我国虚拟电厂起步于“十三五”时期，目前已建成多个试点项目，正由邀约型向市场型过渡，虚拟电厂试点项目加速建设。

虚拟电厂发展阶段

邀约型阶段

这是在没有电力市场的情况下，由政府部门或调度机构牵头组织，各个聚合商参与，共同完成邀约、响应和激励流程。

市场型阶段

这是在电能量现货市场、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模式，分别参与这些市场获得收益。在第二阶段，也会同时存在邀约型模式，其邀约发出的主体是系统运行机构。

跨空间自主调度型虚拟电厂

随着虚拟电厂聚合的资源种类越来越多，数量越来越大，空间越来越广，可称之为“虚拟电力系统”，其中既包含可调负荷、储能和分布式能源等基础资源，也包含由这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。

虚拟电厂的盈利来源

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可再生能源发电的预测和监控

可再生能源的进给难以控制，导致电力现货市场价格变动时公用事业公司难以及时调整电力投资组合，从而导致：

①现货市场电价转为负值时，可再生能源供给不能及时削减，从而带来亏损；

②电力平衡机构的需求变动大，公用事业公司依靠传统手段难以了解和预测可再生能源发电水平，导致因事后修正电力投资组合而承受昂贵的平衡成本。

公用事业公司投资组合中的所有可再生能源通过远程控制单元联网，以实时显示不同发电站的发电总量，从而能够直接控制特定可再生能源发电的交易。此外，虚拟电厂还能够综合不同发电站的发电数据和外部导入的气象数据来帮助预测可再生能源的发电量。

盈利方式：

①增强了对电力投资组合的预测能力和控制，帮助公用事业公司节省因投资组合和实际需要不同带来的平衡成本。②当可再生能源电价降到负值时，公用事业公司可以及时削减售电组合中可再生能源发电的占比。③如果可再生能源投资组合包含生物能源或水电（或地热等其他可调度的可再生能源），公用事业公司可以使用虚拟电厂来优化和控制这些资产的发电计划，例如在预计电价上涨时增加这些资产的发电，从而在短期市场上击败平均价格，带来额外收入。④在可再生能源份额较高的能源市场中，电价往往由光伏和风电驱动，因此通过更好地了解自己的可再生能源投资组合，公用事业公司可以更多地了解整个电力市场的情况以及现货市场价格走向，从而提高交易安全性和盈利能力。

02

电网弹性聚合

虚拟电厂参与电网辅助服务，提高电网弹性。在收到来自电网运营商的增加或减少发电量的信号后，虚拟电厂的中央控制系统结合各个可调度的可再生能源电厂的响应时间限制、运行状态等因素，将运营商的信号拆分为多个单独的子信号，发送到各个可再生能源电厂。这些信号会进一步被自动发送到电厂中的各个联网单元，通过综合调控虚拟电厂下的不同发电单元的，从而实现总体的调峰调频效果。

盈利方式：虚拟电厂运营商通过容量招标及辅助服务盈利。

03

需求响应聚合

虚拟电厂聚合需求侧的电力消耗单元，统一进行负荷管理，从而提供需求响应服务，获取辅助服务收入。此外，在部分市场，虚拟电厂还参与容量招标，获得中标容量的结算费用。此时虚拟电厂的作用在于提高电力消费的领活动。

盈利方式：通过辅助服务市场竞标收入、降低电力采购成本盈利。

04

户用虚拟电厂

将电池储能、户用光伏和电动汽车充电连接到一个综合的家庭能源系统中，实现户用能源调配。降低电网使用，避免配电堵塞，实现调峰，增加电网独立性，增加电表后资产灵活性，提高对电网使用的控制。

盈利方式：用户增加电力自用，聚合商提供辅助服务盈利，公用事业公司通过减少电网升级费用增加收入。

虚拟电厂经典案例

01

德国独立虚拟电厂运营商NEXT

NextKraftwerke（NEXT）成立于2009年，是欧洲建立最早、规模最大的虚拟电厂之一，同时也是欧洲电力现货市场认证的能源交易商，参与能源的现货市场交易。

NEXT提供的业务模式主要包括可再生能源发电的预测和监控、电网弹性聚合和需求响应聚合。NEXT使用基于大数据（例如电厂运行情况、天气数据、市场价格信号、电网数据）的智能算法，提高可再生能源发电机组和工业用户对价格信号的响应速度；在发电机组上安装远程控制装置NextBox，通过虚拟电厂平台对聚合的各个电源进行控制，从而参与电力市场交易并获取利润分成；利用生物质发电和水电启动速度快、出力灵活的特点，参与电网的二次调频和三次调频，从而获取附加收益。

02

特斯拉能源资产交易控制平台

特斯拉推出自主研发的能源资产实时交易和控制平台Autobidder，能够向用户提供虚拟电厂服务，聚合负荷资源参与能量交互响应，该产品具备价格预测、负荷预测、发电量预测、智能竞价及优化调度等功能。

2022年，特斯拉与加州公用事业公司PG&E合作开展紧急减负荷计划，以通过虚拟电厂的方式减少电网在需求高峰时期承受压力时的发电需求。具体方案是，当加州电网因为天气炎热而需要额外的电力供应时，特斯拉Powerwall的用户可以通过将他们储存的电量返回电网，以获得每千瓦时2美元的报酬。

在该项目中，PG&E通过以低于用电高峰期批发电价的金额向Powerwall用户购电节省成本，Powerwall用户通过售电获得收入，而特斯拉能获得储能和发电产品的需求提升，以及未来可能的售电差价及虚拟电厂服务费用。

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上海黄浦区商业建筑虚拟电厂

作为全国首个区域级商业虚拟电厂，黄浦区按照国家发改委批复的《上海市城区（黄浦）商业建筑需求侧管理示范项目的复函》要求，从2017年组织实施了上海黄浦区商业建筑虚拟电厂示范项目，于2019年建成，并持续稳定运营5年，取得良好示范效果。

截止23年中旬，作为上海电力削峰日常调度常规资源，累计调度超过2000幢次，已完成虚拟发电量近50万千瓦时，其中最大单次调度量5万千瓦时，同时2022年7-8月极端负荷天气下，连续性日内调度15次，累计消减峰值负荷电量超16万千瓦时，为超大型城市电力稳定供应精准出力。项目的建设落地为电力系统安全运行提供保障，有效提高了可再生新能源的消纳水平，充分体现绿色节能理念。