虚拟电厂蓄势待发，源网荷储联动是新型电力系统必然选择 安科瑞 顾语欢

虚拟电厂是什么

虚拟电厂是什么：分布式资源的聚合与优化

虚拟电厂概念起源于1997年《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术与竞争力》一书中对虚拟公共设施的定义， 虚拟公共设施即通过立且以市场为驱动的实体间开展灵活合作，参与合作的实体拥有相应资产便可为消费者提供 所需服务，虚拟电厂便是在此概念基础上进行拓展延伸。

根据《虚拟电厂的概念和发展》一文，虚拟电 厂（virtual power plant，简称VPP）是通过信息通信技术和软件系统，实现分布式电 源、储能系统、可控负荷、电动汽车、充电桩等分布式能源的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂并不是真实存在的电厂，而是一种智能电网技术，应用分布式电力管理系统参与电网运行调度，实现“源-荷-网”聚合优化。

虚拟电厂是什么：结构——可调节性是资源层的

资源层的调节能力和质量决定虚拟电厂完成调度指令的能力，工商业储能作为调节资源之一，是虚拟电厂大发展的重要前提条件。

源：目前接入资源以分布式光伏为代表，自身不具备调节能力，可和工商业负荷视为整体，构成一个可调节负荷。

荷：可调节负荷各有自身能力限制，工业负荷往往受生产计划强制约，且响应速度慢；空调负荷在时间维度不可平移，基本没有填谷能力，且受用户体验和天气等因素限制，可调节范围有限；充电桩作为直接面向C端的负荷，其调节能力不可预测性较强。

储：可调节能力、响应速度和性都较好的调节资源，同时具备削峰和填谷能力，虚拟电厂进行高频次大幅度响应的资源。

为什么需要虚拟电厂：充电桩等新型负荷使得负荷侧复杂程度提升

充电桩保有量随新能源汽车快速提升，改变配电网形态。截至2023H1，我国公共充电桩保有量为214.86万台，同比+40.63%。2023H1，新能源汽车同比+44.13%，保持快速增长，可以预见未来随新能源汽车继续快速提升，充电桩保有量将持续增加。充电桩的大量增加将对配电网产生冲击，相比于常规交流充电桩，快充直流桩由于功率大、充电时间短，产生冲击大。

充电桩加剧居民生活用电负荷峰值提升。充电桩对配电网的影响主要包括：（1）充电桩用电高峰同样是居民原有用电高峰，会导致原有负荷峰值继续提升，产生时间短、量级高的尖峰负荷；（2）按尖峰负荷配置变压器容量，导致其余时间资源闲置；（3）充电负荷波动带来网络损耗等。

因此，充电桩的发展导致了削峰填谷需求的增加，但同时充电桩和新能源汽车本身是良好的可调节负荷，如能通过虚拟电厂进行聚合和优化，是降低充电成本和降低电资的双赢之选。

为什么需要虚拟电厂：需求侧响应能力力争达到至大负荷的3%-5%

需求侧响应能力建设目标明确。十四五前，虚拟电厂停留在个别地区、项目试点阶段，一是新能源装机占比不高，电力系统对灵活 性资源需求不强；二是缺乏量化目标。 2022年，《“十四五”现代能源体系规划 》提出，力争到2025年，电力需求侧响应 能力达到至大负荷的 3%～5%，其东、华中、南方等地区达到至大负荷的5%左右。

虚拟电厂政策密集发布，成为新型电力系统建设的重要一环，政策力度有望持续加大。7月11日，深化改革二次会议召开，审议通过了《关于深化电力体制改革 加快构建新型电力系统的指导意见》。会议强调，要健全适应新型电力系统的体制机制，推动加强电力技术、市场机制、 商业模式。虚拟电厂作为促进新能源消 纳的重要环节和电力商业模式的重要形式，后续政策支持力度有望持续加大。

虚拟电厂如何创造收益：辅助服务市场

新型电力系统持续催生对辅助服务的需求。传统电源（火电、水电等）具备一定的调节能力，而新能源存在出力波动、无功缺失等特性，导致高比例新能源装机电力系统对电力辅助服务的需求提升。根据国家能源局数据，2019H1我国辅助服务费用占总电费比例为1.47%；根据中国能源报，这一比例在近两年上升至2.5%；根据经验，辅助服务费用一般占社会总电费的3%以上，随着新能源大规模接入还将不断增加。因此，预计辅助服务市场规模将以用电量增速的速度增长。

虚拟电厂主要发挥调峰、调频作用。2021年12月，国家能源局修订发布《电力辅助服务管理办法》，确指出电力用户可通过委托虚拟电厂代理的形式参与电力辅助服务市场，此后多地在电力辅助服务细则中对虚拟电厂/负荷聚合商参与辅助服务的条件、补偿方式予以明确。当前，虚拟电厂主要功能是电能量的时间转移，对应调峰服务；未来随着工商业储能渗透率提升，虚拟电厂有望在调频服务大突破。从2023H1全国辅助服务运行数据看，调峰、调频是辅助服 务费用的主体，费用合计占比达到80%。

从运营端看虚拟电厂规模： 电力市场下：（1）根据中电联预测，到2025年全社会用电量为9.5亿千瓦时；（2）设交易电量占全社会用电量的10%；（3）市场并非时时存在价差，设虚拟电厂单日可进行4小时电量的套利（参考工商业2h储能系统两充两放 策略），参考近期代理购电峰谷价差，设平均峰谷价差为0.7元/千瓦时；（4）设虚拟电厂套利电量占市场可套利电量的20%；（5）设虚拟电厂运营商分成比例取20%-80%。 测算得到，通过电力市场获利模式下，当虚拟电厂运营商分成比例为50%时，虚拟电厂2025年运营市场规模为111 亿元。辅助服务和电力两种获利途径存在部分重合关系，电力基本对至大的辅助服务品种——调峰服务形成替代。无论通过哪种途径获得收益，我们测算当运营商分成比例为50%时，2025年虚拟电厂运营市场规模均在百亿元级别。

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