一、发展背景
“双碳”目标推动系统电源结构与负荷特性加速转变，电网尖峰负荷屡创新高、峰谷差持续拉大，给电网平衡、电力保供带来巨大挑战。据测算到2025年电力系统调节资源将达5.6亿千瓦。分布式资源以聚合虚拟电厂形式参与电网互动调节是发展新型电力系统的必然选择，也是国家“十四五”现代能源体系规划的重要内容。虚拟电厂可缓解局部电网供需矛盾，保障清洁能源安全有序消纳，丰富电网灵活性调节资源，提高电网平衡调节能力，落实国家双碳目标要求，支撑新型电力系统建设。
政策方面，国家层面尚未出台虚拟电厂专项政策，省市层面，山西、上海、宁夏、山东济南、广东广州、广东深圳出台了虚拟电厂专项政策。市场机制方面，虚拟电厂作为新兴市场主体纳入规划，可参与现货市场交易、辅助服务市场交易及需求响应市场交易。国内研究进展与案例方面，目前以参与需求响应邀约、调峰、调频、容量备用辅助服务交易为主要收益来源，部分虚拟电厂具备峰谷套利能力，还可作为综合能源服务商通过为用户提供能源托管等服务获益。国内外在编标准6项，其中IEC在编标准2项，国内在编标准4项。虚拟电厂项目基本处于前期试点研究阶段，江苏、上海、河北、广东等地相继开展了虚拟电厂的试点，聚合资源主要偏重于可调节负荷。现存虚拟电厂项目与电力现货交易试点区域几乎重合，除河北冀北外，开展试点省份均在两批电力交易试点省份名单中。
深圳虚拟电厂实践情况：深圳市发改委发布《深圳市虚拟电厂落地工作方案(2022-2025)》，重点发展智能有序充电技术及相应商业模式，建成100万千瓦级可调能力，逐步形成年度最大负荷5%左右的稳定调节能力，不断完善虚拟电厂市场化交易机制。接入深圳虚拟电厂平台的市场主体可通过广东省市场化需求响应补贴、深圳市政府建立的本地固定补贴、南方电网区域两个细则规定的调峰、调频等辅助服务固定价格补贴获得激励。平台已接入聚合商12家，接入装机容量约71万千瓦，其中可调节负荷50万千瓦，分布式光伏容量21万千瓦。预计2025年，将建成具备100万千瓦级可调能力的虚拟电厂，逐步形成年最大负荷5%左右的稳定调节能力。
二、研究现状
VPP目前仍处于试点阶段，实践中以负荷管理的一种形态参与需求响应，市场收益和补贴不足以支持用户持续投入。因此，虚拟电厂参与市场化交易，尤其是现货交易，为用户获取足够的利益，是破局的关键。受全国统一电力市场体系建设等利好政策驱动，能源行业各发电集团、电网公司积极开展研究试点，VPP市场机制衔接、技术规格标准化、商业模式多样化等工作快速推进，“十四五”期间，VPP有望在供需紧张地区快速发展。
基于相关国家和行业政策下VPP在电力市场的潜在参与前景：VPP是缓解极端天气下电力供需矛盾的有效工具，同时可以减少电力通道扩容占地和建设改装碳排总量。工业调峰虚拟电厂提升新型电力系统灵活调节能力，位于能耗强度高的工业园区，通过优化工艺流程与执行时段，实现调峰，提高碳效率。可再生能源消纳虚拟电厂位于可再生能源丰富的地区，通过评估可控负荷消纳能力，应用于附近可再生能源发电大发时段，促进可再生能源就地消纳。
不同场景下虚拟电厂资源供需匹配：城市虚拟电厂资源包括空调负荷、电动汽车、移动基站、分布式电源、储能、充电站等，随着经济水平提升与消费理念升级，可调负荷资源快速增长，对负荷灵活性的需求不断提高，尖峰时段负荷调节能力增强，削减电量无需移峰用电，直接减少碳排放。工业调峰虚拟电厂需提前调查登记企业具有错峰能力的设备和生产环节，预先生成安全、智能的调控策略，帮助企业按需主动切除支持短时停电的生产线，避免拉闸限电造成的损失。可再生能源消纳虚拟电厂在西北、东北等风、光资源富足地区，企业可依据市场出清和调度信息适时作出增加生产计划，消纳可再生能源发电，减少传统化石能源发电产生的碳排放；或由储能设备作为可再生能源消纳虚拟电厂资源，存储绿电并在用电高峰时段出力。
