中国储能网讯：随着新型电力系统的发展，具备调节潜力的用户侧资源数量飞速增长，包括工商业和居民各类可调节灵活负荷，电动汽车、分布式储能等储能资源，屋顶光伏和小型风电等分布式可再生能源，为电力系统提供了潜在的灵活调节手段。
电动汽车作为具有流动性的双向调节资源，既可通过接入虚拟电厂参与电网调节；同时作为电化学储能体系的重要组成部分，未来有望为电力系统提供千万千瓦级的双向灵活性调节能力。
什么是虚拟电厂？
虚拟电厂（Virtual Power Plant，VPP）是聚合分布在一定区域的分布式电源、可调节负荷、储能、电动汽车等资源，应用AI、大数据等技术，形成的具有电力市场交易或电网互动能力的物理或经济实体，也可指实现此目的的综合应用技术，进一步可引申为搭载、应用此技术的软硬件及服务产品。
从平台角度来看，虚拟电厂是一方面对接电力交易中心，另一方面对接各类资源聚合商，组织资源主体参与各类电力市场交易，并完成相关结算和利益分配的平台。
虚拟电厂示意图
图源：电力圆桌项目课题组《面向双碳的虚拟电厂技术支撑体系与商业模式研究》
按照聚合资源的不同，虚拟电厂可分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型，其中含电动汽车在内的源网荷储一体化混合型聚合资源出售属性较强。
各类虚拟电厂的特征
目前国内的虚拟电厂还处在商业模式的探索阶段，从虚拟电厂的收益来源来说，已经开展的虚拟电厂业务模式主要以邀约型需求响应为主，盈利模式来源于响应补贴。但需求响应属于偶发交易，具有交易频次不确定的特点，无法构成虚拟电厂运营商主要盈利模式。
随着中长期市场、现货市场、绿电交易市场、辅助服务市场等逐步放开，虚拟电厂可作为一个市场主体全面参与到市场中，主要盈利模式除了需求响应，还包括辅助服务交易、电力现货交易等。
目前国内虚拟电厂的主要投资与参与方包括政府、电网企业、发电企业与资源聚合商，政府部门主要牵头虚拟电厂管理平台的建设，例如深圳虚拟电厂管理中心；电网与发电企业投资建设虚拟电厂运营平台，例如国网的冀北虚拟电厂、南网的“粤能投”虚拟电厂、国电投保定综合智慧零碳电厂；资源聚合商种类较多，主要为综合能源服务公司、售电公司、与车桩企业等直接对接用户资源的公司。
电动汽车、充换电基础设施、充电量持续增长
据工信部数据，截至2023年底，我国充电基础设施累计达859.6万台，同比增加65%；2023年，我国充电基础设施新增338.6万台，同比增长30.6%，新能源汽车国内销量829.2万辆，同比增长33.5%，桩车增量比为1∶2.4。
据公安部统计数据，截至2023年底，全国新能源汽车保有量达2041万辆，同比增长56%；其中纯电动汽车保有量1552万辆，占新能源汽车保有量的76.04%，纯电汽车保有量同比增长49%。
若以电池容量50kWh的纯电动汽车来估算，按每天一充一放，1500万辆纯电汽车，年充电量需求超2000亿千瓦时，若将电动汽车电池作为分布式电化学储能体系的组成部分，整体储能容量也是巨大的。
电动汽车、充电量呈爆发式增长，未来充换电基础设施的不断完善扩充是一个发展重点，另外基于大量充换电设施、电动汽车的用电运营商业模式的拓展也很具想象力。
政策支持电动汽车以V2G参与虚拟电厂
V2G即Vehicle-to-Grid（车辆到电网），又称双向逆变式充电技术，即电动车不仅可以从电网获取电力充电，还可以将车载电池中的电能反馈到电网中。
电动汽车就是巨大的电力海绵，V2G技术的应用，可实现电动汽车的分布式移动储能单元功能，在用电低谷时充电，在用电高峰时向外放电。
今年1月，发展改革委等四部门印发《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》。该文件明确，车网互动主要包括智能有序充电、双向充放电等形式，可参与削峰填谷、虚拟电厂、聚合交易等应用场景。到2030年，新能源汽车将成为电化学储能体系的重要组成部分，并力争为电力系统提供千万千瓦级的双向灵活性调节能力。
此外，该文件还鼓励针对居民个人桩等负荷可引导性强的充电设施制定独立的峰谷分时电价政策，并围绕居民充电负荷与居民生活负荷建立差异化的价格体系，力争2025年底前实现居民充电峰谷分时电价全面应用，进一步激发各类充换电设施灵活调节潜力。
截至目前，浙江、山东、湖北、福建等多省已发布居民电动汽车充电设施分时电价专项文件。
比如浙江按春秋、夏冬以及重大节假日划分省内动汽车充换电设施峰谷电价，其中尖峰上浮50%、高峰上浮35%、低谷下浮60%、深谷下浮80%；福建省则针对居民电动汽车充电设施在居民合表电价0.533元/千瓦时的基础上，高峰贵0.03元，谷时便宜0.2元；湖北面向居民电动汽车充电桩分时电价在现行电价标准（每千瓦时0.555元，含税）基础上，深谷便宜0.333元，低谷便宜0.17元，高峰贵0.03元，尖峰贵0.333元。
今年4月，商务部等14部门印发的《推动消费品以旧换新行动方案》，提出要鼓励各地出台支持政策，完善充（换）电、停车、智慧交通等基础设施。目前，各地正在持续优化充换电设施布局，积极推进充电设备更新升级，提高充电效率。
今年年初，重庆的西部科学城投运一座超级充电站，这也是重庆首个“光储充放换检”源网荷储一体化示范站。
该充电站配置24台180kW直流充电桩、60台240kW直流充电桩，还有2台360kW分体式直流充电桩，1台480kW直流液冷充电桩，总充电功率19920kW，可满足180台新能源汽车同时充电；换电站储备8块动力电池，每块电池282kWh，可支持40余台换电重卡换电需求；同时打了造20MW电化学储能场景；发生区域停电等极端情况下，超充站还能够脱离大电网独立运行，依靠自身储能、V2G等设施设备，作为应急电源使用，保障周边居民区关键用电设施设备有序运转。
V2G是未来交通和能源领域的融合，通过“源网储荷”的高效本地化部署和应用，实现绿色能源的本地自产自销，减少对外部环境的影响，同时也可通过峰谷电价差、虚拟电厂等商业模式为电动车车主、充换电站运营商创造一定的经济效益，实现良性循环。
深圳电动汽车虚拟电厂
2022年8月26日，深圳挂牌成立虚拟电厂管理中心，该中心由深圳市发展改革委管理，设在深圳供电局，主要负责虚拟电厂管理平台建设维护、建立相关管理制度、组织开展用户注册、资源接入、并网管理、性能测试、响应监测、效果评估等工作。
深圳虚拟电厂管理中心
图源：中国电力报
深圳虚拟电厂管理中心积极推动5G基站、新能源汽车充换电场站、电动自行车换电柜、建筑楼宇、工业园区、储能系统等资源接入虚拟电厂管理平台。
截至今年3月，深圳虚拟电厂管理中心已接入运营商45家，接入容量规模265万千瓦；实时可调负荷56万千瓦，相当于2台中型火电机组。
在2022年成立国内首家虚拟电厂管理中心后，深圳的虚拟电厂就与电动汽车充电站融合发展。
2024年一季度深圳新能源汽车充电量达6.7亿kWh，同比增长10.9%，相当于超过1200万辆电池容量50kWh的电动汽车充满电，目前深圳全市已有336座超充站投运。截至今年一季度，南方电网在深充电站（含超充站）等已全部接入深圳虚拟电厂管理中心，接入规模达26万千瓦，可参与深圳市虚拟电厂精准响应。
也就是说仅南方电网的充电站就占到虚拟电厂总接入容量的十分之一，展示了充换电基础设施、电动汽车资源通过虚拟电厂提高电网运行效率方面的潜力。
车企的虚拟电厂“生意经”
蔚来是我国首家接入电网（上海电网）调度虚拟电厂的电动汽车品牌，同时也是国内最大规模将换电站接入虚拟电厂的品牌。
早在2019年，蔚来就通过“能源云”在上海组织换电站和家充桩参与全市电网的削峰填谷。
此外，蔚来还通过多个试点落地项目，联动各地电网公司、能源发电企业，实现虚拟电厂在电力辅助服务市场的应用。
截至2024年1月底，蔚来累计交付新车459649辆；截至2月25日，蔚来在全国已建设2375座换电站，3713座充电站。
截至今年2月，蔚来累计有1683座换电站参与错峰充电，转移用电量达1.6亿千瓦时。同时，蔚来已组织换电站587座、充电桩超过2.7万根参与全国14个省市的需求响应以及调峰辅助服务，累计总调峰容量约30万千瓦。
今年4月，蔚来能源《规模化车网互动虚拟电厂建设与运营》项目更是入选了国家第一批绿色低碳先进技术示范项目，这也是唯一一家车企入选项目。
该项目内容涵盖了面向车网互动的换电站和V2G桩建设、大容量、高性能、精准调控的车网互动虚拟电厂构建，以及绿色低碳的用户多时空补能运营等多个方面。在与上海电网深度合作中，验证了换电站作为分布式资源聚合式参与电网调频的能力。
该项目将基于“车-桩-网”协同互动，助力可再生能源的消纳以及提高电网稳定性。同时，蔚来能源还将通过挖掘蔚来用户和加电用户双重运营潜力，打造绿色、低碳的电动汽车用户补能运营体系，推动新能源汽车行业的可持续发展。
电动汽车、充换电站运营商未来建好虚拟电厂，可以多元化拓展营收。运营商不只靠服务费赚钱，还有售电、峰谷电价差、调峰、现货交易增加收益。
电动重卡虚拟电厂
4月2日，河北唐山超10万辆次电动重卡首次参与了电网峰谷调节，调节电量超50万千瓦时，初步建成了我国首个电动重卡型虚拟电厂运营模式。
在唐山，电动重卡主要应用于港口物流、矿山运输等场景，具有低碳环保、运营成本低等优势。今年一季度，该地区新增重卡充换电站30座，充电量达1.7亿千瓦时，同比增长17%，创历史新高。目前该地区已建成重卡充换电站332座、充电桩2618个，累计充电量超14亿千瓦时。
唐山的电动重卡虚拟电厂案例，目前聚合了11座重卡充换电站电池储能资源，调节能力最大可达2.23万千瓦。
电动重卡虚拟电厂聚合的是重卡的储能电池资源，既可促进电力供需平衡，获得收益，也是促进新能源消纳的手段。
电动重卡的电池具有储能单元容量大、充电功率高的特点，是一种非常优质的储能资源，将电动重卡储能电池资源进行聚合，以虚拟电厂模式运营，通过参与电力辅助服务市场，在电网负荷低谷时段充电，将电能储存在电池中，从而降低电网峰谷差，促进电力供需平衡获得收益和新能源消纳。
电动重卡充电享受峰谷电价。在电网负荷低谷时段，重卡充电价格最低，一度电最高可以节省约0.75元，一辆重卡充一次电最高可节省315元，可进一步降低运营成本价值。
电动汽车作为具有流动性的双向调节资源，现阶段可以通过避峰充电参与电网调节，后续有望在V2G技术试点成熟后逐步推开，在尖峰时段参与出力进行顶峰调节，参与调频辅助服务，提升新型电力系统灵活调节能力，通过减少增量电网容量、增量调峰调频电厂建设等方式，间接减少碳排放。
