随着能源转型深入伴随着新能源高比例接入电网，带来巨大调峰调频压力，虚拟电厂应运而生。
虚拟电厂是一种新型电力系统，可对大规模新能源电力进行高效利用，是电力行业未来具有潜力的发展方向。
虚拟电厂既可作为“正电厂”向系统供电调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷，是新时期需求侧管理的重要载体。
咨询机构P&S预计，全球虚拟电厂市场将从2016年的1.92亿美元增长至2023年的11.88亿美元，年均复合增率超30%。
我国虚拟电厂尚处于初期发展阶段，供需两侧发展空间广阔。
虚拟电厂示意图：
资料来源：国网上海经研院
虚拟电厂行业概览
山西省能源局印发《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》，明确虚拟电厂的类型、入市流程、技术规范、运营模式等。
《方案》对虚拟电厂（VPP）的定义为：将不同空间的可调节负荷、储能侧和电源侧等一种或多种资源聚合起来，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，是一种跨空间的、广域的源网荷储的集成商。
“虚拟”是指其没有实体电厂的存在形式；“电厂”是指其具有电厂的某些属性，如提供调峰调频等辅助服务、参与电力市场并获得收益等。
虚拟电厂的核心为“通信”和“聚合”。
通过5G通信技术、人工智能、边缘计算、区块链等先进技术，将分布式电源（DG）、可控负荷、储能、电动汽车等分散在电网的分布式供能（DER）聚合和协调优化，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。
实现电源侧的多能互补、负荷侧的灵活互动，对电网提供调峰、调频、备用等辅助服务，达成与常规发电厂类似的效果。
而在物理空间上，并不需要真正建造一个发电厂。
虚拟电厂强调“聚合”的概念，在传统电网物理架构的基础上，利用能源管理系统将分散的发/用电主体整合为一个虚拟的可控集合体。
虚拟电厂最具吸引力的功能就在于能够聚合多种类型的分布式资源参与电力市场运行。
以风能和太阳能为代表的新能源具有显著的间歇性和强随机波动性，以此为一次能源的发电方式不仅会将这些特性继承下来，还会随时空范围的变化产生规律性改变。
因此，若将单一形式的多台新能源发电机组规模化地接入大电网，将产生较严重的系统稳定性问题，这将是制约新能源电力大规模开发利用的瓶颈。
虚拟发电厂提供的新能源电力与传统能源和储能装置集成的模式，能够在智能协同调控和决策支持下对大电网呈现出稳定的电力输出特性，为新能源电力的安全高效利用开辟了新路径。
资料来源：住友电工
作为储能的商业模式之一，虚拟电厂通过分布式电力管理系统参与电网的运行和调度，主要由发电系统、储能设备、通信系统三部分构成，是聚合优化“源—网—荷”清洁低碳发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。
虚拟电厂在终端用户、分布式电源、电网和能源服务商各个环节都能产生收益，在虚拟电厂的聚合下，企业、居民等用户均可参与电力市场交易，包括中长期市场和实时平衡市场。
虚拟电厂产业链虚拟电厂的产业链结构由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。
资料来源：闪讯边缘云、国元证券
上游基础资源
上游基础资源主要包括可调负荷、分布式电源和储能设备。
可调负荷的重点应用领域主要包括工业、建筑和居民等。
中游系统平台
中游资源聚合商主要依靠互联网、大数据等，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一协调控制能力，是虚拟电厂产业链的关键环节，有望成为电力行业生态的主角。
随着分布式能源种类和数量越来越多，分布空间越来越广，部分聚合商最终将成为一种跨种类、广域的源网荷储集成商，在电力行业发挥举足轻重的作用。
下游电力需求方
产业链下游为电力需求方，由电网公司、售电公司和大用户构成。
电网公司作为电网运营商，是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配网运营权的售电公司和电网领域的售电公司。大用户主要指B端可直接参与电力批发市场交易的工商业电力大用户。
发电企业、电网公司、电力用户多方受益。发电企业可提升存量机组利用效率；电网公司可提升电网安全稳定运行水平；为电力用户提供便捷参与的技术手段、市场化参与的渠道和可持续的商业模式。
虚拟电厂市场格局虚拟电厂作为资本、资源和技术高度密集型行业，具有一定进入壁垒。
由于行业发展潜力巨大，吸引了众多领域企业入局，企业类型多样，但市场集中度不高，竞争较为激烈。
虚拟电厂在欧美发达国家发展较为成熟，已有一些可供借鉴的小规模示范项目。
自2001年起，欧洲各国就开始开展以集成中小型分布式发电单元为主要目标的虚拟发电厂研究项目。
参与的国家包括德国、英国、西班牙、法国、丹麦等。现已实施的虚拟电厂项目有德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所的试点项目、欧盟虚拟燃料电池电厂项目、欧盟FENIX项目等。
国内市场来看，具有开展虚拟电厂业务的企业有先天优势，是当前示范项目主力，如国网信通、国电南瑞、远光软件等。
国网通信已落地虚拟电厂示范项目，在天津市滨海新区惠风溪智慧能源小镇构建虚拟电厂系统，装容量75MW，可调负荷36MW。未来计划在北京、上海、江苏、湖南、湖北等区域构建体量更大的虚拟电厂系统。
国电南瑞在虚拟电厂上形成了完备的技术和产品系列，可灵活支持市场上多种新商业模式，优势在于丰富的电力系统运行经。
当前各大公司正加速进入数字能源产业。一方面，以华为、中兴通讯、工业富联等为代表的科技型企业纷纷通过设立独立部门或子公司形式入局数字能源领域；另一方面，传统能源企业相继组建数字化公司，加快能源数字化转型。
智慧能源和IT领域方案提供商主要包括恒实科技、华为、易事特、金智科技、科陆电子等。
恒实科技全程参与冀北电力公司虚拟电厂建设，在虚拟电厂规则制定、用户协议签订、智能终端安装与调试和和市场化运营方面具备丰富运营经验。
新能源、新型储能等领域企业也开展虚拟电厂技术研发和布局，如天楹股份、电享科技、国能日新等。
国能日新虚拟电厂智慧运营管理系系统：
资料来源：国能日新
目前国内已有成功获利的虚拟电厂项目出现。
行行查数据显示，2022年5月20日，部署于国电投深圳能源发展有限公司的虚拟电厂平台发出指令，调度尚呈新能源蛤地智能充电站将50千瓦时电量从0时转移至4时。
根据5月26日广东电力现货市场数据，深圳能源通过此次试验获利，平均度电收益0.274元，成为我国首个虚拟电厂调度用户负荷参与电力现货市场盈利的案例。
此外，上海、江苏、河北等地也已开始虚拟电厂的试点建设和运行。
国内部分虚拟电厂项目：
资料来源：北星极电力网、中泰证券
近年来，为适应能源结构转型，国家发改委、国家能源局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。
《“十四五”现代能源体系规划》（发改能源〔2022〕210号）等多个政策文件均提出，我国将完善新型电力系统建设和运行机制，完善适应可再生能源局域深度利用和广域输送的电网体系，健全适应新型电力系统的市场机制，完善灵活性电源建设和运行机制，并开展各类资源聚合的虚拟电厂示范。
来源：乐晴智库
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