虛擬電廠如何發揮實力？
三小時賺500多，無需實質性勞動的工作，你愿意做么？
上面這個問句不是在騙人，而是真實發生的事件。8月31日，特斯拉舉行了第二次“反向供電”活動。有參與此次活動的用戶表示，其在近3個小時中就賺到了75美元（約合人民幣510元左右）。
此次活動起源于特斯拉“虛擬電廠”項目，特斯拉召集了加州數千個安裝了公司旗下家用儲能電池Powerwall的用戶，共同組成分布式虛擬發電廠。當加州電網因為某天天氣特別炎熱而需要額外的電力供應時，這些用戶可以通過將儲存的電量返回電網，獲得每千瓦時2美元的報酬。
據報道，第二次“反向供電”活動中，特斯拉Powerwall最大反向放電功率達到14kW，目前已有超過3500個Powerwall用戶參與其中。
近期，國內首家虛擬電廠管理中心在深圳揭牌，“虛擬電廠”的概念再次走進大眾視野。那么普通民眾是否有參與其中賺得零錢的機會呢？
虛擬電廠成色幾何？
虛擬電廠并不是真正意義上的發電廠，其本質上是一種智能電網技術，可以幫助電網調節負荷，因此可以視為一座沒有發電機卻擁有發電功能的電廠。虛擬電廠的核心邏輯是通過信息通信技術和軟件系統，將用戶側各類分散、可調節的電源負荷匯聚起來，對這些電力進行統一的管理和調度，與外部集控系統、管理平臺配合進行協同控制和優化，經過數據分析和運營策略調整后，對外進行能量輸送，根據市場需求變化進行碳市場和電力市場交易，最終達到彌合電力供需矛盾、達到電力系統總體效益最大化的目的。
虛擬電廠這個名稱在國際上以“需求側響應”聞名。隆基綠能集團創始人、總裁李振國過往曾多次提倡發展“需求側響應”。他認為，引進“需求側響應”這種市場化機制，會使需求側貼近供給曲線。以德國舉例，德國電網“光伏+風電”在電力供給中占比達到42%，中國“光伏+風電”在電力供給占比則為10%，但德國并沒有大規模應用儲能，主要的手段還是靠需求側響應形成的效果。
廣域虛擬電廠（源側電網）與傳統電網（負荷側電網）疊加構建新型電力系統
電網的靈活調峰對于保障系統安全穩定運行來講至關重要。從能源電力消費側來看，終端電氣化水平不斷提高將導致季節和日高峰時段尖端負荷不斷增長。在電力供應緊張時段，虛擬電廠可以降低充電樁、空調、儲能等設備的用電功率，在電力供應充裕的情況下，再將設備用起來，幫電網在用電低谷時段多用電、先用電。
從供給側來看，“十四五”正是我國碳達峰關鍵時期，也是深化電力系統改革，構建以新能源為主題的新型電力系統的關鍵時期。以風能、光能為代表的新能源機組將大規模接入電網。據國家能源局統計，2022年上半年，全國可再生能源發電量達到1.25萬億千瓦時，相當于全國總發電量的1/3。
而新能源機組發電存在隨機性和波動性，將對電網的電力電量平衡提出挑戰。常見的風電、光電以及水電都容易受到氣候環境、地理因素影響，導致發電量出現波動，難以控制。因此，借助虛擬電廠的能源優化協調管理能力，突破可再生能源的儲能瓶頸具有重大的現實意義。
今年備受限電影響的四川水電裝機量位居全國第一，自1998年起就是水電外供大省，平均每年有超過1300億千瓦時的“川電”被送往上海、浙江、江蘇等地。在今年夏季高溫和降雨量減少等因素的影響下，華電四川今年每天的發電量只有往年水量充沛時的一半左右。
李振國曾提到，發展需求側僅是解決新能源電力消納問題的第一階段，第二階段需要發展蓄水儲能和電化學儲能，第三階段則是廣泛應用氫能。在三個階段都完成后，我國的能源結構轉型工作才基本完成。
他所提到的“第一階段”在國內外能源結構沖擊之下已被證實了巨大的緊迫性。危與機相生，其中自然潛藏著客觀的商業價值。在調峰方面基于國內現存能源基本結構推算，國網預計，如果通過建設煤電機組來滿足經營區內5%的峰值負荷，需要投資4000億元，而通過虛擬電廠的建設、運營與激勵，僅需約煤電投資的1/8。
市場對虛擬電廠的前景持有相當積極的態度。根據預測，從運營市場空間來看，虛擬電廠的商業本質是通過解決95%以上峰值負荷的問題創造價值。根據估算，預計2025年虛擬電廠的運營市場規模將達到968億元，2030年將超過4500億元。
惠利萬眾的能源產業，在虛擬電廠這種將“電廠”概念泛在化的新業態推動下，勢必需要形成一張觸達更多個體的致密網絡，如何將這塊蛋糕合理分給潛在參與者，將其變為“大鍋飯”，國內外給出了不同的回答。
國內外推進虛擬電廠的思路有何不同？
從國際上實踐經驗來看，特斯拉的虛擬電廠構建基礎是2015年推出的家用儲能產品Powerwall，該產品可以視作一個家庭儲能項目，在推出之初就設想了一個“家用發電廠”的商業計劃。
據官網介紹，Powerwall是可以儲能、檢測斷電情況，并在停電時為住宅供電的電池。Powerwall通過存儲太陽能增強系統用電的獨立性，在利用陽光充電的情況下可以為家電連續供電數天。
今年7月，特斯拉在加州邀請了共計2.5萬Powerwall用戶加入虛擬電廠計劃，這些在屋頂上接收太陽光的光伏板和Powerwall，共同組成了一個小型發電儲電系統。根據電網的指令，用戶可在電網需要時，減少自身用電量，并將儲存的電量返送回電網。
特斯拉Powerwall（圖源：特斯拉官網）
據8月17日特斯拉加州的虛擬電廠首次緊急響應活動的經驗，參與計劃的2342個Powerwall用戶共輸出了16兆瓦左右的電力。在報酬方面，參與此次活動的用戶每向電網輸送1度電，即可獲得2美元的收益。
中國在虛擬電廠方面近期也取得了實質性的進展。8月26日，國內首家虛擬電廠管理中心在深圳揭牌，該中心要負責虛擬電廠管理平臺的建設和日常運行維護，建立虛擬電廠日常運行的管理制度，組織開展虛擬電廠用戶注冊、資源接入、調試管理、接收和執行調度指令、響應監測、效果評估等工作。據了解，該管理中心目前已接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14家，接入容量達87萬千瓦，其裝機容量接近一座大型煤電廠。
國內的虛擬電廠會首先與用戶達成協議，進而推進需求響應、效果評估等工作。在需求響應上，電網處于用電高峰時會對用戶發出削峰需求響應；反之，在電力供應充足時，則會鼓勵用戶將設備應用起來，幫助電網在用電低谷階段用電。能源管理調控方會依據用戶基本生產負荷以及可調節負荷決定響應容量，并依據事態緊急程度，發出中長期響應、日內響應和快速響應三個應急程度需求。這其中，越需要用戶快速響應的需求，補貼電價越高。
深圳虛擬電廠管理中心（圖源：南網50Hz）
虛擬電廠管理方除了需要根據規定程序組織用戶參與需求響應、開展效果評估和補償發放外，還需協助參與方完成需求響應升級改造工程。而用戶與參與企業則需要配合管理方完成可調節負荷的資源普查，并將管理方要求的相關數據上傳到指定的能源管控平臺上。
不光是企業，所有具備可調節電力能力的用戶均可參與其中，這表示家庭用戶具備相當大的挖掘潛能。
深圳虛擬電廠管理中心表示，他們還將加快推動分布式光伏等分布式能源接入虛擬電廠集中管理。預計到2025年，深圳將建成具備100萬千瓦級可調節能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負荷5%左右的穩定調節能力。
事實上，虛擬電廠最具吸引力的地方就在于能夠參與電力市場和輔助服務市場運行，為配電網和輸電網提供管理和輔助服務，通過其中商業模式在不影響自身的前提下付出或賺得合理的價值。這種聚沙成塔的負荷調節具備非常大的能量，我國政策端正在采取積極措施推進。北京、上海等多地的十四五規劃中也都點名提到要發展和建設虛擬電廠。在推進虛擬電廠方面“八仙過海，各顯神通”首先從各地政府開始，未來可以期待通過各方打磨和驗證出來的商業模式。
我們距離虛擬電廠還有多遠？
大范圍建成虛擬電廠需要在基礎設施建設和商業模式兩方面進行深度探索。東吳證券研究所認為，當前我國試點的虛擬電廠多為負荷類虛擬電廠，分散式電源的上網仍嚴重不足，本質原因在于兩點：一是地方的配電網建設尚不健全；二是市場化的電力交易機制尚不健全，虛擬電廠的盈利性受到限制。
從技術層面來說，虛擬電廠涉及主要技術包括計量技術、通信技術、智能調度決策技術、信息安全防護技術等。以深圳虛擬電廠聚合資源為例，其涉及的可調節負荷主要來自電動汽車充電樁、建筑樓宇、工業園區、儲能系統等。
該虛擬電廠管理平臺采用了“互聯網+5G+智能網關”的通信技術，打通了電網調度系統與聚合商平臺接口，幫助連接電網調度系統與用戶側可調節資源的雙向通信，可達到電網調度對聚合商平臺實時調節指令、在線實時監控等技術要求。
虛擬電廠關鍵技術（圖源：科創板日報）
在能源調度平臺建設上，深圳目前已建成國內首家部署于網級調度云、可實現網省兩級調度的網地一體化虛擬電廠運營管理云平臺，累計接入資源容量超過800兆瓦，使其建成南方電網范圍內數據采集密度最高、接入負荷類型最全、規模最大、直控資源最多的虛擬電廠示范工程。
虛擬電廠并不“虛”，腳踏實地的技術攻關是建成的它的硬性基礎。不僅僅是上述條件，向走在國內前列的深圳虛擬電廠管理中心未來想要加速推動分布式光伏、用戶側儲能、V2G(新能源汽車與電網能量互動)等分布式能源接入虛擬電廠集中管理，也需要在開展分布式能源市場化交易平臺建設、運營和管理方面開拓新思路，并配合分布式能源交易及消納量的核算、監測和認證、綠電交易業務等相關服務的工作。
與國民生活緊密纏繞的能源業挖掘出了虛擬電廠這片藍海。根據估算，虛擬電廠到2025年的投資建設市場規模將超過300億元，平均每年投資建設規模達到105至200億元。未來，虛擬電廠將作為一只“看不見的手”發揮調峰潛力和市場活力，支撐新型電力系統的建設，在多方受惠之下，共同實現“雙碳”目標。
參考資料：
1.《虛擬電廠，風口上的新千億賽道？》，深途
2.《投資僅占煤電的1/8，卻能解決缺電限電問題！虛擬電廠到底是啥？》，貝果財經
3.《國內首家虛擬電廠來了！》，每日經濟新聞
4.《電力短缺下虛擬電廠乘勢而起，4500億運營規模行將爆發？》，21世紀經濟報道
5.《高溫“催熱”虛擬電廠，千億市場待激活！國內首家虛擬電廠管理中心為何花落深圳？》，華夏時報
6.《揭秘虛擬電廠，它究竟是如何運行的？》，新浪科技
7.《國內首家！虛擬電廠管理中心落地…千億市場如何掘金？》，證券時報
8.《千億新風口來了！“虛擬電廠”一夜爆火》，電力網
9.《關于構建以光伏發電加物理儲能為主的廣域虛擬電廠的建議》，肖立業，潘教峰
10.《“雙碳”目標下虛擬電廠參與調峰產品交易的機制與路徑》，曾鳴，馬嘉欣，許彥斌，任偉理等
