据储能界了解到，8月24日—26日，2024碳中和能源高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳正式举办。在8月24日下午进行的虚拟电厂专场论坛上，国网能源研究院有限公司高级研究员/虚拟电厂研究团队负责人吴潇雨做了题为《虚拟电厂国内外实践分析及其高质量发展方向的思考建议》的主题报告演讲。
图说：国网能源研究院有限公司高级研究员/虚拟电厂研究团队负责人吴潇雨
以下内容根据大会发言整理，仅供参考。
感谢主办方的邀请，高老师的介绍，非常荣幸我们有这样一个机会和全体同仁和各位领导专家一起探讨虚拟电厂的发展。
我先介绍一下，在22年底的时候在我们院长的指导下院里面成立了一个虚拟电厂的研究团队，觉得虚拟电厂在未来一段时间一定会带来非常大的影响变化、受到关注，所以我们很早就从这个方向开展研究，下面是简短地汇报一下之前研究的相关成果。
第一是新形势下虚拟电厂多元化价值分析，有几个趋势可以在这个之前先说一下，我们觉得配用电侧是创新高地，很多新型用能技术在更新，叠加数字化技术、市场化机制、互联网思维的创新应用，所以我们觉得配电和用电领域，一方面是成为多类型技术应用和多元化商业模式的创新价值高地，另外从电力系统来看，它其实有大量调节能力，节能降碳潜力需要我们进一步的挖掘和开垦。
另一个是从配用电侧来看，小微的资源形成虚拟聚合体，去参与系统运行和市场交易是未来必然的趋势。从现状问题来看，其实配用电侧具有各种各样资源，但是目前也是处于一个各自为政的状态，一方面没有办法体现灵活的集聚效应，另一方面是这些小微主体未来不可避免地要更多的主动地参与到系统运行和市场交易中，但是它们自身其实对于电力系统的运行规律和市场交易的机理还缺乏深刻的理解，很难去兑现系统的调节和电力交易的价值，所以虚拟电厂作为中间的组织者其实很有这方面的专业化的能力，去提供一些聚合服务，去帮助这些小微主体进入市场，去发挥更大的价值。
所以在这个基础上，第一，因为需求侧资源开发利用在我们国家并不是新的命题，至少提出有20年时间，但是随着技术手段和市场机制的成熟，虚拟电厂更有望成为在这个技术和商业属性上更有特点的需求侧资源开发的技术形式。从技术手段来说的话，我们也是寄希望于它能更快速、更可靠响应系统的需求，因为传统的需求响应更多是15分钟或者小时级的电量平衡，而且它跟电力系统也是一个非闭环的实时反馈，一方面它的可控性差，另一方面它的响应效果也存在很大的不确定性，因为电力系统运行调节是一个很严肃的事情，如果这个资源它的不确定性很大，其实你要花费很多的容量配置的成本去弥补它的不确定性，所以这个方向是虚拟电厂未来在技术属性上有更大的发展潜力。
第二个是在商业属性上它可以发挥更大范围的潜在价值，因为像我们刚才提到，配用电侧的新主体很多，各种微电网、源网荷储一体化项目，这些项目都在不断地拓展。但是这类项目它是依赖物理的电力网络触达各类主体，它的范围一定有限，虽然虚拟电厂我们也觉得它的范围不宜弄得过大，但是它相对来说比微电网、源网荷储项目触达范围更广阔一些，它其实在这方面有更多组合创新的想象空间。
第二个是智能化、数字化等新技术应用的一个重要领域，因为虚拟电厂它的核心可能还是在于通信聚合和优化，通信其实更多的是实现它对各类资源监测和控制的一个重要的物理基础，这个也很多关键的技术，包括5G传输，现在我们也看到一些示范项目应用5G技术。另外一个是协同控制技术，因为这里涉及的主体特性各异、控制效果等等，为了实现一个比较好的控制效果，其实需要做这个各类资源的一个机理的模型，包括多类型模型的一个协调和控制。而从优化及决策技术来说，我们觉得它是关乎未来虚拟电厂盈利的核心，因为它需要运营商根据市场的价格信号和用户的需求，还有调度要求的一些运行方式来综合形成这种运行策略。这里面比如面对不确定性，鲁棒性强的优化算法可能也是未来研究的一个重点。
图说：大会现场
第三是我们也是通过调研了很多虚拟电厂的运营商，我们觉得这些运营商在未来参与市场交易和系统运行上的能力还有一些欠缺，因为虚拟电厂在我们认为它不仅仅是简单地把一些资源接入一个平台里面实现监测和基本的控制就可以了，它更多的是对未来运营商需要具备的两方面的关键能力提出了更高要求，第一是专业化的服务能力，其实对用户用能情况的调节是需要建立在你对他生产生活关系的一个精准把握上，才能方便找到更好的切入点，这个是运营商专业化能力一个重要的考验。第二是对电力系统运行和交易市场机理的深刻认识，如果你不对电力系统运行的调频、调峰等等基本的运行机理和电力市场交易规则有非常深刻的认识，其实很难去帮助这个用户在市场中获利。另外一个就是系统性的管理能力，因为在配用电侧有源化的发展趋势下，虚拟电厂运营商面对的不再是单独的荷或者源，像我们之前可能一直推的负荷聚合商的业态，它更多的还是负荷性的一些资源，但是未来这种源以及荷资源都接进来之后是一个系统性问题，怎么去处理好，对于运营商系统性管理能力也提出了一个重大挑战。
第四是我们从大的视角来看，它也是建设新型电力系统新“安全文化”的重要契机，因为从国外经验和国内政策导向来看，高比例新能源电力系统安全问题解决思路都指向一个重要的共性趋势，安全是每个成员主体的共同责任，也就是一种“千斤重担大家挑”的思路，因为我们觉得发展虚拟电厂这类聚合体是分解传导电力系统安全责任一个重要的契机，就像德国的平衡基团机制一样，每个电力用户或者每个聚合资源都得隶属于某个平衡基团，未来虚拟电厂会不会扮演德国平衡基团的一个角色，去把这个系统平衡责任进一步向下分解，可能我们觉得也是一个趋势，当然这个核心就是需要打造共同但有区别的责任以及各自能力原则的新型的责任分担体系。当然在我们现在这个发展阶段，我们更多的是关注虚拟电厂的技术潜力和商业价值，这些生产力层面的一些研究，未来可能我们更多的要叠加对它责任以及成效的一些关注，也就是未来我们在政策体系的设计过程中可能更多的除了去焕发它的技术潜力和商业价值以外，更多的也要对它一些责任、成效，包括它的责权利的一些设计，到底虚拟电厂的运营商参与市场和系统市场交易和系统运行，到底应该承担什么样的责任机制，这可能也是我们未来关注的一个重点。
第五个是现在很火的新质生产力，可能对于新质生产力我们也知道它的概念是以劳动者劳动资料和劳动对象，以及对其优化组合的跃升为基本能力，其实这个优化组织的跃升就是我们觉得虚拟电厂可能需要发挥的一个重点，因为我们聚合的资源实在是非常分散，种类非常多，怎么把这些分散的资源进行组合优化，处理系统整体运行效率的跃升也是一个重要的关键。因为目前我们国家为什么会关注虚拟电厂业态，一方面的重要原因也是因为我们可能已经过了投资拉动型经济发展的阶段，更多对于虚拟电厂怎么在既有资源上通过轻量化的投资组合把它的潜力进一步挖掘出来，可能也是我们关注的一个重点。
第二，国内外虚拟电厂发展的情况。从国外来说，我们主要研究了德国和美国两个国家，因为德国的虚拟电厂发展起步很早，经过了多年概念示范、政策推动已经实现了商业化运营，有大量的先进的运营商参与到市场中来，尤其是在2019年，也就是德国有一个聚合商的相关法规。虽然我们也看德国的虚拟电厂政策体系它很多没有直接地对虚拟电厂这个概念进行定义，但是它也是通过这个聚合商的概念对它进行相关的框定，也是为虚拟电厂的发展提供了一个基本的政策范畴。所以目前也形成了这种独立运营商主导、电力企业主导，以及设备制造类运营商主导的三种运营模式，比如独立运营商就是NK公司，大家关注很多，现在也有很多做它的案例分析；另外是电力公司运营商，德国的电力体系和我们不一样，它这个输配售都是分离的，所以它这个里面有大量的电力公司，包括配电网DSO也在从事相关虚拟电厂的工作。另外一个是设备制造类运营商，比如说这个sonnen它是做储能运营商，也在销售储能设备的过程中通过自己的一些平台聚合它的一些用户来参与虚拟电厂的一些交易。
另外就是美国的情况，美国的需求相应发展很早，尤其是2022年的时候，FERC出了一个222号法令，也是专门针对聚合体量身定做的相关市场和运行规则。在这个法令的影响下，其实给聚合体怎么参与市场交易和参与系统运行业提供了一个根本的政策的依据，现在有很多的他们的一些州级电力市场根据这个法令进行进一步落地实践，我们也在积极关注这一块。这是这个相关的一些案例的情况。
从国外的发展经验来看，其实一方面我们有以下几点思考。
第一是德国、美国这种良好的市场机制建设进程为虚拟电厂商业化运营打下了坚实的基础，因为它灵活性资源稀缺性可以很好地体现在电价上，且平衡市场、调频市场、容量市场等建设较为领先，这也是给运营商提供比较稳定的收益渠道，这是很大的关键。
第二是针对性法律法规为虚拟电厂发展提供了积极的市场环境和法律保障。比如德国、美国都通过法律法规明确了聚合商在市场交易和系统运行中的责权利，从大环境上使虚拟电厂运营有法可依。
第三是高比例新能源背景下的平衡基团机制和丰富的交易品种为虚拟电厂提供了广阔的市场机制。
第四个是比较现实的情况，德国、美国这种较高的零售电价和分布式电源强制入市的规定使虚拟电厂交易吸引到各类资源扩大聚合规模，比如德国的高电价对于用户来说，尤其居民用户这一块，其实有比较大的诉求通过参与一些虚拟电厂，通过一些自身的调节行为去降低它的用能成本，但是我们国家现在这种可能居民电价形势下大家不太有动力参与聚合。另外一个就是德国的可再生能源法要求100千瓦的可再生能源电厂强制入市，这些大量的分布式光伏的电厂等等，刚才提到他们这种体量比较小，其实自己去独立入市的可能性不大，更多的是通过虚拟电厂的聚合，这个也是间接地扩大了聚合资源的规模。而且我们国家现在目前也在推分布式电源，尤其是分布式光伏入市的相关机制建设，我相信未来随着这个分布式光伏大量加入，可能也会成为虚拟电厂重要的聚合资源的来源。
国内现状来看，其实我们也是分了四个方面来进行分析。
从政策环境来看，其实国家层面从2021年开始，可能更早也有，一直在各种政策里面频繁地提及虚拟电厂，这个来鼓励它发展，但是目前没有出台虚拟电厂的专项政策去引导虚拟电厂的规范和健康发展的政策体系，还需要加速的建立健全。另一个层面来看，其实各省已经率先启动起来，比如山西、宁夏、上海等等都根据本省虚拟电厂的发展阶段和地方特色，出台了相应的发展规划管理办法等等，各市提出了比较好的一些实践。在这个政策驱动下，发电集团、电网公司、民营企业都根据自身的特点和差异化的诉求，去推动相关项目的落地实施，取得了积极的成效。但是对于虚拟电厂的发展定义内涵，尤其是内涵方面和发展方向尚未形成统一的共识，我觉得这个从虚拟电厂这个概念提出以来，一直比较困扰这个行业发展的一个重点的问题就是跟这些源网荷储一体化项目、微电网、负荷聚合商、输电公司一直没有一个明确的边界和区分，尤其是没有权威的认知回答它们的区别和联系。
这个我觉得造成两个方面的问题。
第一是难以规范管理，尤其是从地方能源的归口管理机构和电网企业来说，其实不同的主体适配的政策和市场机制都是有差异性的，如果没有一个清晰的权威的认知去回答他们之间的区别，其实容易推高这种机制建设和管理协调的系统性成本，大家很难对它进行管理和服务。
第二是很难挖掘增量价值，因为一个新概念的提出其实必须有它的增量价值，否则它就没有提出的必要性，但是虚拟电厂跟这些概念之间有很多相联系的地方，比如说售电公司、负荷聚合商都有一些交集，或者很大的交集，到底它这个虚拟电厂的概念提供主导地位新型电力系统的建设提供什么样的增量价值，我们为什么要发展它，可能这个概念还需要进一步地去完善。
第三是国内标准框架体系已经基本建立，但是核心的标准规范仍需加快理想推进，目前我们关注到国家两项国标已经发布，但是涉及虚拟电厂的技术标准还有大量的环节上的具体标准，怎么进一步推动它可能还需要进一步的加快推进。
第四是国内的机制模式，运营商获益渠道还比较有限，还需要加快相关市场的机制建设，目前主要是通过参与调峰辅助服务，很少的省份有现货市场的虚拟电厂的参与，比如说山西，大部分其实都是政策性的需求响应两个渠道获益，但是还需要进一步扩大收益空间来从市场机制的建设上进一步去推动它。
第三，从我们的视角对我国虚拟电厂未来发展方向做几个研判。
第一是我们在之前数据基础上也是建立了一个预测分析模型，据我们不成熟地判断，这个业态其实它的边界还没有明确，也在不断地扩展，我们觉得2025年和2030年两个水平年其实有一个发展规模初步的判断，大概是2025年是5300-7400万千瓦，2030年是8500-13000万千瓦，当然这是一个初步的判断，我们还在不断地滚动中，也是分了高、中、低三个情景去设计，未来随着这个概念的明确和相关定义范畴的确定，可能这一块我们会再继续进一步发展一些相关的成果。
第二是城市是虚拟电厂的重中之重，因为众所周知，城市能源系统也是承载了超过80%的电力负荷，尤其它最重要的是聚焦了全量需求的资源和更为丰富的多元市场主体，因为需求侧资源的丰富程度是由其所属业态的丰富程度而决定的，而城市场景，尤其是中东部的城市场景其实聚焦了大量的新兴产业、大型公建、绿色交通、综合性园区等诸多适合虚拟电厂发展的业态以及相关的聚合资源，而且它这个相关的市场主体更为丰富，所以未来一定是会成为虚拟电厂规模化发展的先行示范区。
还有一点是从技术方面看，我们也是对虚拟电厂技术性能有一个期望，就是希望它未来能够具备类电厂的特性，常态化地能够参与市场运行调节。因为当前受限于技术条件和管理机制的不成熟，虚拟电厂其实还难以作为可信赖，尤其是确定性强的调节资源，常态化地参与系统调节。我们也觉得未来可能还需要从三方面优化提升：第一是从技术指标上类电厂，它外特性更加跟电厂常规指标体系靠近，重要的是能够提供强确定性的调节能力。第二是管理模式类电厂，实现与常规电厂的同责同权，因为现在的很多市场机制建设和管理规范里面，其实对虚拟电厂资源包括虚拟电厂参与市场和系统运行的调节还是比较松的，对它的一些考核等等也都比较弱，也是处于一个鼓励的阶段，但是未来随着技术的进步，肯定还需要进一步的实现推动它去更多的同责同权。第三个是在电网连接上类电厂，也是希望它能纳入电力电量平衡，也是常态化参与电网运行。第四个是刚才已经讲过的，我们觉得可能专业化的服务和系统化的管理是虚拟电厂运营商应该打造的两项核心能力来推动相关服务和业态的更好的一个发展。
最后一个是参与辅助服务和现货市场交易是虚拟电厂实现可持续发展的根本出路，因为当前的虚拟电厂的收益来源主要是参与需求响应和少量调峰辅助服务，尤其是需求响应具有启动频次低，因为它跟电力供需的形式非常相关，也主要是迎峰度冬和迎峰度夏这两个阶段它才启动，所以它非连续性，资金规模非常有限。怎么能进一步扩大它的资金池很难，未来我们决定它是参与现货市场等等发挥它的价值，所以在这方面可能有三方面工作要做：第一是明确它的主体身份，尤其是让虚拟电厂作为独立的市场主体，现在我们的新版的电力市场注册规则已经明确这一点。第二点是制定它的准入条件，促进它规范地参与市场。第三是丰富交易品种，加快完善它参与现货辅助服务和各类市场的运作机制，积极探索它内部多元化主体之间的互动机制，来不断地扩大交易品种。
最后就是再说一个，虚拟电厂是极具发展潜力和价值的新型业态，但是当前还处于发展的初级阶段，还需要政学产研各方在政策制定、市场建设和核心能力锻造，标准体系完善方面共同努力，推动虚拟电厂高质量发展。
最后就是简单介绍我们团队，我们也是2022年成立的跨所的国网能源院虚拟电厂攻关研究团队，也是一直在拓展相关的研究，当然也希望跟业界同仁有更多的交流。
谢谢聆听，恳请各位指正。
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