在“雙碳”目標的指引下,構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統,培育能源新質生產力,是我國能源轉型與發展的必由之路。在這一進程中,需要創新電力解決方案來應對能源供需的動態變化,充分挖掘能源利用潛力。虛擬電廠是一種通過先進信息通信技術和軟件系統,實現分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動汽車等分布式能源資源的聚合和協調優化,以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的能源協調管理系統。其發展歷程大致可分為邀約型、市場型和自主調度型三個階段,我國虛擬電廠目前正處市場發展關鍵時期,作為新型經營主體,虛擬電廠對統籌能源轉型與安全,推動能源高質量發展意義重大,目前已成為加快構建新型電力系統的重要手段之一。
一、虛擬電廠發展背景
01能源供需結構和管理方式演變是推動虛擬電廠發展的核心需求動力
從供給端來看,截至2025年3月,全國可再生能源發電裝機達到19.66億千瓦,同比增長24%,約占我國發電總裝機的57.3%。新能源規模呈現明顯擴大的趨勢,有效解決“峰谷調撥”和“合理消納”問題,是能源綠色低碳發展的首要目標。同時,分布式發電加快發展,為平抑長期供需缺口及短期波動性提供可調資源。從需求端來看,截至2025年4月,第三產業用電量5856億千瓦時,同比增長6%,占全社會用電量比重為18.55%。第三產業和居民電力消費比重逐年升高,分布式和儲能滲透率逐漸提升,數據算力、5G通信、新能源汽車等新興產業電力需求量快速增長,負荷特征呈現復雜化。從管理端來看,隨著需求端負荷分散性、隨機性增強,以及電動汽車和儲能設備應用快速擴張,負荷聚合正從過去相對中心化的被動聚合向主動聚合過渡。
02國家及地方政策積極引導和電力市場加速建設為虛擬電廠發展提供支撐和機遇
自2021年開始,國家發展改革委和國家能源局密集出臺關于虛擬電廠的政策文件,為虛擬電廠的持續發展奠定了基礎。2024年6月1日起執行的《電力市場監管辦法》首次將虛擬電廠作為交易主體,為虛擬電廠進入市場化發展階段提供了更多機會。國家能源局2024年11月發布《關于支持電力領域新型經營主體創新發展的指導意見》,鼓勵虛擬電廠聚合分布式光伏、分散式風電、新型儲能、可調節負荷等資源,為電力系統提供靈活調節能力。各省市層面結合自身實際情況相繼發布虛擬電廠專項政策,推動虛擬電廠規范化、規模化和可持續發展,虛擬電廠發展進入政策加速階段。2025年3月,國家發展改革委、國家能源局印發我國首個虛擬電廠領域專項政策文件《關于加快推進虛擬電廠發展的指導意見》,明確了虛擬電廠的定義和功能,進一步理順了虛擬電廠建設運行管理、接入調用機制、參與市場機制等關鍵問題,對于凝聚行業共識、推動實現虛擬電廠高質量發展具有重要指導意義。
二、開展虛擬電廠建設的必要性
01構建新型電力系統,迫切需要建設虛擬電廠以滿足對靈活性的高需求
隨著新型電力系統的加速建設,風電、光伏等新能源的不穩定性問題愈加凸顯,給電網的安全穩定運行帶來了源側的不確定性,對電力系統的靈活性和平衡能力提出更高要求。與此同時,系統中存在大量散布的分布式資源,卻由于單體容量小、數量眾多而無法被系統調用。據測算,到2025年,電力系統調節資源將達5.6億千瓦。虛擬電廠通過聚合海量靈活可調資源,可以實現分布式資源規模化和協調控制,對不可控的分布式能源出力波動進行有效的補充和平抑,同時還可以促進分布式能源的就地消納,從而減少對電網的負面影響。虛擬電廠的構成資源具有多樣性和協調性,能夠根據需求對各資源進行靈活調度,可以快速響應市場變化,提供必要的電力支持。根據《2023年中國虛擬電廠產業發展白皮書》,預計2025年中國虛擬電廠累計裝機總容量可達39吉瓦,虛擬電廠調節電量占全社會用電量達2%,2030年將達5%。
02應對電網負荷難題,需要加快虛擬電廠建設以發揮其經濟性優勢
近年來,第三產業和居民生活用電占比不斷提升,多元、互動、靈活的用能設備大量接入,導致尖峰負荷增速高于用電量增速,頂峰裝機不及預期,電力系統缺電問題頻發。各區域電網最高負荷持續升高,且區域特點明顯。東北地區用電高峰主要出現在冬季大規模集中供熱時期,南方、華東地區夏季負荷受溫度影響明顯,華北、華中地區呈現冬夏雙峰特點,且部分省市夏季空調負荷占比高達40%~50%。同時,充電樁保有量隨新能源汽車保有量快速提升。截至2025年3月,我國已建成充電樁約1374.9萬臺。充電樁的快速發展導致了電網削峰填谷需求的增加。虛擬電廠作為一種輕資產模式的靈活資源調度管理系統,是解決負荷問題的低成本有效途徑。研究表明,不包含儲能的虛擬電廠建設成本在200~400元/千瓦,虛擬電廠的建設成本僅為建設傳統電廠的10%~20%。此外,充電樁和新能源汽車本身是良好的調節負荷,通過虛擬電廠進行聚合和優化是降低充電成本和電網投資的雙贏選擇。
03推動電力市場改革,亟需通過發展虛擬電廠為市場注入新活力
虛擬電廠參與電力市場的模式主要包括需求響應市場、電能量市場、容量市場和綠證交易市場。隨著我國電力市場改革的推進,電力現貨市場和輔助服務市場不斷完善,虛擬電廠正逐漸向市場化過渡。山東、湖南、浙江等地發布虛擬電廠參與電力現貨和輔助服務市場相關專項政策。虛擬電廠作為新型經營主體,憑借其聚合的儲能、分布式發電、可調節工商業等靈活資源的發用電雙重特性,成為新型電力系統中平衡綠色供需天平的重要“砝碼”。
三、我國虛擬電廠發展面臨的主要問題
01管理體系缺失,虛擬電廠發展缺乏統籌規劃
目前,我國大部分虛擬電廠試點項目的組織、實施和管理大體沿襲需求側管理模式,虛擬電廠概念內涵尚未形成統一認識,全局性、系統性規劃和管理體系基礎薄弱。國家和地方層面尚未明確虛擬電廠牽頭監管部門,對其規劃、設計、建設、運行、監管等管理職能劃分尚未作出統一部署。少數省依據本省虛擬電廠發展情況及電力市場建設情況制定虛擬電廠參與電力市場相關規定,缺乏國家層面對虛擬電廠市場準入要求的統一把控。
02技術規范滯后,資源聚合效率受限
我國虛擬電廠相關技術標準和建設運營規范處于初步建立階段,難以滿足產業規模化發展需求。虛擬電廠需要聚合多種分布式資源,涉及多方參與主體和大量信息交互。由于缺乏明確的數據通信和交互標準,導致在資源聚合和網絡安全等方面面臨挑戰。不同虛擬電廠之間的兼容性差,在分布式資源數據采集與通信系統方面普遍存在數據孤島現象,這使得資源配置的效率和準確性受到影響,難以實現資源的高效整合和優化調度。
03規劃評估不足,需求側資源靈活性尚未充分利用
需求側資源的靈活性調節作用對新型電力系統建設至關重要,但目前這些資源并未被有效整合進統一的規劃技術體系內。對虛擬電廠作為“電源”屬性的認定尚未形成共識,一定程度上限制了其在電力系統中價值的充分發揮。需求側資源,尤其是虛擬電廠,能夠聚合大量分布式資源參與電力市場,但現行體系對這些資源的屬性認定不統一,影響了其靈活性價值的實現。此外,虛擬電廠與需求響應等其他聚合形態的調節特性存在顯著差異,由于缺乏統一規劃方法和技術標準,使得需求側資源的調節能力難以得到科學評估和精準適配,制約了其靈活價值的充分利用。
04市場機制不完善,商業模式可持續性不強
虛擬電廠的商業模式主要依賴電力市場,目前我國相關市場機制仍處于起步階段,市場定位、準入條件、交易品種等均有待各地方電力市場完善。現有邀約型需求響應模式具有偶發性和隨機性,頻次低、收益少,難以形成自主的盈利和激勵機制,導致用戶參與度不高。此外,輔助服務市場規模較小、品種單一,電力現貨市場多為發電側單邊市場,中長期和容量補償市場等適應性交易機制尚未建立,限制了虛擬電廠靈活調節能力的發揮。盈利模式的單一化制約了虛擬電廠的商業可持續性。
四、我國虛擬電廠發展建議
01強化各層政策引導,完善虛擬電廠頂層設計和政策框架
建議從行業標準層面進一步統一規范虛擬電廠定義和功能定位,明確其作為電力市場參與主體、電網并網調度主體應具備的權利、責任和義務。在此基礎上,融合各地能源電力等規劃,專項制定分階段發展規劃,結合新型電力系統建設規劃和不同區域資源稟賦,合理規劃虛擬電廠在各階段的發展重點,應設定明確的中長期發展目標,包括資源整合能力、市場參與程度、技術創新水平等,以指導行業健康有序發展。建立健全對虛擬電廠運營情況的監管機制,定期開展虛擬電廠運營評估,從資源整合效率、響應速度、技術創新應用等方面進行量化考核,并根據評估結果及時調整相關政策,以適應行業發展的新變化。鼓勵各省市結合地域需求因地制宜開展虛擬電廠規劃建設。
02制定統一技術標準,提升靈活資源整合能力和協同效率
建議加快構建虛擬電廠的技術標準體系,特別是資源感知、數據通信、系統交互和網絡安全防護等重點領域,以適應產業規模化發展的需求,明確標準制定的時間表和路線圖。制定統一的數據通信接口規范,確保數據格式、傳輸方式、安全措施等方面的一致性以及不同平臺和資源交互的兼容性,降低接入成本,消除數據孤島現象,提高資源整合效率。提出分階段發展標準,逐步提高虛擬電廠單體容量、地理范圍及電壓等級等準入指標,以適應不同發展階段的需求。
03深化需求側靈活性資源挖掘與評估,優化虛擬電廠資源配置
建議開展全面的需求側資源潛力評估,結合區域特點,識別和量化各類靈活資源調節能力,摸清可調節負荷資源、分布式能源、儲能設施等的分布情況,構建需求側資源數據庫和評估機制。堅持按需配置,科學評估靈活性供需矛盾,合理開發資源,構建與實際需求和發展目標相匹配的發展模式和路徑,確保需求側靈活資源合理開發以及虛擬電廠健康有序發展。
04健全市場機制,激發虛擬電廠市場活力和商業潛力
建議將虛擬電廠納入全國統一電力市場建設的總體布局規劃中,進一步完善電力市場機制,確保虛擬電廠公平參與市場競爭,建立虛擬電廠參與中長期、現貨、輔助服務等不同品種交易的準入標準,逐步形成統一的虛擬電廠市場交易體系。健全虛擬電廠價格機制與成本疏導模式,研究虛擬電廠多元主體動態定價技術,有序引導各類調節資源積極參與虛擬電廠建設和電力系統調節。探索多元化的財政激勵政策和商業激勵模式,支撐虛擬電廠常態化參與市場交易并獲取合理收益,充分激發市場活力,推動虛擬電廠業態的培育發展。
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