11月25日，國(guó)家能源局就《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見(jiàn)稿）》《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)監(jiān)管辦法（征求意見(jiàn)稿）》征求意見(jiàn)?！痘疽?guī)則》提出，推動(dòng)儲(chǔ)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(chǎng)主體參與交易。

虛擬電廠尚未形成固化的商業(yè)模式，其調(diào)節(jié)手段、調(diào)節(jié)路徑、可發(fā)展模式等仍具有多種可能性。

虛擬電廠：聚合分布式資源參與電力市場(chǎng)

【資料圖】

虛擬電廠通過(guò)信息技術(shù)和軟件系統(tǒng)聚合并優(yōu)化分布式電力資源，從而參與電力市場(chǎng)和和電網(wǎng)運(yùn)行。

虛擬電廠本身并不發(fā)電，而是通過(guò)聚合風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等分布式資源，將電網(wǎng)中大量散落的、可調(diào)節(jié)的電力負(fù)荷整合起來(lái)，加入電網(wǎng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)有效削峰填谷，同時(shí)提供調(diào)頻、調(diào)壓、備用等電力輔助服務(wù)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全性。

圖源：NextKraftwerke官網(wǎng)、招商證券

從邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡

虛擬電廠發(fā)展分為三個(gè)階段，邀約型，交易型和自治型。當(dāng)前，由于我國(guó)目前儲(chǔ)能和分布式電源以及電力交易市場(chǎng)尚未發(fā)展成熟，虛擬電廠主要處于邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡的階段。

交易型階段：電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)和容量市場(chǎng)建成后，虛擬電廠聚合商以類似于電廠的形式，參與市場(chǎng)獲取收益。

邀約型階段：在沒(méi)有電力市場(chǎng)情況下，由政府機(jī)構(gòu)牽頭，各個(gè)聚合商參與，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。

自治型階段：跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著電廠聚合的資源種類越來(lái)越多，數(shù)量越來(lái)越大，空間越來(lái)越廣，形成“虛擬電力系統(tǒng)”，既包括可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式電源等基礎(chǔ)資源，也包括這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。

虛擬電廠盈利來(lái)源

1.可再生能源發(fā)電的預(yù)測(cè)和監(jiān)控

可再生能源的進(jìn)給難以控制，導(dǎo)致電力現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格變動(dòng)時(shí)公用事業(yè)公司難以及時(shí)調(diào)整電力投資組合，從而導(dǎo)致1）現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)轉(zhuǎn)為負(fù)值時(shí)，可再生能源供給不能及時(shí)削減，從而帶來(lái)虧損；2）電力平衡機(jī)構(gòu)的需求變動(dòng)大，公用事業(yè)公司依靠傳統(tǒng)手段難以了解和預(yù)測(cè)可再生能源發(fā)電水平，導(dǎo)致因事后修正電力投資組合而承受昂貴的平衡成本。

公用事業(yè)公司投資組合中的所有可再生能源通過(guò)遠(yuǎn)程控制單元聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)時(shí)顯示不同發(fā)電站的發(fā)電總量，從而能夠直接控制特定可再生能源發(fā)電的交易。此外，虛擬電廠還能夠綜合不同發(fā)電站的發(fā)電數(shù)據(jù)和外部導(dǎo)入的氣象數(shù)據(jù)來(lái)幫助預(yù)測(cè)可再生能源的發(fā)電量。

盈利方式：

1）增強(qiáng)了對(duì)電力投資組合的預(yù)測(cè)能力和控制，幫助公用事業(yè)公司節(jié)省因投資組合和實(shí)際需要不同帶來(lái)的平衡成本。

2）當(dāng)可再生能源電價(jià)降到負(fù)值時(shí)，公用事業(yè)公司可以及時(shí)削減售電組合中可再生能源發(fā)電的占比。

3）如果可再生能源投資組合包含生物能源或水電（或地?zé)岬绕渌烧{(diào)度的可再生能源），公用事業(yè)公司可以使用虛擬電廠來(lái)優(yōu)化和控制這些資產(chǎn)的發(fā)電計(jì)劃，例如在預(yù)計(jì)電價(jià)上漲時(shí)增加這些資產(chǎn)的發(fā)電，從而在短期市場(chǎng)上擊敗平均價(jià)格，帶來(lái)額外收入。

4）在可再生能源份額較高的能源市場(chǎng)中，電價(jià)往往由光伏和風(fēng)電驅(qū)動(dòng)，因此通過(guò)更好地了解自己的可再生能源投資組合，公用事業(yè)公司可以更多地了解整個(gè)電力市場(chǎng)的情況以及現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格走向，從而提高交易安全性和盈利能力。

2.電網(wǎng)彈性聚合

虛擬電廠參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，提高電網(wǎng)彈性。在收到來(lái)自電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的增加或減少發(fā)電量的信號(hào)后，虛擬電廠的中央控制系統(tǒng)結(jié)合各個(gè)可調(diào)度的可再生能源電廠的響應(yīng)時(shí)間限制、運(yùn)行狀態(tài)等因素，將運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)拆分為多個(gè)單獨(dú)的子信號(hào)，發(fā)送到各個(gè)可再生能源電廠。這些信號(hào)會(huì)進(jìn)一步被自動(dòng)發(fā)送到電廠中的各個(gè)聯(lián)網(wǎng)單元，通過(guò)綜合調(diào)控虛擬電廠下的不同發(fā)電單元的，從而實(shí)現(xiàn)總體的調(diào)峰調(diào)頻效果。

盈利方式：虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商通過(guò)容量招標(biāo)及輔助服務(wù)盈利。

3.需求響應(yīng)聚合

虛擬電廠聚合需求側(cè)的電力消耗單元，統(tǒng)一進(jìn)行負(fù)荷管理，從而提供需求響應(yīng)服務(wù)，獲取輔助服務(wù)收入。此外，在部分市場(chǎng)，虛擬電廠還參與容量招標(biāo)，獲得中標(biāo)容量的結(jié)算費(fèi)用。此時(shí)虛擬電廠的作用在于提高電力消費(fèi)的領(lǐng)活動(dòng)。

盈利方式：通過(guò)輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)收入、降低電力采購(gòu)成本盈利。

4.戶用虛擬電廠

將電池儲(chǔ)能、戶用光伏和電動(dòng)汽車充電連接到一個(gè)綜合的家庭能源系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)戶用能源調(diào)配。降低電網(wǎng)使用，避免配電堵塞，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰，增加電網(wǎng)獨(dú)立性，增加電表后資產(chǎn)靈活性，提高對(duì)電網(wǎng)使用的控制。

盈利方式：用戶增加電力自用，聚合商提供輔助服務(wù)盈利，公用事業(yè)公司通過(guò)減少電網(wǎng)升級(jí)費(fèi)用增加收入。

實(shí)踐案例1：德國(guó)獨(dú)立虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商N(yùn)EXT

NextKraftwerke（NEXT）成立于2009年，是歐洲建立最早、規(guī)模最大的虛擬電廠之一，同時(shí)也是歐洲電力現(xiàn)貨市場(chǎng)認(rèn)證的能源交易商，參與能源的現(xiàn)貨市場(chǎng)交易。

截至2022年Q3，公司已有14841個(gè)聚合單元，11182兆瓦聯(lián)網(wǎng)裝機(jī)容量，其中包括沼氣電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)廠、水電、光伏、電池儲(chǔ)能、電轉(zhuǎn)氣、電動(dòng)汽車、參與需求側(cè)響應(yīng)的工業(yè)負(fù)荷。

2019年參與電力交易規(guī)模達(dá)到15.1TWh，2020年?duì)I業(yè)收入5.95億歐元，并于2021年被殼牌公司收購(gòu)，殼牌預(yù)計(jì)將幫助NEXT實(shí)現(xiàn)到2030年每年銷售約560TWh電力的目標(biāo)。

NEXT提供的業(yè)務(wù)模式主要包括可再生能源發(fā)電的預(yù)測(cè)和監(jiān)控、電網(wǎng)彈性聚合和需求響應(yīng)聚合。NEXT使用基于大數(shù)據(jù)（例如電廠運(yùn)行情況、天氣數(shù)據(jù)、市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)）的智能算法，提高可再生能源發(fā)電機(jī)組和工業(yè)用戶對(duì)價(jià)格信號(hào)的響應(yīng)速度；在發(fā)電機(jī)組上安裝遠(yuǎn)程控制裝置NextBox，通過(guò)虛擬電廠平臺(tái)對(duì)聚合的各個(gè)電源進(jìn)行控制，從而參與電力市場(chǎng)交易并獲取利潤(rùn)分成；利用生物質(zhì)發(fā)電和水電啟動(dòng)速度快、出力靈活的特點(diǎn)，參與電網(wǎng)的二次調(diào)頻和三次調(diào)頻，從而獲取附加收益。

實(shí)踐案例2：德國(guó)能源電力公司E.ON

E.ON在德國(guó)和英國(guó)開(kāi)發(fā)的虛擬電廠業(yè)務(wù)包括150家電廠（600MW）。E.ON為其所擁有的包括發(fā)電機(jī)組、能源用戶（工業(yè)負(fù)荷、水泵、熱電聯(lián)產(chǎn)）和儲(chǔ)能設(shè)施（如電池）等提供控制設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的遠(yuǎn)程管理，以優(yōu)化電廠的收入，并幫助電廠參與平衡市場(chǎng)增加收入。

E.ON還與工業(yè)企業(yè)合作，讓其參與電力市場(chǎng)。例如，E.ON和thyssenkrupp合作，將其制氫工廠通過(guò)虛擬電廠連接到德國(guó)電力市場(chǎng)中。在E.ON虛擬電廠的自動(dòng)控制下，如果電網(wǎng)有高需求，thyssenkrupp的工廠將關(guān)閉氫氣生產(chǎn)，將電解所需的能量提供給電網(wǎng)；相反，如果電網(wǎng)中的電能超過(guò)配電需求，那么工廠就會(huì)增加氫氣產(chǎn)量，以此獲得平衡服務(wù)和輔助服務(wù)收入。

實(shí)踐案例3：特斯拉

特斯拉推出自主研發(fā)的能源資產(chǎn)實(shí)時(shí)交易和控制平臺(tái)Autobidder，能夠向用戶提供虛擬電廠服務(wù)，聚合負(fù)荷資源參與能量交互響應(yīng)，該產(chǎn)品具備價(jià)格預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電量預(yù)測(cè)、智能競(jìng)價(jià)及優(yōu)化調(diào)度等功能。

2022年，特斯拉與加州公用事業(yè)公司PG&E合作開(kāi)展緊急減負(fù)荷計(jì)劃（Emergency Load Reduction Program），以通過(guò)虛擬電廠的方式減少電網(wǎng)在需求高峰時(shí)期承受壓力時(shí)的發(fā)電需求。

具體方案是，當(dāng)加州電網(wǎng)因?yàn)樘鞖庋谉岫枰~外的電力供應(yīng)時(shí)，特斯拉Powerwall的用戶可以通過(guò)將他們儲(chǔ)存的電量返回電網(wǎng)，以獲得每千瓦時(shí)2美元的報(bào)酬。

截至2022年7月，特斯拉已經(jīng)邀請(qǐng)約25000名擁有Powerwall的PG＆E客戶加入虛擬電廠；2022年8月，加州的虛擬電廠項(xiàng)目已成功啟動(dòng)了首次緊急響應(yīng)演練，在活動(dòng)中，共有2342位Powerwall用戶參與，共計(jì)輸出了多達(dá)16兆瓦的電力。

在該項(xiàng)目中，PG&E通過(guò)以低于用電高峰期批發(fā)電價(jià)的金額向Powerwall用戶購(gòu)電節(jié)省成本，Powerwall用戶通過(guò)售電獲得收入，而特斯拉能獲得儲(chǔ)能和發(fā)電產(chǎn)品的需求提升，以及未來(lái)可能的售電差價(jià)及虛擬電廠服務(wù)費(fèi)用。

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