会议要点

1、虚拟电厂定义与特点

· 虚拟电厂是电力系统中的一种灵活性资源，聚合了分散的复合侧调节能力，通过数字化、信息化手段参与电网调节和电力市场。

· 未来的电力系统将呈现集中式和分布式并存，原侧和合测互动的特点，虚拟电厂作为重要的平衡主体，需要灵活性资源和合作的灵活性调节资源。

2、虚拟电厂的实现与技术要求

· 虚拟电厂的实现依赖于数字化技术，目标是实现资源的可观、可测、可调控，对网络通信管理、信息安全和硬件基础设施有较高要求。

· 虚拟电厂平台内部结构通常分为数据中心专区和网络隔离区，分别负责资源聚合数据、服务调度控制和网络隔离、信息传输安全性。

3、虚拟电厂商业模式与市场参与

· 虚拟电厂的商业模式基于与电力市场的互动，通过平台调度聚集的资源，形成价格交易信号，实现参与电力市场的目的。

· 虚拟电厂产业链涉及灵活性资源的供给方和需求方，主要公司包括平台搭建方如国能日新、新东方电子、恒时科技等，以及运营商如发电集团售电公司和聚合商。

4、虚拟电厂参与电力市场的方式

· 虚拟电厂参与电力市场的方式主要有需求响应、辅助服务和电力现货。目前主要收益来自需求响应，通过降低电网高峰负荷获得补偿。

· 虚拟电厂参与电力辅助服务和电力现货交易的方式正在试点探索中，未来将更加多样化。

5、虚拟电厂市场空间与收益

· 虚拟电厂市场空间难以准确测量，但通过案例分析，一个接入规模达200万千瓦的虚拟电厂，年投资额约5.56亿，年收益约1.26亿。

· 预计到2025年，全国虚拟电厂市场规模将达到200亿左右，年度运营规模有望达到50亿左右。

6、海外虚拟电厂发展情况

· 海外虚拟电厂发展与电力市场成熟度相关，德国、美国、澳大利亚市场较为成熟。德国以分布式发电为主，美国以集中式新能源为主，澳大利亚新能源装机以分布式为主。

· 德国虚拟电厂平台策略重要，第三方虚拟电厂平台发展迅速；美国虚拟电厂平台需代理用户参与市场，资源接入是关键；澳大利亚虚拟电厂平台通过价格信号参与市场套利，设备厂家为主要参与者。

7、国内虚拟电厂发展与厂商布局

· 国内虚拟电厂商业模式主要涉及平台搭建方和运营商，如国能日新、恒石科技等公司。

· 国电南瑞在虚拟电厂平台建设和调度运行方面有显著布局，参与了多个省级虚拟电厂建设，并在多个调度系统中接入了虚拟电厂资源。

1、电力系统的灵活性资源

· 首先来谈谈虚拟电厂，它是什么？虚拟电厂的本质是电力系统的一种灵活性资源。在电力系统中，除了需要稳定的发电资源外，考虑到风电、光伏等波动性资源的增多，对灵活性资源的需求也在增长。灵活性资源不仅包括大家近期关注的抽水蓄能、新型储能，还有火电灵活性改造等发电侧的资源。虚拟电厂是一种聚合了分散的负荷侧调节能力资源。从中长期角度来看，执行双碳目标将导致风光的出力占比持续提升，这将带来系统的不稳定性。同时，随着经济发展，峰谷差也会逐渐扩大。因此，建立市场的供需紧平衡状态可能会持续，系统对灵活性资源的需求也会增长。

· 未来的电力系统将呈现几个特点：首先是集中式和分布式并存，其次是源侧和负荷侧的互动。因此，未来的电力系统不仅需要发电侧的灵活性资源，还需要负荷侧的灵活性调节资源加入其中。虚拟电厂作为一个重要的平衡主体，这也是发展虚拟电厂的原因。

· 虚拟电厂是一种聚合了负荷侧分散调节能力资源的灵活性资源。从物理形态上来说，它是一个能源管理和调度的平台。通过这个平台，可以利用数字化、信息化手段，将分散的电源，如光伏、风电，以及可控负荷，如商业楼宇、工厂空调、充电桩等，还有新型储能等资源聚合到一起。利用控制通信算法等技术，使这些物理资源参与电网调节和电力市场，实现稳定电源出力调节，发挥其作用。同时，虚拟电厂作为一个平台，其运营商等相关主体也能在参与电力市场时获得盈利。

· 在电力市场中，虚拟电厂的作用是什么？虚拟电厂这个概念中，“虚拟”意味着它没有真实形态的电厂，而是通过平台控制分散的负荷侧发电资源、用电资源和储能资源。“电厂”意味着这个平台能实现与常规电厂相似的功能。一方面，它可以利用发电侧资源配合电网调度指令；另一方面，它可以利用负荷侧和储能资源提供削峰填谷响应。因此，虚拟电厂既可以作为发电的正电厂，也可以作为用电的负电厂。正是这种既可以发电又会用电的特性，决定了虚拟电厂是电力系统中重要的灵活性资源。

· 虚拟电厂的实现，最重要的是要有数字化技术。虚拟电厂的目标是实现资源的可观、可测、可调控。因此，对虚拟电厂聚合的资源，其网络通信管理、信息安全以及硬件基础设施都提出了较高的数字化技术要求。在网络通信和管理方面，需要建设虚拟专用网、无线通信等技术，从物理和数据两个层面打通控制中心与内外部对象之间的通信链路，实现整体平台的通信协议。在信息安全方面，需要综合考虑虚拟电厂面向的各类用户和子系统，统一强化各接口和边界防护，保障系统信息安全。在硬件基础设施方面，数字化能力对传统电力设备提出了更高要求，需要进行改造，实现观测、控制、监控、通信等功能。

· 虚拟电厂平台内部结构通常分为数据中心区和网络隔离区。数据中心区实现资源聚合、数据服务、调度控制。网络隔离区主要实现虚拟电厂内部网络与外部网络的隔离，通过防火墙保证信息传输安全。信息网络隔离区还负责注册、配置中心管理聚合商的身份权限，完成资源监视和电力系统交易等工作。

· 平台通过收集整合底层电力资源聚合商的运行数据，借助数字化平台生成控制指令，依靠通信专线完成设备控制指令下达。再将需求申报、费用结算等环节数据与调度中心、交易中心交互，实现虚拟电厂作为数字化平台的功能。

· 虚拟电厂的商业模式基于与电力市场的互动。当电力市场产生调节需求时，会触发虚拟电厂平台调度聚集的资源。虚拟电厂内用户通过参与电力市场决策，形成价格交易信号。虚拟电厂的数据和通信技术将物理和市场运行动态反馈给运营商。运营商与电网确认调度需求，触发虚拟电厂控制调度资源动作，实现参与电力市场。

· 虚拟电厂产业链主要涉及灵活性资源的供给方和需求方。供给方是虚拟电厂平台，需求方主要是电网公司。虚拟电厂包括平台搭建方和运营商。平台搭建方提供系统化平台技术解决方案，收取建设费和运维费，如国能日新、新东方电子、恒实科技等公司。运营商持有虚拟电厂平台资产，通过运营参与电力市场获得收益，如发电集团售电公司、聚合商，部分平台搭建商也会运营虚拟电厂资源。

· 虚拟电厂作为调节性资源，参与电力市场的方式主要有需求响应、辅助服务和电力现货。当前，虚拟电厂主要处于邀约型阶段，运营商主要收益来自需求响应。需求响应主要指电力系统可靠性因供需差异受威胁，市场价格上涨时，电网公司提前邀请终端用户降低负荷，给予补偿，实现价格平衡，稳定电网。

· 具体过程是，电力调度中心预测未来时段需求侧响应需求，交易中心向虚拟电厂平台发布需求。虚拟电厂根据运行策略申报量和价格，交易中心根据出清机制发出

2、虚拟电厂市场现状与前景

· 虚拟电厂参与电力市场的第二个方式是参与电力辅助服务。在2021年12月底，国家颁布了新的两个细则。随后在2022年6月，南方电网发布了新的两个细则。在这两个新版细则中，都将聚合资源作为一个独立的主体，明确了虚拟电厂作为独立主体的地位。因此，未来虚拟电厂参与辅助服务的方式、报价空间等都在逐步试点探索中。

· 第三个方面是虚拟电厂参与电力现货交易。目前，我国的电力现货交易体系还不够成熟，因此虚拟电厂参与现货交易的情况还比较少。未来，虚拟电厂参与现货交易需要具备较强的运行策略和预测能力，以决定参与哪个市场能够获得更大的收益。

· 第三部分，我们对虚拟电厂的市场空间进行了测算。目前，国内虚拟电厂还处于初级阶段，已落地和规划中的虚拟电厂项目规模差异较大，复杂程度也不尽相同，因此很难准确测量全国虚拟电厂的市场容量。

· 以一个接入规模达到200万千瓦的虚拟电厂为例，其平台建设费用为500万元。接入日前小时和分钟级的资源，其监测和接入设备的投资接近3亿元。此外，该虚拟电厂平台还投资了2.5亿元用于储能。其研发和运维费用约为2000万元，每年的总投资额为5.56亿元。对应的单位投资额为270元/千瓦。从收益角度来看，该虚拟电厂平台可以参与日前小时和分钟级的响应，以及调峰调频等辅助服务，每年的收益可达1.26亿元，对应年收益为65元/千瓦。

· 我们对全国市场空间进行了假设性测算，预计到2025年，全国最高用电负荷将达到14-16亿千瓦。假设需求侧响应能力占最高用电负荷的5%，则需求侧响应规模将达到0.7-0.8亿千瓦。参考上述项目的投资额，到2025年，整体虚拟电厂市场规模累计将达到约200亿元。运营收益参考上述项目，为65元/千瓦/年，年度运营规模有望达到约50亿元。

· 第四部分，我们分享一下对海外虚拟电厂发展的看法。我们认为，虚拟电厂的发展与电力市场的成熟度密切相关。电力市场越成熟的地区，其虚拟电厂市场也越成熟。目前比较典型的海外市场包括德国、美国和澳大利亚。以德国为例，其发电结构以分布式发电为主，分布式电源占比接近75%。

3、德国美国虚拟电厂市场分析

· 在德国的电力市场中，中长期交易占据主导地位，基本上能够满足70%至80%的电量需求，而现货交易作为补充。电力系统的平衡主要通过BMU（平衡机制单元）来进行报价和平衡。对于预测的准确性要求较高，存在一定的惩罚机制。德国的复合能源资源以光伏为主，近两年用户侧的储能也开始逐渐增加。

· 根据德国电力市场的规定，新增的可再生能源装机容量在100千瓦以上的必须以类似于常规电源的平衡结算单元的形式参与到电能量市场。这意味着100千瓦以上的分布式可再生能源必须参与到电力市场中。这种政策直接推动了德国虚拟电厂模式的形成。由于分布式能源自己建立平台参与市场并不经济，因此它们会以BMU单元的形式统一接入到虚拟电厂平台上。这就需要运营商来代理这些复合能源资源参与电力市场。在这种电力市场规则的要求下，发电侧资源参与电力市场必然是以获利为目的的。因此，对于德国市场来说，虚拟电厂平台的策略变得非常重要。

· 我们的研究发现，第三方的虚拟电厂平台，即专业的虚拟电厂平台，在德国发展迅速，市场份额较高。例如，Next Kraftwerke是德国发展最快的虚拟电厂平台之一。而美国市场则有所不同。美国的新能源装机主要以集中式为主，与国内市场类似，集中式新能源占比达到了65%。

· 在美国的电力市场中，虽然可以签订中长期合约，但最终的结算是在现货市场统一出清。电能量市场和辅助服务市场会进行联合出清。美国的复合能源资源与德国类似，以光伏发电为主，并配套一些用户侧的储能。根据美国的电力市场机制，复合能源资源可以参与电能量市场、辅助服务市场和需求侧响应。

4、虚拟电厂市场参与策略

· 对于虚拟电厂的平台方来说，它需要代表用户参与到电力市场。要想发展壮大，平台必须有足够多的资源接入，以获得更高的收益。在美国市场，获取资源是一个重要的壁垒。以AutoGrid平台为例，它通过加州政府的项目获得了尽可能多的用户和资源，从而发展了虚拟电厂业务。

· 对于澳大利亚市场而言，其新能源装机以分布式为主，这与德国类似。但其电力市场采用发电侧单边报量报价模式，用户侧只需报量，只能接受价格，不能参与价格制定。这意味着复合型资源只能在电力市场中被动地参与。然而，新的电力市场规则允许非合作资源参与调频。对于澳大利亚的虚拟电厂平台而言，用户侧资源仅是价格的接受者，因此需要通过价格信号参与现货市场进行套利。此外，新的市场机制下，还可以参与调频。在澳大利亚，特斯拉等设备制造商是虚拟电厂平台的主要参与者。

· 聚焦到国内市场，虚拟电厂的商业模式主要涉及平台的搭建方和运营商。平台搭建方包括国能日新、恒石科技等国内公司。运营商主要是发电集团下属的售电公司和聚合商。

· 以国电南瑞为例，介绍国内厂商参与电力市场的布局。国电南瑞在电力市场虚拟电厂的布局主要有两个方面。首先是构建虚拟电厂平台，公司参与承建了宁夏、山西等多个省级虚拟电厂，取得了良好的示范效果，并在持续拓展中。其次是虚拟电厂参与调度运行，在华北、上海、江苏等多个调度系统中，接入了南瑞的虚拟电厂资源。公司也在不断探索虚拟电厂参与调峰、调频、月线控制等电力市场的方式和业务。