虚拟电厂来了——绿电新概念成了妥妥的真现实

综合报道/本刊主笔 鲁瑾

一提到电厂，人们通常联想到的都是钢筋、水泥筑成的高大烟囱和大坝。但是，有这么一座电厂却不同寻常，不建厂房、不烧煤、不烧气也能“发电”。

日前，国内第一家不建厂房、不烧煤、不烧气也能发电的电厂在深圳投入使用的消息，让“虚拟电厂”（VPP）这个绿电产业里充满想象空间的新概念，妥妥地变成了真现实。

虚拟电厂火起来的原因，得从一个月前川渝地区的用电荒说起。

当时，极端高温让本该是丰水期的川渝地区缺了水，水力发电量暴跌。由于四川全省80%左右的电都来自于水力发电，再加上天气炎热用电量激增，用电缺口就变得越来越大。就这样，限电调控，成了不得已为之的操作。

这次大限电也暴露出了新能源发电不稳定的问题。类似的情形实则已经上演过多次。去年，在我国东北地区，极端天气导致风电输出暴跌，电力便出现了缺口；在美国得克萨斯州也因为遭遇极寒天气，风电发电量骤减30%，整个州的电网陷入大瘫痪，400 多万人无电可用。

“世界在燃烧，我们需要一场可再生能源革命！” 在全球气候不断变暖的情形下，一边，国际组织火急火燎地呼吁，各国争先恐后地发展清洁能源；另一边，新能源的不稳定输出，又让缺电事件频发。

绿色环保和供电系统稳定之间，就这么被对立起来。由此，虚拟电厂这个绿电产业里充满想象空间的新概念，照进了现实。

电力的“调度工”

用专家的话说，虚拟电厂不是一个肉眼可见的电厂，而是通过技术搭建起来的一套能源管理系统，由于这套系统的特性、可控性方面类似一个电厂，故被称为虚拟电厂。

虚拟电厂可以将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合，参与电网调度，实现削峰填谷、协调分布式单元，促进新能源消纳和有效利用。简单来说就是：虚拟电厂不生产电，而是电力“调度工”。

调度的作用这么大吗？

作为仅次于美国的全球第二大发电大国，我国的电力供应规模已经达到相当高的水平。如果把“电荒”问题完全归结为发电规模，是不合适的。

据相关统计，中国单位GDP 的耗电量为世界平均水平的3.8 倍、韩国的3.1 倍、日本的11 倍。能源利用效率低，资源浪费严重无疑是造成电力紧缺的症结之一。

长久以来，大规模储能并没有被很好地发展和应用起来，因此，绝大部分的电都是“即发即用”的。以往，人类以火力发电为主，相对而言稳定、可控。但遇到新能源发电，“即发即用”就失灵了。

以光伏为例，在晚上的用电高峰几乎没有用处，到了白天它可以大展身手，但这时可能不需要那么多电力，在没有大规模储能设备的情形下，就白白浪费掉了。所以，对于大部分新能源发电而言，几乎属于“靠天吃饭”。

因为这个原因，很多地方为了保障用电，综合地区实际情况，只能“弃风又弃光”。在青海省海南藏族自治州，160 万千瓦的光伏项目因为调峰能力问题，被弃用了整整一年。

在相关问题最严重的2016 年，甘肃弃风率达到43%，弃风电量达104 亿千瓦时；新疆弃风率达38%，弃风电量137 亿千瓦时；吉林弃风率30%，弃风电量29 亿千瓦时……

一边短缺一边弃电，这时如果有一个统一的网络协调调度，“削峰填谷”，问题自然能够得到解决，这便是虚拟电厂。

根据测算，2021年国内虚拟电厂市场规模约为600亿元，预计到2030年可增长至1300亿 元，其中2025-2030年是高速增长期，期间年均复合增速可达10%以上。

玩转“削峰填谷”

国家电网曾经做过计算，如果把“削峰填谷”的任务交给火电厂，要提高或降低5%的峰值负荷，需要投资4000 亿元，但同样的效果，虚拟电厂的成本只要500 亿元。

早在25 年前，Shimon Awerbuch 博士在其著作《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术及竞争力》中，就首次提出了“虚拟电厂”这个概念。2000 年，欧洲5 个国家的11家公司联合推出了虚拟电厂项目VFCPP。

2010 年左右，其相关的商业化探索开始。目前，虚拟电厂主要有两种商业模式，一种是通过参与电力交易来获取收益；另一种是通过提供辅助服务来获取收益。

经过二十余年的发展，虚拟电厂的商业化进程已在欧洲、北美等地区得到广泛应用，但因电力市场背景不同，其应用的侧重点有所不同。

其中，欧洲各国主要基于分布式发电的可靠并网及智能调节需求，通过虚拟电厂来打造持续稳定的发展模式。

德国虚拟电厂项目已基本实现商业化，项目参与方主要为独立运营商、售电公司。其中，Next Kraftwerke 是当前欧洲最大的虚拟电厂运营商，也是欧洲电力现货市场认证的能源交易商之一。它主要通过远程控制装置NextBox 对聚合的各个分布式电源进行调控，“低谷用电、高峰售电”，从而参与电力市场交易获取收益，并通过参与电网的二次或三次调频获取附加收益。

法国虚拟电厂项目主要由法国电力公司开发实施，项目数量累计超17 个，总容量超150 万千瓦。英国虚拟电厂项目数量已超过32 个，总容量达到616 万千瓦。

北美则主要以用电侧资源聚合为目标，基于自动需求响应和能效管理要求，通过虚拟电厂来提高综合能源利用效率，同时在用电高峰期为用户提供电能来获取费用收入，特斯拉就是其中的代表。

特斯拉在电动汽车业务取得突破后，开始进军储能项目开发、光伏和储能设备制造、光伏发电运营等领域，并发展虚拟电厂智能平台Autobidder，实现了在交易端与公用电网的连接。

Autobidder 可以在车辆、电池、光伏设备等特斯拉生态系统、甚至电网中自动调度能源电力，以实现高效的资源分配和最大的商业效益。

2022 年，特斯拉与加州公用事业公司合作开展了名为“紧急负荷削减计划”的虚拟电厂项目，用户可以自愿通过特斯拉的应用程序注册加入该项目。在电网面临需求压力时，项目参与者可按每千瓦时2 美元的价格向电网供电，当地每千瓦时电价仅25 美分。这样一来，用户甚至可以通过供电小赚一笔。

双碳的“伴手礼”

8 月26 日，国内第一家虚拟电厂在深圳投入使用。

资料显示，深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等负荷聚合商14 家，接入容量约87 万千瓦，接近一座大型燃煤电厂的装机容量。

在揭牌仪式上，15 家虚拟电厂生态链上下游企业也同步亮相，包括深圳能源集团、南网电动、深圳建科院、深圳特来电、大唐宝昌公司、华为数字能源、国电投广东公司、中国铁塔能源广东公司、小桔能源、科中云、奥特迅、清大科越、蔚来能源、前海能源、普天新能源。

这一长串名单涉及国有能源企业、民营能源巨头、新能源车企，赛道可谓熙熙攘攘。

与欧美相比，中国的虚拟电厂起步时间较晚，但近年来地位不断提升。尤其是在“双碳”战略出台后，发展速度大大加快。

2021 年，国务院在《2030 年前碳达峰行动方案》中提出，引导虚拟电厂参与新型电力系统灵活调节。

今年3 月，《“十四五”现代能源体系规划》发布指出，要推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与电力辅助服务。此外，北京、上海等多地的“十四五”规划中也都提到发展和建设虚拟电厂。山东、广东等省份正加速推动虚拟电厂参与电力现货市场。目前，国内已建成多个大型虚拟电厂试点项目，分布在河北、江苏、浙江、广东、上海等多个省份。

5 月20 日，部署于国电投深圳能源的虚拟电厂通过试验获利，成为国内首个虚拟电厂调度用户负荷参与电力现货市场盈利的案例。

6 月23 日，山西省能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，为目前国内首份省级虚拟电厂运营管理文件。

专家表示，目前中国的虚拟电厂整体仍处于发展初期，项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，没有到市场驱动的阶段。

有分析认为，虚拟电厂的发展与电力市场建设情况相适应，电力市场建设越发达的地方，虚拟电厂往往发展得更快。“如果没有电力市场，虚拟电厂只是一个小规模的发电厂，仅靠卖电不足以形成激励，收益会比较受限”，有业内人士称。

而进入电力市场，更大的制约在于电力价格的双轨制。

在电力市场中，并非所有电力用户都必须全部参与电力市场交易，考虑到各种因素，仍然会有部分电力用户长期执行政府核定的目录电价，如此就造成市场与计划“双轨制”并存运行的情况。

“作为一个市场主体来讲，虚拟电厂还要有一个清晰的、可进入到电力市场的准许模式，这样才逐渐能使虚拟电厂在电力市场的定位、参与、监管等方面明晰起来”，有业内专家表示，现行情况下，行业更需要的是一个能够以虚拟电厂身份，进入到竞争性电力市场的先行者。

国家发展改革委给出的时间表是，到2025 年，全国统一电力市场体系初步建成，到2030 年，全国统一电力市场体系基本建成，适应新型电力系统要求。

此外，国内虚拟电厂发展面临的困难还包括：各方参与虚拟电厂的意愿不强、多数用户侧负荷可调控性差；电网侧业务布局和主导发展的力度较弱；管理体系与市场机制缺乏、相关电价和补偿机制未完善；产业链标准和商业模式不明确等。

未来，随着国内新能源发电站、新型储能系统以及智能电网的不断构建完善，虚拟电厂将有效解决电力分布时空错配、地区性大面积限电限产等难题，并为自身、上游发电侧、下游用户侧带来相对可观的收益回报。

对于我国虚拟电厂的发展，市场普遍认为，2025 年前，虚拟电厂仍处于发展初期，各地因地制宜开展项目试点建设，形成中国第一代虚拟电厂的发展模式。而2025 年之后，等运作模式逐渐成熟，虚拟电厂才会彻底迎来爆发。

技术层面，虚拟电厂涉及的关键技术包括协调控制技术、交易运营技术、智能计量技术、信息通信技术等，应用前景十分广阔，并可带动相关技术领域及智能化产业的发展，撬动千亿级市场空间。