全球虚拟电厂技术发展态势与展望.docx

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1、全球虚拟电厂技术发展态势与展望在电力需求持续攀升、能源结构转型加速的背景下，虚拟电厂（VirtualPowerPlant,VPP）成为新型电力系统向源-网-荷-储”一体化转变中的重要一环。2024年，国家层面支持政策频频发力，先后印发加快构建新型电力系统行动方案（20242027年）电力系统调节能力优化专项行动实施方案（20252027年）等政策文件，2024年6月起施行的电力市场监管办法，明确新增虚拟电厂作为电力交易主体，这将为可控负荷、新型储能、分布式新能源等灵活性资源提供进入市场的机会，充分激发和释放用户侧灵活调节能力。本文调研了全球及我国虚拟电厂的技术概况、国内外发展态势、主要类型等情

2、况，对现状展开分析，提出相关建议以供决策参考。一、技术概述虚拟电厂在国家能源局发布的关于支持电力领域新型经营主体创新发展的指导意见中被定义为：“运用数字化、智能化等先进技术，聚合分布式电源和可调节负荷等，协同参与系统运行和市场交易的电力运行组织模式mO虚拟电厂作为新型电力系统的重要组成部分，通过信息通信技术和软件系统聚合分布式能源资源，如储能系统、可控负荷和电动汽车等，实现对电网的协调管理。虚拟电厂并非实体发电设施，而是基于数字化与智能化技术构建的能源管理优化平台,其核心在于“整合”与“通讯”，利用信息技术将分布式能源（如太阳能、风能、生物质能等）、储能系统及可控负荷等资源整合为统一的能源网络

3、。(1)虚拟电厂的构成与运作。虚拟电厂主要由三部分构成：分布式能源资源、储能系统及智慧能源管理系统。其运作遵循“集成-优化-调度-响应”的流程，通过智能系统整合各类分布式能源，基于实时数据制定最佳能源策略，精准分配能源，实现高效利用，最后与电网互动，响应调峰调频需求，参与电力市场交易。虚拟电厂在能源管理中发挥重要作用，作为“正电厂”供电调峰，缓解电力紧张；作为“负电厂”增加负荷消纳，提升电网稳定性，参与电力市场交易，提供辅助服务(如调频、调峰、备用容量)。止匕外，虚拟电厂可通过智能管理挖掘需求侧潜力，引导合理用电，促进新能源消纳。(2)虚拟电厂关键技术。虚拟电厂运营的技术核心在于对不同类型资源

4、的聚合、分析、控制的能力，以及运用模型与算法支持调度与交易决策的能力，实现可测、可析、可控，对复杂且具有不确定性的各类资源进行高效、精细的管理以确保提供可靠、灵活的供电或调节能力，以获得最佳的经济效益。虚拟电厂关键技术涵盖调控优化、分析预测等核心技术，拓展多样形态的资源动态，完善可调节资源协同优化调控的标准体系；资源辨识配置、通信技术，快速实现海量分布式资源的即插即用和高频并发处理；安全校核方法和动态评估技术,提高虚拟电厂运行控制的可靠性和安全性；可测可析可控的统一平台,打造虚拟电厂闭环产业生态。二、主要类型虚拟电厂按聚合资源不同，分为电源型、负荷型、储能型以及混合型(源网荷储一体化)四大类别

5、。德国和澳大利亚以储能和分布式电源为主，美国则是以负荷型为主，当前我国虚拟电厂试点多为负荷型。(1)电源型虚拟电厂。电源侧资源为并网运行的光伏、风电、生物质发电等，不需要与电网进行直接互动，而是通过智能调度和管理技术，将分布式发电资源整合成一个可控的虚拟电厂单元，从而参与电力市场的能量销售和辅助服务。德国能源巨头意昂集团(E.ON)开发的虚拟电厂项目，以可再生能源发电为核心，聚合了风能、太阳能、沼气发电等多个分布式发电资源，提供电力调频、备用电力等辅助服务，并参与欧洲电力交易市场。澳大利亚SynlPhony项目将屋顶太阳能、电池储能和其他主要电器等分布式能源整合为虚拟电厂，参与未来能源市场，为

6、客户和广大社区带来经济和环境效益。(2)负荷型虚拟电厂。负荷侧资源为商业楼宇、工业负荷中的可调节负荷，通过对不同用电负荷的精准控制和灵活调节，实现削减高峰用电负荷、填谷等功能，助力电网维持稳定运行。我国国网冀北虚拟电厂是国内首个市场化运营的虚拟电厂示范工程，实时接入并控制蓄热式电采暖、可控负荷、智慧楼宇、智能家居等11类可调资源，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。深圳建成国内应用场景最全的虚拟电厂管理平台，把“散落”在终端用户的充电桩、空调、光伏等电力负荷资源聚合起来加以优化控制，从而实现特定时段内的负荷调节，保障电网安全稳定运行。(3)储能型虚拟电厂。储能侧资源为电源侧、电网侧、用户侧等各类

7、储能系统资源，靠储能设备的充放电特性，有效解决电能供需在时间和空间上的不平衡问题，增强电网的灵活性和稳定性。参与辅助服务市场，也可以部分时段放电来出售电能，参与电力市场交易。特斯拉（TESLA）作为美国虚拟电厂的龙头企业，凭借自身的大型储能系统、家庭光储一体、电动汽车充电网络等优势，通过德克萨斯州的Autobidder平台整合分布式能源资源和电动车辆的电池储能系统,建立“车+桩+光+储+荷+智”的新能源产业生态闭环，以探索新的商业模式。（4）混合型虚拟电厂。将电源侧、负荷侧以及储能侧的各类资源进行全方位的整合，兼具了各方面的优势，可进行电能量出售，参与电力交易市场，可进行功率调节，参与辅助服务

8、市场和进行需求侧响应。德国电力贸易公司NeXtKraftwerke（下一代发电厂）是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一，管理着风光、储能、工业负荷等1.5万个分布式资源，总容量12.3吉瓦，通过NenlOCS平台实现交易、调度、负载管理、需求响应与平衡服务；我国成都高新西区虚拟电厂为国内西部首座上线运行的虚拟电厂，在建设过程中充分考虑了源网荷储一体化的协同发展，有效整合区域内的分布式电源、储能设施、可控负荷等资源。三、国内外主要发展态势虚拟电厂作为创新电力系统架构，正在全球范围内得到日益广泛的关注和应用。2023年，全球虚拟电厂市场规模为14.2亿美元，2024年达到18.6亿美元，预计2032年将

9、增长到239.8亿美元。欧洲在虚拟电厂市场占据主导地位，2023年份额为41.54%。德国作为虚拟电厂的先行者，经过多年的概念示范和政策推动,已实现商业化。2024年，德国可再生能源发电量占电力结构的比例达62.7%,给电网平衡带来了极大挑战，虚拟电厂作为提升系统调节能力的潜在解决方案备受关注。德国高度分散化的电力体制、针对性的法律法规为虚拟电厂发展提供了良好的市场环境和法律保障，高比例新能源背景下的独特平衡机制和丰富的交易品种提供了广阔的市场机遇，高电价、分布式电源强制入市等使虚拟电厂较易吸引各类资源扩大聚合规模.。美国逐步建立完善的需求响应管理系统，正在追求商业创新。美国电力市场环境开放，

10、是较早开展需求侧管理的国家之一，也是世界上实施需求响应项目最多、种类最齐全的国家口口，目前聚焦可控负荷的需求响应。因为美国不但拥有众多直接连接到用电侧的分布式太阳能资源，政府给予可再生能源行业极大的鼓励和支持，而且存在众多竞争性电力市场，电力批发与零售市场相较于欧洲更为活跃，与C端用户联系紧密。澳大利亚正在推进虚拟电厂有序参与市场运行。2019年7月，澳大利亚能源市场运营中心(AustralianEnergyMarketOperator,AEMO)发布了虚拟电厂试点运行实施方案、市场主体准入条件及注册文件，正式启动试点运行，并开始受理市场主体的注册申请皿。特斯拉作为首批市场主体之一，注册参与了

11、虚拟电厂试点运行。为期两年的虚拟电厂参与电力市场试点运行结束后，共有7家虚拟电厂市场主体注册参与。2023年，AEMo发布了虚拟电厂参与批发电力市场的指引.，有助于增强虚拟电厂市场主体的信心，提高参与积极性。我国虚拟电厂目前正处于邀约型向市场型转型阶段。虚拟电厂发展可分为邀约型、市场型、自主调度型3个阶段，当前，我国虚拟电厂主要以邀约型阶段为主，主要由政府机构或电力调度机构发出邀约信号，负荷聚合商、虚拟电厂组织灵活性调节资源进行削峰、填谷等需求响应，获得补贴激励。部分虚拟电厂发展模式已逐步向市场型虚拟电厂进行转型，即电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后，虚拟电厂聚合商以类似于实体电厂的

12、模式参与市场获得收益，如国网冀北虚拟电厂、深圳虚拟电厂等。同时，国家发展改革委和能源局密集出台系列政策推动完善全国统一的电力市场体系，支持培育多元竞争市场主体，鼓励虚拟电厂参与电力市场交易及系统运行调节向。2024年7月，国家发展改革委等联合印发加快构建新型电力系统行动方案（20242027年）的通知回，提出建设一批虚拟电厂，建立健全技术标准体系等，为虚拟电厂的长远发展指明了方向。2024年9月，国家能源局印发电力市场注册基本规则，明确了虚拟电厂等新型经营主体参与电力市场的基本条件，为其发展提供了明确方向和规范指引三四、对我国建议一是加快构建政策框架，明确产业定位和技术标准。虚拟电厂需要聚合分

13、布式资源，涉及上中下游多方参与主体与巨量信息交互，并伴随网络安全挑战，因此亟需制定明确的数据通信和交互标准。建议明确虚拟电厂的政策框架和产业定位，制定全面的资源准入、并网和调度等行业标准，确保市场结构的稳定和各参与方权责明确。同时，建立统一兼容的数据通讯标准，消除通讯壁垒并降低异构网络互联的安全风险；制定虚拟电厂参与电力市场交易和辅助服务市场的执行与认定标准，为虚拟电厂的盈利模式和市场操作提供清晰的规范依据，推动其商业化进程。二是加强核心技术创新，推动数字能源转型。我国虚拟电厂的资源侧数字化程度尚不能完全满足当前需求，导致虚拟电厂的平台聚合能力不足。为推动虚拟电厂技术的发展和数字能源转型，首先

14、需加强出力及负荷预测、精准决策调度、自动分配执行以及精确计量等核心技术的研发。深入分析市场需求，明确应用场景，充分利用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G等前沿技术。同时，建议行业领军企业作为技术攻关主力军，加强与高等院校和科研机构合作，推进智能算法和相关技术的研究及市场应用，加速技术成果的市场转化进程。三是借鉴国外先进经验，积极探索商业模式。当前，我国虚拟电厂多为示范性项目，主要以需求响应参与调度,商业模式处于初级探索阶段，电力市场交易机制尚未完全成熟，市场机制有待进一步成熟。欧洲、北美等地区和日本等国家的虚拟电厂在市场运营模式上已较为成熟。例如，在资源整合与优化层面，学习如何有效整合分布式能源、储能和可调节负荷等资源，实现资源优化配置和高效利用；探索商业模式与市场机制，尤其是通过辅助服务和市场交易模式创新实现盈利；加强跨领域系统的建设和安全防护，优化跨行业能源利用并提升系统稳定性。