新型电力系统需要怎样的虚拟电厂

0次浏览发布时间：2025-07-04 10:35:00

虚拟电厂正处在走向规模化、商业化应用的关键阶段

文 | 张永平周勤周锋

今年三月，国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动虚拟电厂高质量发展的指导意见》（发改能源〔2025〕357号，下称《指导意见》），在电力行业引发热议。这份文件不仅是构建新型电力系统的重要配套政策，更明确了虚拟电厂在推动电力绿色低碳转型中的重要作用，标志着虚拟电厂正式从“试验田”迈向“主战场”。

什么是虚拟电厂

虚拟电厂的作用可以通俗的理解为，它能让广大的分布式能源和负荷“团结起来就是力量”，通过聚合在电网中星罗棋布的分布式电源、储能及可调节负荷，基于平台的集中控制，形成一个等效的、可同时具备发电与用电特性的、可观测、可调控的电厂/负荷。

正是因为这种“团结起来就是力量”的作用，虚拟电厂为“体量小，数量大，难观测，难调节”的海量分布式资源提供了参与电力保供、助力可再生能源消纳、并通过电力市场实现效益最大化的机遇，近年来受到了极大的关注。

虽然国外开了虚拟电厂之先河，但国内呈后来者居上之势。

在德国、美国等电力市场化程度高的国家，虚拟电厂已实现商业化运营多年。例如，德国的Next Kraftwerke公司，通过聚合数千个分布式资源，成为电力辅助服务市场的活跃参与者，不仅实现稳定盈利，还对电力系统安全运行发挥了重要支撑作用。

而国内在政策激励，技术创新，及市场化的合力驱动下，全国各地均有众多试点示范项目，广东，江苏，山东、上海等地以地方政府主导、在电网公司大力支持下，以参与电网需求响应为主的城市级虚拟电厂的示范项目，取得了显著的保障电力供应，助力可再生能源消纳的作用。例如，深圳市虚拟电厂通过接入电动汽车充电站、5G基站储能、商业楼宇空调等资源聚合500兆瓦可调节需求响应能力，在2023年高温天气期间成功削减高峰负荷15%。

尽管示范成效显著，但虚拟电厂规模化应用的挑战依然存在，体现在商业盈利模式单一，主要靠参与需求响应获得补贴，而需求响应仅在电力供应紧张时才有需求；缺乏与电网互动的能力，大部分未接入电网调度自动化系统，从而无法为电网的安全运行提供直接支持；以及海量、异质的分布式资源的聚合与调度的难度大，服务平台建设与运营门槛高。

衡量虚拟电厂发展水平的核心指标，是其在新型电力系统中提供的可调节能力。

《指导意见》给出了未来五年调节能力的量化指标，即2027年实现2000万千瓦以上，2030年实现5000万千瓦以上的可调节能力。

虚拟电厂的发展需围绕打造可靠、灵活的调节能力发力，构建提供调节能力的平台，完善可调节能力的评估体系，打通与电网的“沟通”渠道，并通过多元化的电力市场体系体现调节能力的价值。

及时友好的“厂”网互动，主动积极的市场参与，安全高效的平台运作将是虚拟电厂行稳致远的立身之道。

虚拟电厂关键在于电网互动能力

虚拟电厂要有“有生命力”，就得“能用、好用、常用”，而关键就在于它要有与电网的互动能力，要能与电网“说上话”“听得懂”“做得到”。

电力系统的稳定运行依赖供需的瞬时平衡，这需要供应侧、需求侧都能够提供可调节能力，以应对高比例新能源发电及负荷的波动所致的电力不平衡。

传统上需求侧由于缺乏对电力成本的实时感受，没有动力调整其需求。同时，分布式可再生能源的高速发展，更进一步增加了供应侧的波动性与不确定性，增大了电力不平衡的可能性。

虚拟电厂是赋能需求侧可调节的一种高效、经济的方式，其与电网的紧密互动，将实现电网与需求侧的双赢。

对用户而言，可能降低电力消费成本。通过充分利用电网分时电价、低边际成本可再生能源及多种储能技术，可以最大限度地降低用电总成本。

对电网而言，可以实现安全可靠的电网运行。虚拟电厂对海量、难调节的分布式电源、储能及负荷的高度集成，极大地提升了电网对需求侧的观测与调度能力，电网就能够告诉需求侧“什么时候能用，怎么用”，从而有效的减少分布式电源和需求侧的波动对电网安全稳定运行的影响。

要实现与电网的及时、友好互动，虚拟电厂必须具备实时信息互通，实时资源整合、实时响应调度的能力。具体来讲：

与电网调度的实时信息交换能力。电网系统调度需能够对虚拟电厂的电力需求或供给进行实时监测及远程的调节与控制；虚拟电厂则需能够随时地感知电网的运行状态、市场价格的实时信号、及系统调度给出的调节控制指令。

对分布式资源的整合及实时调配能力。分布式资源的海量、小体量、地理分布分散、电力出力或消费高度不确定等特性，使得虚拟电厂需高度依靠协调控制、智能计量与信息通信三项关键技术来聚合与调度分布式资源。

响应电网实时指令的调节能力。虚拟电厂要能够依据市场价格的实时信号及系统调度给出的调节控制指令，迅速地依据这些指令信号或者是自身的效益需求来调节其电力的消费或供给。

通过与电网互动，虚拟电厂能实现多重价值。

首先，电网更安全，虚拟电厂可以为电力的安全可靠供给提供调频、调峰、爬坡、备用等服务，成为电力系统运行的“稳定器”。

其次，新能源更好消纳，能快速应对“弃风弃光”问题，提升绿色能源利用率，让每一度绿电都能发光发热。

最后，系统成本更低，通过精准的调节，减少对传统大电源和输电网的新建依赖，显著降低电网的投资建设与运营成本。

苏州相城区虚拟电厂通过“市场+行政”的方式建立区域弹性负荷管理能力，与供电公司共同举行了2024年虚拟电厂迎峰度夏负荷管理演练，成功验证了虚拟电厂在负荷集中区域电力供应短缺时的保供价值。

总而言之，实现与电网的及时友好互动才能展现虚拟电厂的生命力。

虚拟电厂的发展需要市场机制变革

目前国内的虚拟电厂仍以参与“需求响应”为主，收益依赖政府补贴和电网安排，缺乏商业自主性。要让虚拟电厂“活得长久”，不能只靠政策“输血”，必须跳出“政策温室”，学会自己“造血”。

通过参与电力市场、在多元化市场中获得真实的价值回报，成为重要而可行的选择。实时电价机制能更真实反映电力供需成本，而虚拟电厂的灵活特性恰好能在市场中“左右逢源”——电价高时售电获利，电价低时充电或用电。

可以预见，未来的虚拟电厂运营者，需要成为资深“电力交易员”，深谙多市场策略，在各种“赛道”中自由切换、灵活应对。

实践证明，现有的以参与需求响应为主的商业模式难以为继，因为需求响应只有在电力紧张时才能通过消减用电获得补贴收益，平时则被“闲置”。

而虚拟电厂不仅能“减少用电”，还能“输出电力”，具备参与调频、备用容量、绿电交易等多种能力。市场机制能让虚拟电厂在多种场景下“找活干、赚收益”，充分发挥其全部潜能，使收益最大化。德国的成功经验表明，市场化环境下，虚拟电厂可通过参与调频、备用容量等多类服务，年收益提升30%以上。

虚拟电厂为海量分布式资源参与市场提供了便捷、高效、低成本的途径，而近期国家发改委与能源局关于全面加快电力现货市场建设工作的394号文件，为虚拟电厂加速市场化提供了机遇。文件提出了2025年电力现货市场全覆盖的目标，以日前及准实时的电能量交易为特征的现货市场，能够更真实地反映实时电力供需的成本，也能准确地体现虚拟电厂所聚合的分布式能源及可调节负荷的价值。

中国将在2025年基本建成，2030年全面构建的全国统一电力市场体系，涵盖了中长期交易、现货、辅助服务、容量、跨省交易、分布式交易等多元化的市场类型。

虚拟电厂作为独立的市场主体，有能力并将有机会公平地参与适合自身发展的相关市场。从充分发挥虚拟电厂的优势，实现价值最大化的角度，现货市场与辅助服务市场是当下最适合虚拟电厂的市场化路径。

虚拟电厂参与现货市场可以实现电力生产与消费的利益最大化。依据日前与实时的市场价格，适时转换电力生产或消费的身份，“低谷买电、高峰卖电”，确保收益最大化或成本最小化。

虚拟电厂参与辅助服务市场有助于实时电力平衡与系统安全运行。根据自身特点，即所聚合的资源的特性，虚拟电厂可以提供电网安全运行所需的调频、调峰、爬坡、系统备用等服务，实现“一体多用，分时复用”，最大限度拓宽自身收益渠道。

可以预见在未来，虚拟电厂还将有机会通过参与以大范围资源优化配置为目的的跨省电力交易，来助力可再生能源消纳，提升系统灵活性能力，降低电力系统运行成本，实现跨省绿电直购。也可以通过参与以保障长周期电力供需平衡与高比例可再生能源消纳为目的的容量市场，获得更稳定长期收益。

虚拟电厂从试点示范向大规模商业应用，亟需社会资本的参与。民营企业的高灵活性和创新能力，对市场变化的快速“逐利”能力，追求极致的成本控制和效率提升能力，以及善于服务的客户“粘连”能力，都将使其在一个公平竞争的市场环境下能够“淋漓尽致”的体现虚拟电厂的价值。

而备受关注的电网公司，在以提供需求响应为主导模式的虚拟电厂建设中，依据自身的运营与技术优势，发挥了出色的引领作用。但在未来市场化环境下，电网公司将不再“包打天下”，而应回归系统调度的“中立”地位，从过去的试点示范、推广技术创新的引领角色，转变为支持虚拟电厂公平地参与电力市场，与可靠地提供系统安全运行保障的服务角色。

一个可参考的案例，是山东电网建立的虚拟电厂服务中心，它通过明确参与市场的规范和数据接入的技术指标，开发建设运营服务平台，以实现统一管理、统一调控、统一服务，规范虚拟电厂调节能力测试标准，为山东各地虚拟电厂的可持续发展提供了保驾护航的重要作用。

平台，虚拟电厂的底座

虚拟电厂的本质是“平台经济”，是物联网平台在新型电力系统中的应用。没有高效可靠的平台，虚拟电厂如同“无桨之舟”，难以乘风破浪，过“万重山”。

虚拟电厂的特性决定了需要基于平台实现多方位的协同，它需要聚合、调度海量分布式资源，与电网调度、负荷、电力交易机构多个外部相关方展开互动，并动态地在电厂与负荷的角色之间进行变换。

因此，平台必须具备快速、可靠参与电力系统安全运行，整合与调度海量分布式资源，以及面向多元用户可扩展增值服务三大能力。

建设安全、高效的虚拟电厂服务平台需要考虑多种技术因素。EFC（能源基金会）认为，建设过程中特别应该做好两件事：

采用统一的标准化体系：要在技术互联，市场交易，调度控制，用户管理等多方面实现“车同轨、书同文”，从而降低平台建设与运营成本，为虚拟电厂构建牢固的数字底座。

欧盟推出的CEN-CENELEC标准体系中CLC/TS 50549，EN 50600等标准，就为虚拟电厂的信息交互，市场交易，及信息安全等提供了范本，是一个具有国际成熟经验的，可借鉴的样板。

开发AI赋能的应用能力：用智能算法替代人工决策，提升运营效率，提高参与电力系统及电力市场运行的响应速度与精度，涵盖高精度的分布式能源与负荷预测，电力市场交易的智能报价策略，及自动的电力交易与结算合约执行等。例如，特斯拉的Autobidder平台正是通过AI技术来实时决策“何时充电、何时放电、在哪个市场参与交易、报多少价格”，实现储能资产的收益最大化。

毫不夸张地讲，一个安全、高效、智能的平台，是虚拟电厂健康运行的“基石”。没有平台，就没有虚拟电厂真正的能力释放。

全国统一电力市场的构建，特别是2025年电力现货市场的全覆盖，为虚拟电厂的商业化发展提供了天时；分布式可再生能源与储能的大规模接入电力系统为虚拟电厂的规模化发展提供了地利；政府与电网公司的大力引领及对民营企业积极参与的鼓励是虚拟电厂可持续发展的人和。

在有利的外部环境下，要实现《指导意见》提出的虚拟电厂等发展目标仍任重道远，虚拟电厂面临可持续的商业模式，规模化的调节能力，及可靠、精准的资源聚合与配置等多方面的挑战。

从“摸着石头过河”的试点探索，到迈向市场化的全面落地，虚拟电厂正处在走向规模化、商业化应用的关键阶段。

（作者张永平为能源基金会清洁电力项目主任，周勤为能源基金会清洁电力项目高级顾问，周锋为能源基金会清洁电力项目主管，编辑：韩舒淋）