摘要：虚拟电厂在中国处于起步阶段，虽然被业界广泛看好，但因为各种政策限制，仍是叫好不叫座。
撰文 | Shushu
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第324篇原创
“山火，高温，限电，疫情。”这个夏天，川渝人民过得实在是太不容易。
跟高温炎热相伴随的往往是拉闸限电。对现代年轻人而言，这种断电的日子几乎没有太多经历，停电是属于上世纪90年代的记忆，越是夏天最热的时候，停电总在饭点发生，人们端着饭碗在村口边吃边纳凉。
这一次由于西南地区水电吃紧，也影响到上海等东部用电“大户”。
但在上海临港新片区，由于率先开展新型电力系统示范区建设，让这里的高温没有出现拉闸限电情况。据临港能源中心管家介绍，之所以能安度用电高峰，主要依靠虚拟电厂的需求响应，跟用户进行沟通协商，让用户能够在不影响生产的情况下为电网安全运行提供一些支撑。
目前，临港新片区有15家工商业用电客户参与虚拟电厂项目，最多可提供21兆瓦的机动调峰能力。这些企业通过完成虚拟电厂的需求响应，可以得到实打实的补贴。
以临港为例，若是24小时内的日内响应，会有每度电2.6元的补贴。这其中的规律是，给用户响应准备时间越短，价格越高。2小时以内的快速响应，将会达到每度电6元的补贴。
据悉，在临港虚拟电厂的用户，有的一次响应有几万块钱收益，如果响应频次多，可能一个月收入有十几万。
来源：新浪科技
另一个引起业界关注的是，8月26日，深圳虚拟电厂管理中心正式揭牌，这是国内首家虚拟电厂管理中心。据悉，深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商14家，接入容量达87万千瓦，接近一座大型煤电厂的装机容量。
当然，就全国而言，虚拟电厂的试点还只是少数地方，在面对全球变暖所引起的热浪、高温、干旱、飓风等极端天气的时候，我国的电力保障仍未实现“游刃有余”，用电难题依然存在。
虚拟电厂在中国处于起步阶段，虽然被业界广泛看好，但因为各种政策限制，仍是叫好不叫座。
01
虚拟电厂如何解决用电难题？
“虚拟电厂”（ Virtual Power Plant，VPP）作为电力新管家，最近经常被冲上热搜。国际上称它为需求侧响应，或叫复合聚合商，但它实际上是需求侧响应的延申，是将分布式电源（发电）、可控负荷（用电）、储能等利用计算机通信网络技术将其聚合成一个虚拟的集中式电厂，来为电网提供需求侧响应的“虚拟集中式电厂”。
图说：虚拟电厂管理简单示意图
这样说或许还比较复杂，通俗一点讲，就是通过物联网和云计算等技术，将不同空间的用电方、储能方、微电网、电动汽车、分布式电源等多种可控资源聚合起来，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统，也可称为电力“大管家”。
它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合填谷。
虚拟电厂“弹性电力”的出现，于现阶段的电网调控而言，是一种在不增加额外的基础设施下环保且经济的方案。就像是共享经济中对闲置资源剩余价值的再利用，提高资源的复用率，虚拟电厂则是通过信息化协调，将资源高效优化利用。
简单来说，虚拟电厂就像是电网与用户间的一个电力管家，分别在电网侧、用户侧、发电侧都扮演着不同的角色，提供不同的需求侧响应解决方案。
在电网侧，虚拟电厂能够将需求侧分散资源聚沙成塔，与电网进行灵活、精准、智能化互动响应，有助于平抑电网峰谷差，提升电网安全保障水平。
在用户侧，能够降低用户侧用能成本。
在发电侧，能够促进新能源消纳。大大提升电力系统调节能力，降低‘三弃’电量。
在虚拟电厂所提供的需求侧响应中，分削峰响应、填谷响应，分别指的是电网处在用电高峰时，邀约用户进行削峰的需求响应和在电力供应充裕的情况下，鼓励用户能够将储能等设备用起来，帮电网在用电低谷阶段用一些电。
来源：SolarEdge Technologies
其实，每个需求侧响应都存在不同要求，主要指的是响应时间，分为中长期响应（超过24小时）、日内响应（24小时内）、快速响应（2小时内）。
比如，预计明天会有高温天气，电网可能有些缺口，根据缺口的值预判需要多少量级的响应需求，虚拟电厂就跟用户邀约。把上周的某个时间点的负荷值作为基准线，到明天这个时间点，如果根据需求响应，负荷往下降了，用所降功率乘以响应时间，比如响应4小时，这个电量就是中长期的响应。
但值得一提的是，发展虚拟电厂的确有益于解决电网波动问题，但单靠“一劳永逸”解决新能源消纳问题和电力安全有关的所有问题并不现实。解决电网安全稳定运行问题需要“源网荷储协调互动”和电力市场的健康发展，但单一依赖“虚拟电厂”有些夸大其词，难以完成“保障电网稳定”的重任。
02
虚拟电厂前景广阔，为何在中国举步维艰？
在国外，虚拟电厂有20多年的发展历史，归纳起来主要分为三代：
第一代，以分布式电源（或者是单一资源类型）的集中式汇聚与协调为核心，基于传统的工业自动化SCADA架构，主要面向电网内部服务。
第二代，以源荷聚集（两类资源）协调为核心，增加了负荷侧资源汇聚功能，还是传统的SCADA架构，除了为电网运营商服务，也参与到市场化的交易中（比如现货市场、辅助服务市场等）。
第三代，是多元资源的广泛聚集，只要有调节能力的负荷侧资源都可纳入，采用新的数字化模型，以新的数字化架构（云-边-端协调）去实现，形成非常复杂的协作生态，甚至增加区块链、DAO等新的技术要素。
从中国的虚拟电厂实践来看，大多数虚拟电厂还是第一代水平，少数项目部分具备第二代的特征。比如，深圳虚拟电厂及其管理平台，采用“互联网+5G+智能网关”的技术，打通电网调度系统与聚合商平台接口，实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，满足电网调度对聚合商平台实时调节指令等，为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应。
来源：Regen Power
为何我国虚拟电厂仅处于初级阶段？其实，虚拟电厂作为电力行业的一项技术产品，其发展受制于电力行业的开放度、市场化水平、专业化程度、以及数字化水平。可以说，电力行业的产业结构决定了虚拟电厂的发展。
当前中国电力行业的产业结构，在发电侧属于寡头垄断（少数发电集团之间的博弈），在电网侧属于自然垄断（全国两张网），在负荷侧几乎没有成熟的服务商和市场环境。在这样的产业结构中，虚拟电厂很难找到合适的生存土壤。
在成熟的电力市场中，产业链各环节相对清晰，专业界限较为明确，每个环节相对都有成熟的商业模式，并且在自然垄断环节之外的各环节，形成较为充分的市场竞争，客户的市场意识也较高。逐步出现了独立于输电、配电和交易环节的“资源聚合商”角色，这是虚拟电厂的主要应用对象。
03
虚拟电厂运行响应低，用户不愿参与？
对于目前运营的大多数虚拟电厂而言，用户数量和参与度很关键。参与的用户越多，可调配的资源就越多，虚拟电厂的价值也越大。
行业专家曾问过某电网自建的虚拟电厂平台运营方：你们虚拟电厂真正需要执行响应的时候，客户的参与率到底是多少？第二年、第三年的参与率变化是怎么样？
他的回答是：低到不好意思说。那么，是什么原因导致我国虚拟电厂出现响应率较低？
其实，这跟我国电力用户的市场化意识、专业运营能力、企业信任度等密切相关。对企业来说，用电是刚需，这个刚需到底有多刚，企业为了错避峰运行，需要如何调整负荷，这个调整对企业的代价有多大，这个代价是不是有足够的激励补偿？
如果说需求响应的量是Know What（需要削减或者增加多少个kW），虚拟电厂在现有的技术条件下，可以做到Know How（在不影响企业正常生产经营的情况下，如何削减），但是很少人会去关注Know Why（为什么企业要削减，削减的好处怎么获得，企业动力在哪，企业为什么相信你能最好地做这件事）。
这些都不是简单的虚拟电厂技术能解决的问题，说到底还是电力产业链过去长期的计划经济模式，导致产业成熟度低、市场化水平低、客户市场意识低的问题。
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参考资料：
[1]http://www.cnenergynews.cn/guonei/2022/08/16/detail_20220816126171.html
[2]http://finance.people.com.cn/n1/2022/0817/c1004-32505059.html
[3]https://finance.sina.com.cn/jjxw/2022-08-26/doc-imizirav9819700.shtml
[4]http://www.gxcbt.com/toutiao/2022/0829/54338.html
[5]AI财经社｜虚拟电厂，突然火爆
[6]国海证券｜虚拟电厂：云程发轫，拥抱蓝海
[7]http://www.escn.com.cn/news/show-1460837.html
[8]揭秘虚拟电厂，它究竟是如何运行的？
[9]关于虚拟电厂这件事
