中国储能网讯：目前，各省市为应对接下来不断变化的能源供需形势和节能减碳工作可谓绞尽脑汁。能源的饭碗必须端在自己手里，电力市场改革不断推进，通信、控制等科技不断进步，如何应用新的管理和技术革新成果来为新形势下的能源保供服务，虚拟电厂正在从一个技术性专有名词走上前台，成为政策和新商业模式的热词。本文尝试对虚拟电厂做一综述，并浅析其商业模式。

（全文8500字，请控制阅读时间。编者水平有限，仅供参考，如有错漏敬请谅解。）

前言

以往的电力系统削峰填谷，基本是通过火电厂实现，需要海量的投资；而通过虚拟电厂实现，建设、运营、激励等环节，以比特来管理瓦特，充分发挥数字能源科技的价值，以轻资产投资实现重资产投资的同等效果。

既然这么节约，以前为什么没有这么做？因为虚拟电厂这个黑匣子，要实现上述功能，需要有内部可控的资源，比如储能、充电桩等；需要有机制，比如电力市场交易；需要有技术，黑匣子内部资源的控制和调度。

这些以前都不太具备条件，现在基本具备了，所以在电力市场发达地区和经济发达地区进展相对较快。

一、重要政策速览

（一）国家部委级文件

2022年1月18日，国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》（发改体改〔2022〕118号），电力市场改革再提速。提出虽然多元竞争主体格局初步形成，市场化交易电量比重大幅提升，但电力市场还存在体系不完整、功能不完善、交易规则不统一、跨省跨区交易存在市场壁垒等问题。应加强实现电力资源在更大范围内共享互济和优化配置，提升电力系统稳定性和灵活调节能力，推动形成适合中国国情、有更强新能源消纳能力的新型电力系统。关于虚拟电厂如何作为市场主体，参加市场交易完成商业闭环，获得应有收益，摘录文件原文阐述如下：

因地制宜建立发电容量成本回收机制。引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设。

健全分布式发电市场化交易机制。鼓励分布式光伏、分散式风电等主体与周边用户直接交易，完善微电网、存量小电网、增量配电网与大电网间的交易结算、运行调度等机制，增强就近消纳新能源和安全运行能力。

2022年1月29日，国家发展改革委和国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》中提出，大力推进电源侧储能发展，合理配置储能规模，改善新能源场站出力特性，支持分布式新能源合理配置储能系统，开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、 新能源汽车与电网（V2G）能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。

（二）地方政策（仅选编代表性政策）

1. 广东

电改重镇广东首先动作，虚拟电厂方面有两条主线。其一是国家能源局南方监管局发布《2022年南方区域电力市场监管工作要点》、关于印发《南方区域电力并网运行管理实施细则》《南方区域电力辅助服务管理实施细则》的通知（南方监能市场〔2022〕91 号），积极推动储能、虚拟电厂等更多市场主体纳入“两个细则”考核补偿管理，研究增加转动惯量、爬坡等新的辅助服务品种，组织调度机构制定新型储能、虚拟电厂等第三方主体并网调度运行规程、规范和标准。其二是广东电力交易中心印发《广东省市场化需求响应实施细则（试行）》，需求响应资金来源包括电力用户分摊、现货市场发电侧市场考核及返还费用（不含中长期偏差考核和南方区域“两个细则”考核，下同）等资金，当现货市场发电侧市场考核及返还费用等资金无法覆盖需求响应费用时，按照需求响应各交易品种费用占总费用的比例，将现货市场发电侧市场考核及返还费用等资金支付至各交易品种，不足部分由需求地区全部电力用户按结算月份月度实际用电量比例分摊。主要是加快培育用户侧灵活性资源聚集和调配能力，需求侧响应逐步形成3%-5%的需求侧调节能力为储能、虚拟电厂等新兴资源构建可持续的商业 模式，助力新型电力系统建设。

2. 山西

另一个电改先锋山西则发布《山西虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，依托电力现货市场建设成果，推动现货市场形成的实时供需价格信号在市场主体之间传导，运用市场机制，引导发电侧、用电侧、储能侧的资源通过虚拟电厂方式参与电力平衡，大幅提升电力系统的灵活性和保障能力，促进新能源消纳。并首先提出负荷侧虚拟电厂、微电网虚拟电厂、源网荷储一体化虚拟电厂的区分及定义。

3. 重庆

6月22日，华中能源监管局发出《重庆电力调频辅助服务市场交易规则（征求意见稿）》，显然是了解用户侧灵活性资源只有储能才可能担当主力的现状，明确提出调频辅助服务提供者包括统调范围内以下并网主体：发电企业、独立储能（0.5 万千瓦及以上，持续时间 1 h 以上的独立储能电站及储能装置）、联合储能（允许具备提供调频辅助服务能力的储能装 置、储能电站与上述调频资源联合作为调频辅助服务提供者，包 括：火储、风储、光储等）、其它并网主体（辅助服务供应商、用户含售电公司、虚拟电厂、聚合商等）。

无论是从政策规范、技术标准还是市场机制，这些政策的相继出台都将虚拟电厂提到了重要位置。

二、虚拟电厂的定义及功能分类

（一）虚拟电厂的定义

虚拟电厂的研究最初缘起欧美，尽管虚拟电厂的概念己提出十余年之久，但对于虚拟电厂的框架尚无统一的权威定义。但顾名思义并非传统意义上的发电厂，但可以通过虚拟（数字化）手段，达到实体电厂的同等效用。就是将相对分散的源、网、荷、储等元素进行集成调控，形成一个黑匣子，对外等效成一个可控的电源。这个黑匣子，对外既可以作为“正电厂”向系统供电，也可以作为“负电厂”消纳系统的电力，起到灵活的削峰填谷等作用。

具体来说，它是一种将不同空间的可调（可中断）负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式能源等一种或多种资源聚合起来，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。

虚拟电厂通过链接聚合商、微电网，以及它们所辖的各类负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等参与电力市场交易以获利，同时帮助电力市场平衡和调节，既可以作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷。

（二）功能分类

1.从控制架构角度，虚拟电厂可以分为：集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式。

集中控制方式：集中控制方式下的虚拟电厂可以完全掌握其所辖范围内分布式单元的所有信息，并对所有发电或用电单元进行完全控制。集中控制方式最容易实现虚拟电厂的最优化运行，但其扩展性和兼容性受到很大局限。

分散控制方式：分散控制方式下的虚拟电厂分为多个层次，能使虚拟电厂模块化，改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的问题。

完全分散控制方式：在完全分散控制方式下，虚拟电厂控制协调中心由数据交换与处理中心代替，只提供市场价格、天气预报等信息。完全分散控制方式使得虚拟电厂具有很好的扩展性和开放性，更适合参与电力市场。

来源：《虚拟发电厂研究综述》中国电机工程学报

2. 从技术特点角度，可分为商业型CVPP和技术型TVPP

引用自：百度百科---虚拟电厂 词条 https://baike.baidu.com/item/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E7%94%B5%E5%8E%82/3593296?fr=aladdin）

一句话不完整概括，就是商业型虚拟电厂只有负荷聚集和交易，而技术型虚拟电厂则包含部分的调度功能。

商业型虚拟电厂是从商业收益角度考虑的虚拟电厂，是DER投资组合的一种灵活表述。其基本功能是基于用户需求、负荷预测和发电潜力预测，制定最优发电计划，并参与市场竞标。商业型虚拟电厂不考虑虚拟电厂对配电网的影响，并以与传统发电厂相同的方式将DER加入电力市场。一旦竞标取得市场授权，商业型虚拟电厂与电力交易中心和远期市场签订合同，并向技术型虚拟电厂提交DER发电计划表和运行成本信息。

技术型虚拟电厂是从系统管理角度考虑的虚拟电厂，考虑DER聚合对本地网络的实时影响，并代表投资组合的成本和运行特性。技术型虚拟电厂提供的服务和功能包括为DSO提供系统管理、为TSO提供系统平衡和辅助服务。本地网络中，DER运行参数、发电计划、市场竞价等信息由商业型虚拟电厂提供。技术型虚拟电厂整合商业型虚拟电厂提供数据以及网络信息(拓扑结构、限制条件等)，计算本地系统中每个DER可作出的贡献，形成技术型虚拟电厂成本和运行特性。技术型虚拟电厂的成本及运行特性同传统发电厂一起由TSO进行评估，一旦得到技术确认，技术型虚拟电厂将控制DER执行发电计划。

3. 从市场实践角度，各出机杼

我国目前对于虚拟电厂的分类中，从市场实践角度并未按照上述的学术型分类，各地因地制宜制定了指导性文件，进行了或粗或细的分类。从分类的不同也可以管窥各地虚拟电厂市场实践情况。下面以广东、山西、重庆进行简述，并附带说明其商业模式。

三、国内虚拟电厂及其商业模式

（一）广东虚拟电厂

（以下仅包括电力交易中心的需求侧响应，未包括辅助服务，后续专题再讨论）。可纳入虚拟电厂响应资源类型包括：传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电、智慧用电设施。负荷聚合商或大用户按照响应资源所属地区、是否具备直控能力等条件分别聚合形成虚拟电厂，参与需求响应交易。虚拟电厂按照是否具备调度中心直接控制条件分为直控虚拟电厂和非直控虚拟电厂。直控虚拟电厂聚合的响应资源须具备调度监测条件，其中用户侧储能需具备单独计量条件且调节容量不应用于用户侧电能管理。

1. 日前邀约需求侧响应

2. 可中断负荷交易

3. 直控型可调节负荷交易（含虚拟电厂）

直控型可调节负荷交易的竞争性配置收益按月结算，包括容量收益和延迟投产考核两部分。容量收益 于纳入调度运行的次月根据出清价格和有效调节容量计算。对于超过承诺投产日期但未投产的直控虚拟电厂，按月执行延迟投产考核。

（二）山西虚拟电厂

1. 国网山西省电力公司已经投资建设了智慧能源互联网集成系统

国网山西综能公司自2019年4月开始筹划山西综合能源智慧服务平台建设，同年9月，国网总部下发智慧能源服务平台典型设计方案后， 项目名称正式确定为山西省级智慧能源服务平台，并遵循国网标准化设计，开展平台建设工作。两年以来建成了以客户侧用能控制系统（CPS）为基础，以共享服务为核心，以灵活微应用为手段，通过数字化平台赋能，促进公司综合能源服务业务高质量发展的应用平台，全面支撑国网 公司建设具有中国特色、国际领先的能源互联网企业战略落地。平台具有采集能源大数据、智能运维、能效管理、智慧能源控制、需求响应、能源生态圈、项目管理等多项功能。虚拟电厂功能可整合包括分布式发电设备、可控负荷和分布式储能装置等资源，并通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控的载体，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行，实现虚拟电厂聚合方案、虚拟电厂运行优化、聚合体利益分配、多能供需监测评估、综合能源系统仿真等功能。

国家电网CPS系统“云管边端”体系系统架构

2.《虚拟电厂建设与运营管理实施方案（晋能源规[2022]1号）》

山西省能源局于2022年6月21日印发该方案，按照虚拟电厂聚合优化的资源类别不同，将虚拟电厂分为两类：

“负荷类”虚拟电厂：指虚拟电厂运营商聚合其绑定的具备负荷调节能力的市场化电力用户（包括电动汽车、可调节负荷、可中断负荷等），作为一个整体（呈现为负荷状态）组建成虚拟电厂，对外提供负荷侧灵活响应调节服务。

“源网荷储一体化”虚拟电厂（以下简称“‘一体化’虚拟电厂”）：指列入“源网荷储一体化”试点项目，建成后新能源、用户及配套储能项目通过虚拟电厂一体化聚合，作为独立市场主体参与电力市场，原则上不占用系统调峰能力，具备自主调峰、调节能力，并可以为公共电网提供调节服务。

市场建设初期，“负荷类”虚拟电厂参与中长期、现货及辅助服务市场，“一体化”虚拟电厂参与现货及辅助服务市场。虚拟电厂参与现货市场时，仅参与日前现货市场，实时现货市场中作为固定出力机组参与出清，待条件具备后，再参与实时现货市场。

商业模式。“负荷类”虚拟电厂与聚合资源按照现行零售市场分时段交易规则参与月度、旬交易，双方共同确定各时段交易电量及交易价格并约定偏差责任。亦可按照“固定价格+红利分享”的方式约定零售结算方案。其中，零售用户可分享红利=（虚拟电厂运营商中长期市场结算均价-现货市场结算均价）×零售用户红利分享系数（0≦红利分享系数≦1）。由于零售用户电费结算早于红利计算，零售用户红利分享结果次月向零售用户传导。待虚拟电厂运行逐步成熟后，虚拟电厂与聚合资源可参与日前和日内 96 点零售市场分时段交易，将分时价格信号在日前或日内及时传导至终端零售电力用户。

“一体化”虚拟电厂参照火电机组报价模式报价，需申报运行日用电负荷与发电负荷的最大值，以用电负荷最大值的负值作为运行下限，以发电负荷的最大值作为运行上限，申报 3-10段发电递增量价曲线，作为全天 24 小时参与现货市场的出清依据。市场初期，申报用电负荷最大值应小于等于“一体化”项目用户侧负荷的 50%，申报发电负荷的最大值应小于等于“一体化”项目发电侧规模的 50%。

“一体化”虚拟电厂作为平衡责任方，在内部为其聚合的各类资源提供购售电服务。与负荷类聚合资源参照“负荷类”虚拟电厂的零售市场相关交易规则开展售电服务，与电源侧及储能等资源的结算方案由双方自主协商确定并提交电力交易中心备案。

（三）重庆虚拟电厂

1. 概述

（以下仅包括该地区调频辅助服务，未包括该地区电力市场中虚拟电厂应用）6月28日，华中能源监管局发布《重庆电力调频辅助服务市场交易规则（征求意见稿）》。提到，允许独立储能参与调频辅助服务：容量0.5万千瓦及以上，持续时间1小时 以上的独立储能电站及储能装置可参与调频辅助服务。在市场运行初期，调频容量补偿价格暂定为日前3元/兆瓦，日内15元/兆瓦。

现货电能量市场未运行时，参与调频市场的市场主体可获得调频里程补偿。现货电能量市场运行时，同时参与调频市场和现货电能量市场的市场主体，可获得调频容量和调频里程补偿；仅参与调频市场的市场主体可获得调频里程补偿。调频市场实行日清月结。

2. 报价及结算

调频资源调频里程报价以“元/兆瓦”为单位，最小单位“0.1元/兆瓦”。市场运行初期，调频里程申报价格上、下限分别暂定为 15 元/兆瓦、5 元/兆瓦。电网企业负责按照收支平衡原则、以日清月结的方式进行调频市场相关费用结算。调频市场结算与当月电费结算同步完成。参与调频市场的市场主体在当月电费总额基础上加（减）应获得（支付）的调频辅助服务补偿（缴纳）费用，与当月电费一并结算。调频市场补偿费用包括调频容量补偿、调频里程补偿两个部分。

调频里程补偿：调频资源在调频市场上提供调频辅助服务可以获得相应的调频里程补偿。调频资源的调频里程补偿按日统计按月进行结算，调频资源日调频里程补偿计算公式如下：

调频容量补偿：中标的调频资源容量补偿按日统计，按月结算，调频资源日容量补偿R调频容量补偿计算公式如下：

此外，南方电网深圳供电局、南方电网科学研究院联合研发了国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台，南方电网总调和深圳供电局调度机构均可直接调度，实现了可调节负荷全时段可观、可测、可调，并率先探索了新型电力系统下电力供需深度互动的可持续发展路径，深圳局也探索利用网地一体虚拟电厂实行精准削峰。2020年，上海黄浦区虚拟电厂项目是迄今最大规模的一次试运行，参与楼宇超过50栋，释放负荷约1万千瓦。

四、他山之石

（一）虚拟电厂的一般性技术架构及特点

实际上西方国家，在这块已经有不少案例。各国各有特点，日本和德国以储能和分布式电源，作为虚拟电厂的主体，美国则是以可控负荷为主，规模已占尖峰负荷的5%以上。

虚拟电厂结构示意图

听上去虚拟电厂和需求侧响应，好像比较相似，本质内涵也比较一致。实际上，广义来讲，虚拟电厂是需求侧响应的延伸版，需求侧响应主要是削峰，主要针对用户负荷；虚拟电厂则是削峰和填谷兼顾，源网荷储都包含在内。

虚拟电厂的响应机制，比起常规的需求侧响应，要灵活迅速，一旦系统发生负荷缺口或者消纳困难，虚拟电厂可以迅速实现削峰填谷，自动响应，要求和常规电厂的效果，基本一样。

需求侧响应的响应要求，相对低一些，做到自动响应的目前基本没有。虚拟电厂能够发展，必须具备以下三种资源：分布式电源、储能、可调节负荷。

（二）国外虚拟电厂概述

虚拟电厂在欧美发达国家发展较为成熟。在欧美各国已有一些可供借鉴的小规模示范项目。自2001年起，欧洲各国就开始开展以集成中小型分布式发电单元为主要目标的虚拟发电厂研究项目，参与的国家包括德国、英国、西班牙、法国、丹麦等。现已实施的虚拟电厂项目有德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所的试点项目、欧盟虚拟燃料电池电厂项目、欧盟FENIX项目等。

日本：将狭义上的VPP定义为直接并网的可再生能源发电设备和储能装置，而广义上的VPP还包括用户侧的新型DR，但传统DR则不包含在其中。VPP(DR)涉及的分布式“电源”主要包括如下三类。

此图片引自“能源电力说”，专此致谢

日本推广VPP(DR)的重点集中在住宅、办公大楼、工厂、商业设施、公共事业和电动汽车等六大领域，以“光伏+储能”为主要形式，如下图：列举了日本VPP(DR)商业模式的主要业务特色。

此图片引自“能源电力说”，专此致谢

欧盟：2009年完成FENIX项目，目标在于对分布式能源分级管理，由代理系统提供分布式能源的成本曲线和其他运行特性（发电和负荷容量、爬坡率、启停时间等），系统对所有分布式能源进行整合，并将其传输至虚拟电厂并形成竞标曲线，竞标曲线进一步发送至电力交易系统并参与市场交易。

澳大利亚：2018年南澳的光储VPP项目由特斯拉和南澳政府合作开展。参与该项目的住宅安装了屋顶太阳能系统和特斯拉Powerwall储能系统，虚拟电厂通过智能控制进行统一调控，为澳大利亚电网提供调频服务，减少用电高峰电网的压力。同时，每个参与的家庭也获得了收益，电费也大幅降低。

加州：为协助电网应对压力，电力系统运营商正通过VPP来利用家庭电池等分布式能源。彭博新能源财经估计，到2030年加利福尼亚州的家庭电池总容量将达到5,600MW，较目前的770MW大幅增加。上述行动是Pacific Gas and Electric公司“紧急减载计划”的一部分。该计划有助于避免夏季用电高峰期出现停电。该计划对客户向电网提供的电力支付2美元/kWh，是家庭用户通过光伏发电可获得0.27美元/kWh的七倍以上。

德国Next Kraftwerke公司：Next Karftwerke是德国一家大型的虚拟电厂运营商，也是欧洲最大的虚拟电厂，致力于将可再生能源平稳整合到电力系统中。该公司将可再生能源与商业和工业电力用户以及储能系统汇集在一起。该公司除了在欧洲运营有虚拟电厂外，还在日本，韩国，英国，斯洛伐克，荷兰等国的项目中作为IT技术方案提供商。截至2020年6月，Next Kraftwerke 已有9516个聚合单元，8179MW联网装机容量，6.277亿欧元营业额，其发电能力相当于4座核电站。2009年成立的Next Kraftwerke公司员工总数不超过200人，销售收入4亿欧元左右，交易电量140GWh，业绩非常突出。

Next Kraftwerke自主开发了 NEMOCS，一个基于SAAS的模块化设计的软件，使VPP能够连接、监控和控制DER（分布式能源）、用户和存储系统，以高频率和最精确的方式显示和记录当前输入和资产状态的实时信息。

特斯拉：近日特斯拉已邀请Powerwall的家庭用户参与其位于加州的虚拟电厂(VPP)。该公司的固定式电池产品让其在发展VPP技术方面处于有利位置，而这一技术在美国越来越普及。特斯拉以优质的分布式资源作为切入点，依托自家的大型储能系统（Megapack、Powerpack）、家庭光储一体（Powerwall、Solar Roof）、电动汽车充电网络等优势。同时，特斯拉高度垂直整合软硬件产品、支持软硬件的远程升级功能，提高了产品的功能性、兼容性和一致性。随着接入特斯拉软件的用户越来越多，规模效应逐步显现，通过一站式服务采集用户的用能数据，可以借助海量数据对用户行为画像，从而实现分布式能源应用场景的效益最大化。

在此基础上，特斯拉在全球范围统一部署分布式管理平台Autobidder，它是一套能源资产实时交易和控制平台，该产品具备价格预测、负荷预测、发电量预测、智能竞价及优化调度等功能，能够向用户提供虚拟电厂服务，聚合负荷资源参与能量交互响应。

Autobidder主要突破有两点。其一采用开源协议架构，而不是传统电力系统的IEC协议或者工业自动化协议，降低了准入门槛和成本，能够吸引更多市场主体参与分布式能源。其次是以市场为导向，实施基于价格信号的动态优化，可以凸显用户侧价值，持续激励引导用户接入。

虚拟电厂建设，对于资源协调和聚集能力，对于响应、控制、市场、平台的可靠性和成熟度要求很高。作为储能行业，显然是主力军。那么对于传统的发电企业、能源装备制造业、能源管理软硬件集成企业、售电公司、节能和能源工程运维企业如何参与？限于篇幅，编者先抛个砖，看反馈情况后续择机另行详述。