虚拟电厂（VPP）本质上是将分布式电源、可控负荷、储能等利用计算机通讯网络技术聚合成整体，通过统一调度作为特殊的电厂参与电网运行与电力市场。等效为一个可控电源，既能作为“正电厂”向系统供电，也能作为“负电厂”消纳系统电力，灵活实现削峰填谷，同时还能提供多种类的辅助服务。

据国资委网站，中国电信浙江公司与华能（浙江）能源开发有限公司近日上线了全国首个实时调度的 5G 虚拟电厂项目。5G 虚拟电厂生产专网项目实施后，预计每年将节省原煤 32.7 万吨，实现每年碳减排 62 万吨。客户边际成本投入仅为传统方案的十分之一，将大幅提升竞争性成本优势。

东北证券研报预测，我国虚拟电厂市场空间近800亿元。随着电力交易市场化的推进，我国虚拟电厂将向以现货交易为主要获益方式的交易型“虚拟电厂”转变。

一、虚拟电厂发展尚处早期阶段

实际上，虚拟电厂并不是一个新概念。早在2001年，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，发展已较为成熟。

按照国家电投中电国际政研室分类，虚拟电厂的发展阶段主要可以按外部环境分为邀约型、市场型及虚拟电厂三个阶段。

当前，我国的虚拟电厂的运营处在邀约型阶段，主要由政府机构或国家机关参与进行激励与拉动。现在国内布局“虚拟电厂”的企业主要有电力系统下属的产业公司、电网公司成立的各级综合能源公司以及开展综合能源业务、售电业务的企业，市场参与度较低。

此外，目前虚拟电厂市场集中度不高，且各省开展的虚拟电厂项目以试点为主，尚未形成一套成熟的解决技术方案。

由于虚拟电厂为资源的聚合体，需要打通区域内部的分布式光伏、风电厂、主网、家庭、工业企业、充电站场站、储能装置、电动汽车等多元化的资源，同时“虚拟电厂”控制系统需要建立起虚拟电厂内部的协同机制，因此“虚拟电厂”对厂商的资源整合能力具有较高的要求。

现阶段新能源并网的关键是电网消纳能力，其中核心在于调度调节能力以及大规模超远距离输电能力，这两点均离不开数字化手段的辅助，例如“虚拟电厂”技术、特高压线路智能化巡检等。

虽然我国虚拟电厂尚处于初期发展阶段，但参考国外的行业发展情况来看，虚拟电厂未来发展前景十分广阔。从能源结构和市场机制的特征来看，中国有望结合欧洲、美国两种模式，探索出兼顾分布式电源、可控负荷以及储能资源的模式。

二、虚拟电厂运行模式的类型

根据所涉及的市场政策，虚拟电厂运行模式可分为五类，即虚拟电厂运营商可通过参与现货电力市场、参与平衡市场、参与再调度、参与可中断负荷投标、提供平衡基团管理等获取收益。

一是虚拟电厂可参与现货电力市场，尤其是日前市场和日间市场。德国《可再生能源法》修正案规定，所有100千瓦以上的新增可再生能源机组都必须进行直接销售，并鼓励中型可再生能源发电机组接入到虚拟电厂，在批发市场上销售电量。虚拟电厂运营商为拥有可再生能源机组的发电方制定最优发电计划，优化发电收入，凭借精准预测能力参与现货电力市场。在日前市场，在中午12时前对次日给定的某一小时电量报价出价。一旦出价被接受，发电商就计划启动电厂，并在前一天14时30分前将发电计划提交给输电系统运营商。在日间市场，交割期较短，虚拟电厂可以提供15分钟和1小时等短时间内快速可控的灵活性产品。

二是虚拟电厂可参与再调度，解决电网阻塞，从阻塞费用节省或者阻塞价格中获利。为了解决电力批发市场上，电力交易与电网基础设施所面临的物理输送之间的不一致问题，输电系统运营商根据平衡责任方提交的计划对下一日的用电负荷趋势做出分析，预测市场交易是否会导致阻塞及影响程度。在电网发生阻塞时，输电系统运营商可以要求进行再调度，调整常规发电厂和可再生能源发电量，即下调一地的发电商交易协定的并网电量，同时上调另一地的发电商并网电量。虚拟电厂可以作为调度管理商支持可再生能源电厂运营商提供灵活性，解决电网阻塞的问题。

三是虚拟电厂可参与平衡市场，提供二次控制备用和三次控制备用。虚拟电厂通过现货交易或输电系统运营商招标参与平衡市场，为平衡责任方提供备用服务，通过容量价格和平衡能量价格获得收益。虚拟电厂在二次备用（5分钟激活时间，最小投标单位5兆瓦）和三次备用服务（15分钟激活时间，最小投标单位5兆瓦）尤其活跃。

四是虚拟电厂可参与可中断负荷投标，根据所提供的容量和能量得到补偿。《可中断负荷协议条例》允许输电系统运营商每周通过输电系统运营商的联合招标平台发布750兆瓦的立即可中断负荷和快速可中断负荷招标。容量补偿基于竞争性拍卖的结果，每周最多为500欧元/兆瓦，能量补偿最多为400欧元/兆瓦时。在提供可中断负荷服务期间，负荷中断信号由输电系统运营商直接或通过虚拟电厂发送给可提供中断负荷的用户。

五是虚拟电厂可帮助平衡基团责任方减少平衡区内发生的平衡偏差，帮助节省平衡偏差产生的相关费用。在德国，每个发电厂和电力消费者会被分配到平衡基团，由平衡基团责任方确保平衡区内的总发电量加总外购电量与用电量相匹配。平衡基团责任方必须以15分钟为单位，为第二天做出准确的电网供需预测，并向负责的输电系统运营商提交相应的平衡计划。若出现预测偏差，平衡基团责任方需承担平衡服务的费用，即负担平衡电量价格。平衡基团旨在尽可能避免生产过剩和生产不足。虚拟电厂可以支撑平衡责任方对平衡区进行管理，使其预测更加接近真实发电量和用电量，从而解决预测和次日实际计划之间的偏差，有利于参与日间市场的电力交易。

三、虚拟电厂运营商的类型

根据经营业务范围，虚拟电厂运营商可分为三类。

一是独立虚拟电厂运营商。他们拥有信息和通信技术知识或能源管理技术，不具有分布式能源资源，不从事电力供应业务，通常通过参与电力市场获取收益。德国独立运营商的聚合规模相对较大。Next Kraftwerke、GETEC Energie、Entelios等三家独立运营商聚合规模已经分别达到9016兆瓦、3000兆瓦以上、1000兆瓦以上。

二是同时是电力公司的虚拟电厂运营商。他们具有发电资源、用户负荷资源。他们将自己的分布式能源资源聚合到虚拟电厂中。作为平衡基团责任方，此类运营商可以利用灵活性资源以满足用电客户需求，从而无需在日间市场购电或售电，或为平衡电力付费。

三是同时是装备制造商的虚拟电厂运营商，尤其是小规模分布式能源设备的制造商。他们主要将其业主的分布式能源资源聚合到虚拟电厂中。

德国虚拟电厂技术已取得国际影响力。

聚合平台技术是整个虚拟电厂控制系统的核心，部署于云端的先进软件平台，主要是基于电网、资产和天气状况进行可视化监视和预测，开展集中智能决策，从而基于平衡运行约束和经济指标对各类分布式资源进行智能管理与调度。

通信技术可快速上报分布式资源的运行参数信息，并接收和反馈云端调度中心的调度指令。虚拟电厂聚合的每一个机组和可控负荷可通过4G公网与单元控制系统进行双向移动通信。

计量技术和控制技术可对分布式资源站进行监测和控制，使得负荷有序转移、故障快速切断和分布式资源即插即用控制。在计量方面，利用智能电表、广域量测系统等高级量测技术对电站运行情况、气象数据、市场价格信号、电网情况等数据进行采集。在控制方面，可通过分布式资源现地控制层、配电网控制层和云端协同控制层等三层协同控制技术，对分布式能源站的负荷、功率、频率等进行调控。

四、我国虚拟电厂发展的建议

进一步明确虚拟电厂在电力系统中的法定责任和义务。完善法律法规或管理办法，规定虚拟电厂参与现货电能量市场、辅助服务市场和邀约需求响应项目的市场角色、机会和义务，保障其参与调峰、调频、调压、转动惯量等市场交易的合法性。探索明确要求分布式电源通过参与聚合资源实现可预测可控制。

加快建设虚拟电厂参与辅助服务市场和现货电能量市场的机制。完善虚拟电厂参与电力市场的投资管理、市场准入、交易模式、结算模式、运行补贴等规则。按“谁受益、谁出资”的原则，建立面向电能量交易、调峰、调频等不同场景的交易机制，丰富交易品种与模式，形成合理稳定的激励资金来源。探索分散式平衡模式，一定程度对平衡压力和责任进行下放。

完善虚拟电厂标准体系，统一接口和通信协议。建立终端监控设备、通信接口、聚合控制管理等技术标准，打通采集终端、虚拟电厂运营平台、电网调度系统、交易系统之间的数据和控制通道。建议调度、交易的主管部门出台虚拟电厂并网调度运行规程、规范和标准。

鼓励有关企业提前布局，超前开展聚合调控和精准预测等核心技术研发，结合自身优势参与试点建设与标准体系建设，以及通过其他能源服务建立和保持终端客户黏性。

文章来源： 电联新媒，IT之家，博明信德