编者按
随着能源结构的持续优化与电力市场的深化改革，虚拟电厂作为智慧能源管理的新模式，正在以前所未有的速度走进我们的视野。
2023年开年之际，朗新研究捕捉到了这一趋势，推出了【“虚拟电厂大家谈”】系列稿件，受到了广泛关注和热烈讨论。一年来，朗新研究院持续深耕该领域，紧密跟踪行业动态，力求为大家提供更加前沿和专业的洞见。
（来源：朗新研究院 作者：张威 部门：朗新科技集团业务研究部）
如今，我们再次策划了全新的“虚拟电厂大家谈”系列，旨在更全面、更深入地剖析虚拟电厂的最新发展态势、政策走向、商业模式创新及市场机遇，欢迎大家的持续关注，系列稿件将陆续与您见面。
朗新研究院真诚地期待您的关注、分享、留言和评论，希望通过大家的共同参与和互动交流，能够汇聚更多的智慧和力量，共同推动虚拟电厂领域的持续创新与发展。
当前，国内虚拟电厂仍处于成长阶段，市场成熟度、技术成熟度都还存在较大提升空间，各主体的商业探索一般是结合本地“源网荷储”资源优势和政策关切，参与当地政府或电网公司主导的示范项目为主，以获取政策性补偿补贴收益。受制于电力市场化交易改革的深度，以及政策、技术、机制等综合因素影响，通过参与电能量和辅助服务等市场获取交易溢价收益的能力还待进一步提升。
国内虚拟电厂适逢其时，但仍处于成长初期阶段
双碳目标背景下，新型电力系统建设加速推进，电力供需环境出现了一些新形势和挑战，亟需引入新的技术变量。风电、太阳能等分布式发电资源逐渐成为发展重点，发电功率波动性高的特点拉大了峰谷差；新能源电动车、新型储能、分布式微电网、工商业节能系统等不稳定负荷侧资源增速加快，为电力系统供需平衡带来更多不确定性。
虚拟电厂利用先进通信技术和软件算法，可以实现对各类分布式、不稳定资源的分类聚合、多层级控制及弹性调节，相较“源随荷动”供需平衡调节形式，虚拟电厂更具成本低、效率高的优势，动态调节成本约为传统火电的1/8，是新型电力系统平稳健康发展的重要支撑技术之一。
图1 虚拟电厂是一种源网荷储一体化协调控制管理系统资料来源：钟永洁等《虚拟电厂基本特征内涵与发展现状概述》2022年
虚拟电厂发展前景广阔，其核心在于“通信”和“聚合”。通过将各种分布式能源资源进行智能连接和协调控制，能够促进能源的多元化、智能化和高效化利用。这不仅能够有效应对电力紧张和能效偏低的问题，还能为各类市场主体提供价值拓展空间和市场机会，如获取各类电能量、辅助服务市场化交易溢价收入、需求响应补贴收入等。
从国内虚拟电厂的发展现状来看，主要参与主体均认识到了虚拟电厂对于双碳目标、新型电力系统建设的重要性，发改、能源等政府部门、电网公司、发电集团、聚合商等市场主体均对虚拟电厂的发展纷纷积极响应，如出台负荷管理、市场化交易相关政策，成立负荷管理中心，构建负荷管理平台，拓展负荷聚合技术能力，打造典型项目案例等，并以试点示范形式对虚拟电厂常规化商业运行进行了大胆尝试，为虚拟电厂由萌芽阶段向成长阶段进阶提供了一定的政策、技术和经济环境。
但不可否认，国内虚拟电厂商业模式仍不成熟，盈利渠道的拓展仍然处于试水阶段，对比国内外先行实践，虚拟电厂成熟商业模式有哪些，限制因素有哪些，未来将如规避这些限制？仍值得进一步深入探讨。
商业拓展行难路艰，审时度势布局长期发展
虚拟电厂典型商业模式主要有以下几种：
一是参与电力市场化交易，主要有两种形式，一种是传统的售电模式，从发电站买电后卖给终端用户；其次是主流的虚拟电站模式，用户安装新能源发电、储能设备后加入虚拟电厂网络，将溢出的电量卖回至电网，赚取的电费利润与用户对分；
二是通过聚合各类资源参与削峰填谷需求响应、调峰调频辅助服务等细分市场获取供需平衡调节收益，在市场化交易机制尚未完全建立的国家或地区，主要以政府补贴或市场转移性支付为主获得补偿，而在市场化交易机制相对健全的国家或地区，则以市场化调节价格方式获得补偿；
三是通过提供综合能源打包服务实现盈利，如面向企业用户提供电力、热力、制冷、制热等打包能源供应计划，综合能源服务需要虚拟电厂具备较高能源管理能力和技术水平；
四是开展能效服务业务，通过开展能效诊断服务，帮助用户确定能源利用问题，提供一揽子能效解决方案，提高用户能源利用效率，降低能源消耗，实现盈利，这需要虚拟电厂具备较高的数据分析能力和能效治理技术；
五是赚取服务费，虚拟电厂通过提供专业技术服务向用户收取能源管理软件使用、能源管理咨询等服务费用，实现盈利。
从欧美发展情况来看，其商业模式相对成熟，以德国Next-Kraftwerke和美国特斯拉最为典型。其中Next-Kraftwerke的商业模式主要通过聚合分布式风光资源参与电能量市场化交易获取收益，2021年利润为9490万欧元；而特斯拉的商业模式则主要通过聚合分散的需求侧资源提供电力辅助服务来获取收益，参与者可获取每千瓦2美元左右的收益，二者均已实现了常规市场化运作，并获取了稳定而持续的盈利。
从国内发展情况来看，盈利模式拓展目前仍处于探索试水阶段，以冀北、上海、深圳较为典型，其中：冀北虚拟电厂以参与调峰辅助服务为主获取收益；上海虚拟电厂以参与邀约需求响应为主获取补贴收益；深圳虚拟电厂则以参与调频等辅助服务为主获取收益，收益以政策性补贴为主，尚未实现持续性规模盈利。详细如下表所示。
表1 国内外虚拟电厂典型案例商业模式开展情况
对比国内外虚拟电厂的主要案例，国外虚拟电厂的主要商业模式以通过市场化电能量交易、辅助服务获取交易溢价和辅助服务费用为主，市场机制成熟，且经过多年发展已形成了成熟的商业路径，具备了一定的市场规模。
而国内虚拟电厂主要以参与需求响应和调频辅助服务为主，受制于国内需求响应规模和电力市场发展阶段限制，目前仅有试点示范零星收益，尚未形成稳定的收益来源和成熟市场，各参与主体也尚未通过成熟盈利渠道获得充分的成本补偿。
由于国内虚拟电厂的发展仍处于初级阶段，相对参与需求响应、辅助服务等主流商业模式，综合能源服务、能效服务、能源管理咨询等辅助盈利模式的商业价值变现，在国内还并不多见。
图2 国内外虚拟电厂发展差距对比及其原因
有一种观点认为，在目前新型电力系统和电力市场化改革高速推进的过程中，政策、机制、市场尚未完全健全情况下，如果单纯利用虚拟电厂参与市场化需求响应和辅助服务等典型商业变现途径，并不能获取足够的收益规模以促进行业的健康发展，这种情况下，可以利用虚拟电厂面向确定市场主体提供综合能源、能效服务、市场化购售电等打包服务，获取打包收益，在不稳定市场中获取足够的发展动能。
笔者认为，在不确定市场中，虚拟电厂应明确发展定位，以有限资源构筑核心能力，如资源聚合、快速响应、优化调度、辅助交易等，如果以有限资源投入到综合能源、能效服务等传统综合能源服务领域，一方面未必能够在竞争充分的综合能源服务红海市场中取得比较优势，另一方面也会丧失在未来虚拟电厂赛道的先发优势。
审时度势，折中做法，获取长期发展动力。贴合各地电能量市场、辅助服务市场、市场化需求响应及综合能源服务市场发展情况和政策优势，聚合本地电动汽车、充电桩站、智能楼宇、数据中心、5G基站、低碳园区、分布式光伏等特色资源，探索开展单一或多类型资源聚合业务，参与本地需求响应市场获取政策补贴，参与中长期或现货交易获取电能量和辅助服务交易溢价收益，确保虚拟电厂运营商获取正常成本补偿，获取长期发展的基础和动力。
交易变革深化至关重要，综合变量同样不容小觑
电力市场交易规则的改变是制约虚拟电厂商业化进阶的关键因素。通过研究特斯拉在美国德州虚拟电厂典型案例可以发现，即使在美国这样市场化程度比较高的国家，虚拟电厂要把项目推动和落地也有一定难度。
很长一段时间，美国德州还不允许私企向民众提供传统发电厂提供的关键电网服务，参与用户无法通过电力市场实现收益，就没有参与积极性。特斯拉开始呼吁德州电网营运商改变规则，就家用电池如何参与电力市场和获取收益制定新规则。
而在我国，电力市场化交易改革的深度对虚拟电厂走向商业成熟的影响依然很大。确定性的电力供需平衡主要以中长期交易方式满足，现货和辅助服务的交易方式对于不确定性供需矛盾的平衡作用仍有限，交易模式、规则和机制仍有大幅提升空间，传统政府指导性定价和规约对于各类细分市场化交易价格的形成依然处于“主导”位置。
在这样的大环境下，我国虚拟电厂仍然处于邀约型向市场型过渡的初级阶段，项目以研究示范为主，普遍由政府主导，电网实施，尚未到完全商业化阶段，各类参与主体主要通过参与电网邀约获取响应补贴，通过电力市场获取交易溢价的体量仍然有限。未来随着改革的不断推进，我国虚拟电厂才有可能向以现货交易、辅助服务交易为主的交易型虚拟电厂转变。
除了交易规则和机制约束外，国内虚拟电厂的发展仍需克服政策、技术、市场等多方挑战，虚拟电厂的发展还需要政府、企业和研究机构等多方面的合作与支持。
图3 国内虚拟电厂发展环境优化路径
在政策方面，需要制定合理的政策措施，优化激励补偿政策和完善市场化交易机制，出台更多的激励补偿政策或税收优惠，开辟更多的激励资金来源，鼓励企业开展虚拟电厂的相关研究和示范项目；出台相关法规和标准，规范虚拟电厂的建设、运营和管理，确保虚拟电厂的安全、稳定和可靠运行。
在技术方面，需要加大技术研发和市场推广力度，积极探索5G、AI和区块链等新技术与虚拟电厂的深度融合，解决前端分路负荷的采集、控制以及后端交易变现技术的升级改造等问题，保证虚拟发电效果可监测和可验证。
在市场方面，需要进一步扩大提高宣传力度，鼓励市场主体积极参与虚拟电厂业务的探索和创新，完善市场机制，吸引更多市场主体参与虚拟电厂项目，不断扩大市场规模。
综合来看，国内虚拟电厂商业化进阶之路——前景可期，任重道远。
【参考文献】
[1]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1772500698629766855&wfr=spider&for=pc。
[2]钟永洁等，《虚拟电厂基本特征内涵与发展现状概述》，2022年
