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摘要 隨著新能源占比的快速提升，電力系統(tǒng)面臨負(fù)荷低谷時(shí)段新能源消納難、尖峰負(fù)荷時(shí)段電力保供難的困境，虛擬電廠作為需求側(cè)資源開發(fā)利用的新興手段備受關(guān)注。德國虛擬電廠已商業(yè)化運(yùn)營多年，為借鑒其先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，分析了德國虛擬電廠發(fā)展背景、發(fā)展歷程、建設(shè)運(yùn)營主體以及主要盈利模式等基本情況。在此基礎(chǔ)上，研究了德國在法律規(guī)范保障、市場(chǎng)機(jī)制、電價(jià)政策等方面對(duì)虛擬電廠發(fā)展的促進(jìn)作用。通過對(duì)比中德兩國的現(xiàn)狀并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出了中國虛擬電廠發(fā)展的相關(guān)啟示與建議。
研究背景 隨著高比例新能源并網(wǎng)，疊加極端氣候頻發(fā)的影響，電力系統(tǒng)的電力電量平衡、安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨前所未有的挑戰(zhàn)。虛擬電廠聚焦需求側(cè)資源開發(fā)利用，是拓展豐富電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，助力保障電力安全供應(yīng)的新興業(yè)態(tài)。近兩年，圍繞虛擬電廠的政策持續(xù)出臺(tái)，社會(huì)各界也加快推進(jìn)實(shí)踐探索，為虛擬電廠發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力，推動(dòng)行業(yè)邁入新發(fā)展階段。
目前中國已對(duì)促進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的政策體系、市場(chǎng)機(jī)制、商業(yè)模式等開展了有益探索，但是仍存在虛擬電廠概念內(nèi)涵未形成共識(shí)、技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)體系不健全、運(yùn)營商盈利空間不足、開放合作的生態(tài)圈未形成等問題。德國虛擬電廠發(fā)展起步早，已步入完全商業(yè)化階段，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)值得總結(jié)借鑒。有必要結(jié)合德國電力市場(chǎng)發(fā)展背景，分析德國虛擬電廠發(fā)展歷程，深入挖掘其能夠商業(yè)化運(yùn)營的關(guān)鍵要素，以指導(dǎo)中國虛擬電廠健康發(fā)展。
本文首先分析了虛擬電廠發(fā)展的背景，以及發(fā)揮需求側(cè)資源調(diào)節(jié)價(jià)值的重要意義。其次分析了德國虛擬電廠發(fā)展歷程，研究了德國虛擬電廠建設(shè)運(yùn)營主體、聚合資源類型以及主要盈利模式。在此基礎(chǔ)上，研究了德國電力平衡機(jī)制，分析了德國虛擬電廠與電網(wǎng)公司、平衡基團(tuán)等關(guān)聯(lián)主體的關(guān)系，總結(jié)了德國虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗(yàn)；最后，結(jié)合中國電力市場(chǎng)建設(shè)情況，提出了促進(jìn)中國虛擬電廠發(fā)展的相關(guān)啟示與建議。
虛擬電廠發(fā)展的背景要素
新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下，中國新能源實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。截至2024年底，中國光伏和風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)14.1億kW，約占總裝機(jī)的42%。風(fēng)電、光伏年均裝機(jī)增速分別達(dá)到約20%、約60%，遠(yuǎn)超同期火電裝機(jī)增速約4%。光伏風(fēng)電發(fā)電量達(dá)1.83萬億kW·h，約占全社會(huì)用電量的18.5%。預(yù)計(jì)到2030年，中國風(fēng)電和光伏總裝機(jī)、發(fā)電量有望達(dá)到26.2億kW、3.57萬億kW·h，分別占總裝機(jī)、總發(fā)電量的49%、29%，如圖1、2所示。隨著新能源規(guī)模的持續(xù)提升，電網(wǎng)安全運(yùn)行和新能源消納矛盾顯現(xiàn)。當(dāng)前，國家電網(wǎng)有限公司經(jīng)營區(qū)新能源最大出力占用電負(fù)荷比例接近50%，部分區(qū)域已超過60%，特別是分布式電源接入比例不斷上升，凈負(fù)荷曲線呈現(xiàn)“駝峰曲線”-“鴨子曲線”-“峽谷曲線”的形態(tài)演變，造成晚高峰時(shí)段電力需求急速上升，保供壓力不斷增大。
圖1 2030年中國新能源裝機(jī)預(yù)測(cè)
Fig.1 Prediction of new energy installation in China by 2030
圖2 2030年中國發(fā)電量預(yù)測(cè)
Fig.2 Prediction of power generation in China by 2030
新能源占比提升，疊加極端天氣頻發(fā)、新型負(fù)荷增多等多重因素影響，電力供需雙側(cè)不確定性不斷增強(qiáng)。在電力供應(yīng)側(cè)，極熱無風(fēng)、極寒無光等極端天氣造成新能源出力大幅波動(dòng)。在電力需求側(cè)，空調(diào)等氣象敏感型負(fù)荷、電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷大量并網(wǎng)，“尖峰化”和夏冬“雙峰”更加突出，多元主體交互不斷深入，電力負(fù)荷特性更趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)供需平衡機(jī)理產(chǎn)生深刻變化。在此形勢(shì)下，虛擬電廠作為需求側(cè)資源高效利用的重要載體，能夠促進(jìn)需求側(cè)各類小微資源以市場(chǎng)化方式參與電力系統(tǒng)運(yùn)行，提升能源利用效率，降低用戶用能成本。隨著電力市場(chǎng)建設(shè)的縱深推進(jìn)，虛擬電廠在未來的能源領(lǐng)域中將發(fā)揮更加重要的作用。
德國虛擬電廠發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
2.1 德國虛擬電廠發(fā)展歷程
德國虛擬電廠發(fā)展起步早，經(jīng)過多年的概念示范、政策推動(dòng)，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。德國光伏和風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模占比達(dá)58%，給電網(wǎng)平衡帶來了極大挑戰(zhàn)，虛擬電廠作為提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的潛在解決方案?jìng)涫荜P(guān)注，經(jīng)歷了以下發(fā)展階段，重點(diǎn)事件歷程如圖3所示。
圖3 德國虛擬電廠發(fā)展歷程大事件
Fig.3 Timeline of major events in the development of VPPs in Germany
1）試點(diǎn)示范階段（2000—2010年）。
德國與其他歐盟國家合作推進(jìn)示范項(xiàng)目，探索虛擬電廠關(guān)鍵發(fā)展要素。2000年，德國、荷蘭和西班牙聯(lián)合啟動(dòng)全球首個(gè)以家庭燃料電池為基礎(chǔ)的虛擬電廠原型項(xiàng)目。2005—2012年，德、英、法等國合作建設(shè)了FENIX、EDISON、Web2 Energy等項(xiàng)目，聚焦虛擬電廠信息物理架構(gòu)、計(jì)量通信、優(yōu)化控制等要素開展探索。
2）政策推動(dòng)和商業(yè)運(yùn)營階段（2012至今）。
政策推動(dòng)方面，歐盟2012年首次在法規(guī)2012/27/EU中提出聚合商定義，2016年德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Az.BK6-17-046、2019年歐盟EU/2019/944法案明確了聚合商市場(chǎng)角色和責(zé)權(quán)利，為虛擬電廠發(fā)展提供了政策法律保障。此外，德國推動(dòng)可中斷負(fù)荷招標(biāo)、強(qiáng)制要求100 kW以上分布式電源入市以及加強(qiáng)再調(diào)度解決電網(wǎng)阻塞的相關(guān)法規(guī)都為虛擬電廠帶來市場(chǎng)機(jī)遇。商業(yè)化運(yùn)營方面，誕生了大量成功商業(yè)化運(yùn)營公司，如Next-Kraftwerke（簡稱NK公司）、Sonnen等。其中NK公司已是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營商，聚合超13000個(gè)各類資源，容量達(dá)1061萬kW。Sonnen是歐洲市場(chǎng)份額占比前三的儲(chǔ)能設(shè)備制造商，虛擬電廠是其立足儲(chǔ)能設(shè)備延伸的核心業(yè)務(wù)，已在德國本土、美國、澳大利亞等實(shí)施項(xiàng)目。
2.2 德國虛擬電廠的建設(shè)運(yùn)營主體、聚合資源類型以及主要盈利模式
建設(shè)運(yùn)營主體包括以下3種類型：1）獨(dú)立運(yùn)營商，其不擁有所聚合對(duì)象的產(chǎn)權(quán)，僅通過具備先進(jìn)優(yōu)化控制算法的虛擬電廠軟件平臺(tái)聚合資源參與市場(chǎng)獲利，例如NK公司、GETEC Energie等；2）電力公司運(yùn)營商（輸電網(wǎng)公司除外），利用資源優(yōu)勢(shì)將自身的發(fā)電資源、負(fù)荷用戶等聚合形成虛擬電廠，例如MVV Energie、BayWa.re等；3）設(shè)備制造類運(yùn)營商，在出售光伏、儲(chǔ)能等設(shè)備的同時(shí)通過附加智能終端和信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)聚合，例如Sonnen等。典型運(yùn)營主體如表1所示。
表1 虛擬電廠典型運(yùn)營主體類型及特點(diǎn)
Table 1 Typical types of operating entities of VPPs and their characteristics
聚合資源主要是指接入配電網(wǎng)或位于終端用戶側(cè)的中小型分布式資源，由虛擬電廠運(yùn)營主體聚合管理，包括：分布式發(fā)電機(jī)組，如熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)發(fā)電，以及分布式光伏、風(fēng)電等；可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源，即具有靈活調(diào)節(jié)潛力的工商業(yè)和居民負(fù)荷；各類型儲(chǔ)能，包括電化學(xué)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、PtoX（電轉(zhuǎn)其他能源）等。
盈利模式主要通過參與各類市場(chǎng)交易、提供綜合能源服務(wù)獲利。一方面，可以代理聚合資源參與現(xiàn)貨、平衡市場(chǎng)（類似于中國的輔助服務(wù)市場(chǎng)）、可中斷負(fù)荷交易，獲取代理服務(wù)費(fèi)，例如，NK公司根據(jù)日內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)對(duì)所聚合發(fā)電廠的發(fā)電量以15 min為周期進(jìn)行調(diào)控，以優(yōu)化發(fā)電收入；另一方面，大部分虛擬電廠運(yùn)營商可為用戶提供綜合能源服務(wù)，打造多元化業(yè)務(wù)布局。例如，Sonnen為其聚合用戶提供節(jié)能降碳建議等。
德國虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗(yàn)研究
3.1 德國電力平衡機(jī)制
研究德國的虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗(yàn)首先需要理清德國的電力平衡機(jī)制。平衡基團(tuán)是德國電力平衡機(jī)制的基本單元，是由同一個(gè)調(diào)度區(qū)域內(nèi)不受地域結(jié)構(gòu)限制的一系列發(fā)電企業(yè)、售電公司、電力用戶組成的虛擬市場(chǎng)單元。德國擁有4家輸電網(wǎng)運(yùn)營商（transmission system operator，TSO）以及分屬四大運(yùn)營商的1.1萬多個(gè)平衡基團(tuán)，平衡基團(tuán)是連接虛擬電力市場(chǎng)和實(shí)體電力系統(tǒng)間的橋梁，是德國電力平衡基本單元。平衡基團(tuán)包括的發(fā)用電主體數(shù)量不限（至少1個(gè)或多個(gè)），由平衡基團(tuán)責(zé)任主體（blancing group responsibility，BRP）來進(jìn)行管理以及參與電力市場(chǎng)交易，因此須由具備電力交易資格的市場(chǎng)主體承擔(dān)，一般是具備電力交易資質(zhì)的售電公司、發(fā)電公司。
平衡基團(tuán)責(zé)任主體需要完成以下工作。1）做好基團(tuán)與外部交換電力的預(yù)測(cè)和管理，確保整體電力平衡。掌握內(nèi)部電力生產(chǎn)者、消費(fèi)者的發(fā)用電功率日前預(yù)測(cè)值（96點(diǎn)，間隔15 min），結(jié)合預(yù)測(cè)值確保基團(tuán)平衡，對(duì)于盈余或者短缺的電力通過內(nèi)部調(diào)整或者參與交易的方式進(jìn)行平抑。2）上傳計(jì)劃表給輸電網(wǎng)運(yùn)營商。將基團(tuán)對(duì)外交換功率的日前預(yù)測(cè)值（96點(diǎn)）形成計(jì)劃表上報(bào)其所隸屬的輸電網(wǎng)運(yùn)營商（日前14:30以前完成上送），協(xié)助輸電網(wǎng)運(yùn)營商制定電網(wǎng)運(yùn)行方式。
平衡基團(tuán)通過引導(dǎo)其內(nèi)部發(fā)用電資源確保局部平衡，輸電網(wǎng)公司則匯總下轄所有平衡基團(tuán)的發(fā)用電情況得出其調(diào)度區(qū)域內(nèi)的整體平衡情況，若有需要?jiǎng)t從平衡市場(chǎng)（類似于國內(nèi)輔助服務(wù)市場(chǎng)）購買調(diào)節(jié)服務(wù)，并將費(fèi)用分?jǐn)傊粮髌胶饣鶊F(tuán)，如圖4所示。
圖4 德國平衡機(jī)制運(yùn)行/結(jié)算流程示意
Fig.4 Operation/settlement process of German electricity balance mechanis
3.2 虛擬電廠與電網(wǎng)公司、平衡基團(tuán)等關(guān)聯(lián)主體的關(guān)系
在德國特殊平衡機(jī)制下，電網(wǎng)公司、平衡基團(tuán)等關(guān)聯(lián)主體在虛擬電廠發(fā)展中扮演重要角色。德國虛擬電廠的主要關(guān)聯(lián)利益主體包括平衡基團(tuán)責(zé)任方、輸電網(wǎng)運(yùn)營商、配電網(wǎng)運(yùn)營商（distribution system operator，DSO）、聚合資源對(duì)象，其交互關(guān)系如圖5所示。
圖5 虛擬電廠與其關(guān)聯(lián)利益主體的交互關(guān)系
Fig.5 The interactive relationship between VPPs and their related stakeholders
1）虛擬電廠與平衡基團(tuán)關(guān)系。
虛擬電廠和平衡基團(tuán)均為一系列發(fā)用電資源的虛擬聚合體，但屬于不同的市場(chǎng)主體。兩者具有相似性且覆蓋的資源可以重合，也可由同一主體運(yùn)營（平衡基團(tuán)責(zé)任方同時(shí)是虛擬電廠運(yùn)營商）。值得說明的是，當(dāng)兩者由不同主體運(yùn)營時(shí)（如圖6所示），虛擬電廠有義務(wù)將其對(duì)重合部分資源的調(diào)整指令及時(shí)通知平衡基團(tuán)并獲得其明確批準(zhǔn)，以避免影響基團(tuán)內(nèi)部平衡。
圖6 平衡基團(tuán)與虛擬電廠的關(guān)系示意
Fig.6 The relationship between balancing groups and VPPs
2）虛擬電廠與輸電網(wǎng)公司關(guān)系。
虛擬電廠為輸電網(wǎng)公司提供平衡調(diào)節(jié)服務(wù)，須接受輸電網(wǎng)公司統(tǒng)一調(diào)度。
3）虛擬電廠與配電網(wǎng)公司關(guān)系。
虛擬電廠的聚合資源位于配電網(wǎng)公司管轄范圍內(nèi)，在調(diào)控其聚合資源時(shí)須考慮配電網(wǎng)的運(yùn)行約束，并接受配網(wǎng)運(yùn)營商的調(diào)整。
總的來說，虛擬電廠聚合資源參與調(diào)節(jié)獲利的過程中須同時(shí)考慮關(guān)聯(lián)主體的相關(guān)要求，從而在“區(qū)域大平衡、局部小平衡”中發(fā)揮積極作用。
3.3 德國虛擬電廠發(fā)展經(jīng)驗(yàn)分析
德國虛擬電廠能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營有其特殊國情下的深層次原因，需要辯證來看、分析借鑒，主要包括以下3點(diǎn)。
1）德國高度分散化的電力體制、針對(duì)性的法律法規(guī)為虛擬電廠發(fā)展提供了積極的市場(chǎng)環(huán)境和法律保障。
①發(fā)輸配售分開為虛擬電廠打造了高度市場(chǎng)化的發(fā)展環(huán)境。1998年德國《能源經(jīng)濟(jì)法》拆分垂直一體化電力業(yè)務(wù)，發(fā)輸配售分開使絕大部分電能需要通過市場(chǎng)交易，且輸電系統(tǒng)運(yùn)營商和規(guī)模較大配電系統(tǒng)運(yùn)營商必須剝離發(fā)、售電業(yè)務(wù)，為新市場(chǎng)參與者提供了公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。
②法律法規(guī)明確了聚合商責(zé)權(quán)利，使虛擬電廠運(yùn)營有法可依。歐盟、德國對(duì)聚合商市場(chǎng)機(jī)會(huì)和義務(wù)進(jìn)行了法律界定。市場(chǎng)方面，規(guī)定了虛擬電廠等聚合商可以無約束地參與批發(fā)、平衡服務(wù)等市場(chǎng)交易并從中獲取收益。義務(wù)方面，虛擬電廠等聚合商須承擔(dān)平衡責(zé)任，且應(yīng)將運(yùn)行狀態(tài)、可調(diào)聚合容量、可用時(shí)間等數(shù)據(jù)及時(shí)報(bào)告關(guān)聯(lián)平衡基團(tuán)和電網(wǎng)公司。
與德國相比，中國有關(guān)虛擬電廠的政策標(biāo)準(zhǔn)還不健全，對(duì)其主體定位、參與市場(chǎng)方式、責(zé)權(quán)利的規(guī)定尚不統(tǒng)一，僅山西、寧夏等出臺(tái)地方性政策試點(diǎn)探索。實(shí)踐中，電力市場(chǎng)改革面臨中長期價(jià)格漲幅受限、現(xiàn)貨主要是發(fā)電側(cè)單邊參與、輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模小且交易品種少（輔助服務(wù)費(fèi)用占電費(fèi)總費(fèi)用比例僅約1.5%）等問題，短期內(nèi)限制了虛擬電廠運(yùn)營的獲利空間。
2）高比例新能源背景下的獨(dú)特平衡機(jī)制和豐富的交易品種為虛擬電廠提供了廣闊的市場(chǎng)機(jī)遇。
①德國的電力平衡機(jī)制按分區(qū)分級(jí)平衡，為虛擬電廠創(chuàng)造大量市場(chǎng)機(jī)遇。分級(jí)分區(qū)平衡機(jī)制在不同層級(jí)、區(qū)域都催生了調(diào)節(jié)資源需求。本地小平衡方面，平衡基團(tuán)為內(nèi)部的不平衡支付費(fèi)用，因此其需要虛擬電廠協(xié)助其盡量減少自身不平衡量。區(qū)域大平衡方面，德國四大輸電網(wǎng)運(yùn)營商在經(jīng)營區(qū)出現(xiàn)電力電量失衡情況時(shí)可在平衡市場(chǎng)中購買虛擬電廠提供的調(diào)節(jié)服務(wù)。
②德國日內(nèi)市場(chǎng)交易對(duì)于短時(shí)調(diào)節(jié)性資源需求較大。隨著新能源占比提升，日前預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性越發(fā)顯著，其偏差主要靠日內(nèi)市場(chǎng)交易彌補(bǔ)。德國日內(nèi)交易市場(chǎng)允許接近實(shí)時(shí)的電力交易（到交割前5 min截止），對(duì)短時(shí)靈活性資源有較大需求，為虛擬電廠創(chuàng)造了商機(jī)。
③德國虛擬電廠參與市場(chǎng)的準(zhǔn)入要求比較低。過高的最小投標(biāo)容量要求或嚴(yán)格的入市資格預(yù)審會(huì)限制虛擬電廠這類新興市場(chǎng)主體發(fā)展。德國平衡市場(chǎng)等最小投標(biāo)單位僅為1 MW，并且未來計(jì)劃進(jìn)一步減小，為虛擬電廠發(fā)展創(chuàng)造有利條件。
與德國相比，中國現(xiàn)貨市場(chǎng)未完全鋪開，輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模和交易品種有限，僅有數(shù)個(gè)虛擬電廠試點(diǎn)參與市場(chǎng)。此外，通過調(diào)研各省市場(chǎng)準(zhǔn)入政策來看，各省的虛擬電廠入市標(biāo)準(zhǔn)如最小聚合容量通常為5~20 MW，遠(yuǎn)高于德國。
3）高電價(jià)、分布式電源強(qiáng)制入市等使虛擬電廠較易吸引各類資源擴(kuò)大聚合規(guī)模。
①高電價(jià)使用戶傾向于通過虛擬電廠獲取額外收益。德國工商業(yè)、居民電價(jià)分別為1.72元/(kW·h)、3.24元/(kW·h)，均高于歐盟平均電價(jià)、遠(yuǎn)高于世界平均水平。特別是，其居民電價(jià)位列歐盟也是G20中居民電價(jià)最高的國家，因此居民用戶有較強(qiáng)意愿開放戶用儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電、熱泵等設(shè)施參與虛擬電廠賺取收益。
②德國可再生能源法要求100 kW以上的可再生能源電廠強(qiáng)制入市，可以通過虛擬電廠聚合代理降低邊際交易成本。對(duì)于小容量分布式電源主體，獨(dú)立參與市場(chǎng)流程繁瑣且不具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)，可由虛擬電廠代理入市。因此，德國虛擬電廠的一項(xiàng)主要業(yè)務(wù)是在批發(fā)市場(chǎng)銷售100 kW以上可再生能源電廠發(fā)電量。
與德國相比，中國工業(yè)、居民電價(jià)平均為0.61元/(kW·h)、0.596元/(kW·h)，低電價(jià)壓縮了虛擬電廠獲利空間。此外，當(dāng)前分布式光伏上網(wǎng)電量由電網(wǎng)企業(yè)全額收購，僅部分省份開展市場(chǎng)化交易試點(diǎn)，都將影響虛擬電廠發(fā)展壯大。
相關(guān)啟示與建議
法律法規(guī)先行、獨(dú)特的電力平衡機(jī)制、高電價(jià)以及分布式電源強(qiáng)制入市等為德國虛擬電廠發(fā)展創(chuàng)造了條件。相較于德國，中國虛擬電廠發(fā)展仍處于試點(diǎn)示范階段，但在高熱度下已出現(xiàn)政策不完善、市場(chǎng)機(jī)制不健全、管理措施滯后于發(fā)展速度的情況。因此，應(yīng)借鑒德國經(jīng)驗(yàn)，開展以下工作。
1）通過國家級(jí)專項(xiàng)政策明確虛擬電廠定義內(nèi)涵、責(zé)權(quán)利等基本要素，為市場(chǎng)主體公平競(jìng)爭(zhēng)提供法律保障。
中國當(dāng)前針對(duì)虛擬電廠的定義內(nèi)涵、責(zé)權(quán)利等“四梁八柱”仍處于百家爭(zhēng)鳴階段，沒有形成穩(wěn)固統(tǒng)一的基本認(rèn)識(shí)，圍繞虛擬電廠市場(chǎng)機(jī)制、管理規(guī)范設(shè)計(jì)各自為政，不利于規(guī)范發(fā)展。例如各省入市標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一造成的運(yùn)營商跨省布局成本高、參與電網(wǎng)運(yùn)行的責(zé)任不明確導(dǎo)致電網(wǎng)企業(yè)難以放心調(diào)用。
歐盟、德國頒布針對(duì)聚合商的政策法規(guī)，在虛擬電廠推廣和權(quán)利保障方面發(fā)揮了積極作用。因此，中國應(yīng)借鑒德國經(jīng)驗(yàn)，通過國家級(jí)專項(xiàng)政策對(duì)虛擬電廠定義內(nèi)涵、市場(chǎng)準(zhǔn)入條件、責(zé)權(quán)利等形成統(tǒng)一規(guī)范，配合地方政策、相關(guān)國標(biāo)行標(biāo)形成多層次政策體系。
2）應(yīng)研究虛擬電廠最小聚合容量、連續(xù)響應(yīng)時(shí)間等基本準(zhǔn)入條件設(shè)計(jì)原則，促進(jìn)虛擬電廠友好參與電網(wǎng)運(yùn)行。
從國內(nèi)情況調(diào)研來看，社會(huì)運(yùn)營商普遍認(rèn)為最小聚合容量、連續(xù)響應(yīng)時(shí)間等準(zhǔn)入條件主要影響電網(wǎng)運(yùn)行管理，是電網(wǎng)公司的主觀訴求。因此，高準(zhǔn)入條件雖對(duì)降低電網(wǎng)運(yùn)行管理復(fù)雜度有利，但不利于廣泛聚合各類資源，且可能被詬病電網(wǎng)公司在抬高入場(chǎng)門檻；低準(zhǔn)入條件如較低的最小聚合容量則意味著電網(wǎng)公司須對(duì)接更多虛擬電廠主體，面臨管理復(fù)雜度大幅提升的壓力。
德國虛擬電廠可參與市場(chǎng)交易的最小容量僅為1 MW，其低準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)是豐富市場(chǎng)參與主體的關(guān)鍵因素，相比來看中國的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)仍較高。因此，虛擬電廠準(zhǔn)入條件應(yīng)綜合考慮電網(wǎng)運(yùn)行條件、電網(wǎng)公司管理承載力和虛擬電廠運(yùn)營商訴求給出科學(xué)的設(shè)置依據(jù)，避免公眾認(rèn)為準(zhǔn)入條件是簡單的政策劃線，增強(qiáng)其公眾接受度。同時(shí)，要根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行條件變化以及平衡機(jī)制的不斷完善逐步降低準(zhǔn)入條件，推動(dòng)更多虛擬電廠主體參與市場(chǎng)。
3）研究分布式新能源入市交易與虛擬電廠協(xié)同發(fā)展路徑，探索虛擬電廠破解分布式新能源發(fā)展難題的潛在價(jià)值。
當(dāng)前中國分布式新能源已到從“按固定上網(wǎng)電價(jià)收購”到“市場(chǎng)化交易”的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從德國經(jīng)驗(yàn)看，通過虛擬電廠聚合入市是可行選項(xiàng)，應(yīng)提前布局二者協(xié)同方式。
①鼓勵(lì)分布式新能源運(yùn)營主體借助虛擬電廠的專業(yè)化服務(wù)能力參與市場(chǎng)交易。分布式電源獨(dú)立入市面臨經(jīng)驗(yàn)知識(shí)不足、體量小市場(chǎng)博弈能力不強(qiáng)等現(xiàn)實(shí)問題。虛擬電廠運(yùn)營商可在代理入市檢測(cè)流程、制定競(jìng)價(jià)策略等方面提供專業(yè)服務(wù)。此外，還可將分布式新能源與用戶側(cè)儲(chǔ)能、可調(diào)負(fù)荷等聚合協(xié)調(diào)，彌補(bǔ)其間歇性強(qiáng)的缺點(diǎn)，協(xié)助其更好地兌現(xiàn)市場(chǎng)價(jià)值。
②探索虛擬電廠對(duì)當(dāng)前分布式光伏快速發(fā)展中暴露安全消納問題的解決路徑。分布式光伏尤其是農(nóng)村屋頂光伏的快速發(fā)展引發(fā)調(diào)峰消納難、全方位調(diào)控困難等多種問題。虛擬電廠可發(fā)揮聚合價(jià)值，作為電網(wǎng)公司與廣大分布式光伏主體間的“緩沖帶”形成參與系統(tǒng)運(yùn)行的信息安全隔離區(qū)，也可充當(dāng)“放大鏡”幫助電網(wǎng)公司通過其控制平臺(tái)掌握分布式光伏的運(yùn)行信息，為后續(xù)的調(diào)控機(jī)制設(shè)計(jì)、運(yùn)行引導(dǎo)奠定基礎(chǔ)。
4）研究以虛擬電廠為“橋梁”分解傳導(dǎo)系統(tǒng)平衡責(zé)任，促進(jìn)“就地小平衡、區(qū)域大平衡”的有效機(jī)制。
中國未實(shí)行德國平衡基團(tuán)這類分散式平衡機(jī)制，電網(wǎng)公司承擔(dān)了從省網(wǎng)大平衡到配網(wǎng)小平衡的無限兜底責(zé)任。因此，有必要探索依托虛擬電廠這類聚合體分解傳導(dǎo)系統(tǒng)平衡責(zé)任的機(jī)制，打造“千斤重?fù)?dān)大家挑”的新型電力系統(tǒng)平衡機(jī)制。
①推動(dòng)虛擬電廠與常規(guī)電廠逐步同責(zé)同權(quán)，在省網(wǎng)大平衡和配網(wǎng)小平衡中均發(fā)揮價(jià)值。參照比一般需求響應(yīng)更嚴(yán)格的技術(shù)條件，強(qiáng)化虛擬電廠“類電廠”屬性，加強(qiáng)偏差考核、承擔(dān)平衡責(zé)任，并逐步與常規(guī)電廠同責(zé)同權(quán)。除以市場(chǎng)化交易方式在省網(wǎng)平衡中貢獻(xiàn)力量外，也應(yīng)借鑒德國虛擬電廠對(duì)平衡基團(tuán)實(shí)現(xiàn)局部平衡的經(jīng)驗(yàn)，在緩解配電網(wǎng)線路阻塞、分布式電源消納等就地小平衡中發(fā)揮作用。
②通過虛擬電廠將平衡責(zé)任傳導(dǎo)至其聚合資源。當(dāng)前中國分布式電源、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能等小微資源參與系統(tǒng)運(yùn)行的平衡責(zé)任傳導(dǎo)難，應(yīng)建立“逐級(jí)傳導(dǎo)機(jī)制”促進(jìn)虛擬電廠通過商業(yè)合同等形式將自身背負(fù)的偏差考核責(zé)任、配電網(wǎng)運(yùn)行約束等分解至其聚合對(duì)象，并將聚合資源收益與責(zé)任約束掛鉤，促進(jìn)各類小微資源在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中貢獻(xiàn)正向價(jià)值。
結(jié)語
本文分析了德國虛擬電廠發(fā)展背景、發(fā)展歷程、建設(shè)運(yùn)營主體以及主要盈利模式，重點(diǎn)研究了其特殊的電力平衡機(jī)制以及在該機(jī)制下虛擬電廠運(yùn)營商與關(guān)聯(lián)主體間的關(guān)系，在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步從法律規(guī)范保障、市場(chǎng)機(jī)制、電價(jià)政策等方面對(duì)比分析了中德兩國虛擬電廠發(fā)展情況并總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，中國可借鑒以下幾點(diǎn)：1）出臺(tái)國家級(jí)虛擬電廠專項(xiàng)政策，明確定義內(nèi)涵、責(zé)權(quán)利等基本要素；2）制定合適的準(zhǔn)入條件，促進(jìn)更多虛擬電廠主體參與市場(chǎng)；3）鼓勵(lì)分布式新能源通過虛擬電廠聚合參與市場(chǎng)；4）通過虛擬電廠促進(jìn)各類資源承擔(dān)平衡責(zé)任、發(fā)揮平衡價(jià)值。
