中,電網公司(比如輸電網運營商TSO、配電網運營商DSO)一般是輔助服務的采購方。

階段一,電網公司建設的用戶邀約需求響應型虛擬電廠
省級電網公司最早在90年代中后期開始,建設需求響應管理平臺,之后逐漸延展到用電信息采集系統平臺(簡稱用采系統),形成了居民集抄+大用戶負控集抄+需求響應三合一的用采系統。
從建設層級來看,2000~2020年,各省的用電信息采集系統,都逐步從地市層面,集中到了省-總部層面,基本形成了以省為單位的大系統。
2020年以后,基于上述用采系統,拓展出虛擬電廠應用的功能。
對一些省級電網公司來說,這個階段的虛擬電廠是原有用采系統的一個功能模塊,把負荷側可調節資源以虛擬電廠的名義進行聚合,并拓展部分表后的負荷資源直接計量和控制。
在這個階段,虛擬電廠平臺建設成本(包含現場硬件投資)由電網公司承擔,運營和補貼發放由電網公司負責,補貼資金的來自地方政府,直接動員電力用戶參與并獲得補貼。
所以某種意義上這是電網公司自己建設,用戶直接參與的,需求響應業務驅動的虛擬電廠。
由于是在以省為單位的用電信息采集系統基礎上發展的,所以基本上也是以省為單位建設,以市為單位進行補貼和響應的業務模式。
階段二,聚合商邀約需求響應型的虛擬電廠
2020年之后,一方面是某些時段、某些地市出現了較為嚴重的缺電和限電(比如2022年夏季四川和成都的限電),對地方的電力保供管理能力提出了新的需求,推動地市政府和地市供電公司設立地市負荷管理中心,建設地市級虛擬電廠的建設。
另一方面是,由于負荷側資源的表后特性,特別是與用戶的生產生活用電行為密切相關,電網公司在表后業務的動員能力存在一定不足,所以需要發動更多中間商(比如負荷聚合商、售電公司)參與用戶資源的動員。
大致在2022年以后,出現了省-地兩級虛擬電廠,尤其是地市單獨建設的虛擬電廠平臺,并且開放第三方接入和參與。
從市場模式上看,依然是需求響應+補貼,建設方一般也是電力公司,但可能是地市電力公司,比如深圳供電局與深圳市政府,以深圳市負荷管理中心名義建設的深圳市虛擬電廠。
從市場參與者來看,鼓勵各類負荷集成商參與,與用戶分享補貼。
階段三,市場化初期階段的虛擬電廠
如果說階段一、階段二是需求響應業務驅動,主要以解決用電缺口時段的負荷側“削峰”為主要目標,兼顧“填谷”。
那么階段三的虛擬電廠業務,在上述目標之上,又增加了很多類似歐洲的特色,比如解決分布式光伏的集中入市交易問題,形成電源型虛擬電廠;解決負荷側靈活性入市交易問題,形成負荷型虛擬電廠參與短期/現貨市場問題;解決工商業儲能和部分秒級響應負荷參與輔助服務市場的問題等。
也就是解決“入市”問題。
這個問題的答案,需要和階段一、二所形成的業務模式、技術模式、發展路徑進行融合,不可能完全重起爐灶。
所以發改能源【2025】357號文(及其各省細則)明確了不同的入市路徑,既可以通過已經建好的“省級”虛擬電廠平臺參與市場并獲得需求響應補貼,該平臺升級為與市場主體、交易中心和調度中心接軌的“新型電力負荷管理系統”。
也可以直接接入調度AGC/AVC/EMS系統并參與輔助服務市場交易。
在這個階段,路徑的探索就顯得非常重要,既要結合需求響應和電能量短期市場,又要考慮電源型虛擬電廠和負荷型虛擬電廠如何參與市場;還要平衡好地市-省-區域-總部各級的政府-市場-電網關系;更要平衡好批發側市場政策和零售側政策(比如分時電價調整與需求響應、電力市場的關系)。
所以一是各省政策的特色不同,路徑不同;二是不同的虛擬電廠政策背后的主導方、協調方、參與方不同,所形成政策文件基調、特色、差異不同;三是政策和市場隨時會發生調整,某個政策的調整可能會對某些企業單一的業務模式造成重大影響,比如過去依賴某一政策形成的盈利模式一夜之間就會消失。
階段四,市場化成熟階段的虛擬電廠
隨著市場化的深入,市場邊界、規則、監管、信息都逐漸清晰化、透明化、固定化,各方的利益更多的通過市場和價格進行博弈,這時虛擬電廠參與市場的路徑、產品、價格、盈利模式都逐步成熟。
成熟的市場帶來更多的專業分工,也帶來更多創新的機會和挑戰。
期待越來越好。
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