虛擬電廠可解“燃眉之急”？

◎ 文 《法人》特約撰稿 畢競(jìng)悅

入夏以來(lái)，全國(guó)多地連續(xù)出現(xiàn)高溫。經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇疊加高溫天氣，導(dǎo)致我國(guó)用電負(fù)荷增長(zhǎng)較快，虛擬電廠頻頻進(jìn)入公眾視野。今年以來(lái)，國(guó)家發(fā)展改革委等部門印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》以及天津、北京、上海等10余省份相繼發(fā)布“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃及碳達(dá)峰實(shí)施方案，均對(duì)發(fā)展虛擬電廠提出明確要求。

8月1日，在2022年中國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)科學(xué)院歐陽(yáng)明高院士預(yù)測(cè)：2040年，中國(guó)將擁有3億輛電動(dòng)車。如果每輛車65度電，車上可裝電為200億度，如此儲(chǔ)能規(guī)模讓虛擬電廠成為可能。

虛擬電廠的法律界定

所謂虛擬電廠 (Virtual Power Plant ,簡(jiǎn)稱VPP)，是通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DG（即distributed generator，分布式電源）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等DER（即Distributed Energy Resource，分布式能源資源）的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。

中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)楊昆曾表示，虛擬電廠并不是個(gè)發(fā)電廠，而是一套能源管理系統(tǒng)。它安裝在工廠等用電大戶的控制終端，把可中斷的如空調(diào)、照明等負(fù)荷納入控制序列，在不影響企業(yè)正常生產(chǎn)的情況下，通過(guò)精準(zhǔn)控制達(dá)到供需平衡。

電廠中涉及的電力資源往往容量小、地域分散、波動(dòng)大而無(wú)法直接提供系統(tǒng)性的電力服務(wù)。于是，虛擬電廠通過(guò)把分布式電源整合起來(lái)，以使它們能夠參與電力市場(chǎng)。

隨著可再生能源在電力系統(tǒng)中的滲透日益普及，歐洲制定了相關(guān)法律。雖然尚未明確提出虛擬電廠的概念，但大體相當(dāng)于歐洲法律中的“聚合器（aggregators）”概念。2012年，“聚合器”首次被歐洲法律定義為負(fù)荷管理的服務(wù)提供商。2019年，歐洲清潔能源一攬子計(jì)劃被視為對(duì)虛擬電廠的實(shí)質(zhì)性推動(dòng)，其中關(guān)于內(nèi)部電力市場(chǎng)共同規(guī)則的法規(guī)和指令更精確地界定了聚合器概念，并列明了聚合器參與能源市場(chǎng)的不同機(jī)會(huì)。

根據(jù)歐洲《關(guān)于內(nèi)部電力市場(chǎng)共同規(guī)則的法規(guī)》，聚合器可以參與所有平衡市場(chǎng)并提供相應(yīng)服務(wù)。尤其重要的是，上述指令要求，各成員國(guó)確保輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者（TSO）和配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者（DSO）在采購(gòu)輔助服務(wù)時(shí)，以非歧視性的方式對(duì)待需求響應(yīng)的聚合器。

2001年起，德國(guó)、英國(guó)、西班牙、法國(guó)、丹麥等歐洲國(guó)家開(kāi)始興起以集成中小型分布式發(fā)電單元為主要目標(biāo)的虛擬發(fā)電廠研究項(xiàng)目；同期，北美推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”；澳大利亞、日本等亞太國(guó)家近年來(lái)也逐步加入虛擬電廠研究、部署行列。

當(dāng)前，德國(guó)的相關(guān)法規(guī)為虛擬電廠參與電力市場(chǎng)提供了足夠的自由。德國(guó)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)（BNetzA）在2016年提出了一個(gè)“聚合器模型”，并發(fā)起利益相關(guān)者與相關(guān)市場(chǎng)行為者討論該提案，最終形成了一個(gè)行業(yè)指導(dǎo)方針，其中包括對(duì)聚合器市場(chǎng)地位的界定。聚合器被授權(quán)將各種分布式電源（DER，如可再生能源電廠、柔性負(fù)荷、儲(chǔ)能等）捆綁在一個(gè)池中，池中的分布式電源都可以參與批發(fā)市場(chǎng)和平衡服務(wù)。這一舉措能夠大幅擴(kuò)大業(yè)務(wù)池的規(guī)模，同時(shí)降低交易成本。2021年7月，德國(guó)能源法律正式界定了聚合器的市場(chǎng)地位、市場(chǎng)機(jī)會(huì)和市場(chǎng)義務(wù)。

國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠來(lái)了

虛擬電廠作為中國(guó)資本市場(chǎng)剛剛興起的概念，其原理并不復(fù)雜。由于風(fēng)能和光伏在電力系統(tǒng)中的高滲透率給電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)和電力市場(chǎng)供需平衡帶來(lái)重大挑戰(zhàn)，隨著總電力需求和峰值需求的大幅增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的靈活性將受到考驗(yàn)。虛擬電廠或許成為主要解決方案。作為新生事物，虛擬電廠的法律規(guī)制依然闕如，這將阻礙虛擬電廠的發(fā)展，亟待建立相關(guān)法律框架，完善制度機(jī)制。

我國(guó)相關(guān)政策規(guī)定將虛擬電廠視為一個(gè)聚合器，主要包括“負(fù)荷類”和“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”兩類?！柏?fù)荷類”虛擬電廠指虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)化電力用戶（包括電動(dòng)汽車、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、 可中斷負(fù)荷等），作為一個(gè)整體（呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)）組建成虛擬電廠，對(duì)外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)?！霸淳W(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”虛擬電廠指列入“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”試點(diǎn)項(xiàng)目，建成后新能源、用戶及配套儲(chǔ)能項(xiàng)目通過(guò)虛擬電廠一體化聚合，作為獨(dú)立市場(chǎng)主體參與電力市場(chǎng)，原則上不占用系統(tǒng)調(diào)峰能力，具備自主調(diào)峰、調(diào)節(jié)能力，并可以為公共電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務(wù)。2022年，《國(guó)家發(fā)展改革委 國(guó)家能源局關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》支持虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商參與電力市場(chǎng)交易和系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)。

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然而，我國(guó)電力法規(guī)定，一個(gè)供電營(yíng)業(yè)區(qū)內(nèi)只設(shè)立一個(gè)供電營(yíng)業(yè)機(jī)構(gòu)。按照這一規(guī)定，不允許發(fā)電廠和用戶之間達(dá)成供電協(xié)議。這一點(diǎn)，在 《電力供應(yīng)與使用條例》第二十條中體現(xiàn)得更加明顯：非經(jīng)供電企業(yè)委托，任何單位不得擅自向外供電。

與此同時(shí)，電力用戶也受到制約。擅自供電被認(rèn)為是危害供電用電安全、擾亂正常供電用電秩序的行為，被法律明確禁止。由此可見(jiàn)，虛擬電廠的經(jīng)營(yíng)權(quán)與現(xiàn)有法律存在沖突。虛擬電廠需要在電力市場(chǎng)化的環(huán)境下運(yùn)行，需要拆分傳統(tǒng)的、垂直一體化的電力系統(tǒng)，使發(fā)電、輸電、配電和供電系統(tǒng)相分離，大量的電力份額可在批發(fā)市場(chǎng)上進(jìn)行交易，這是虛擬電廠成功運(yùn)作的重要前提。

近日，深圳虛擬電廠管理中心成立，這是國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心，標(biāo)志著深圳虛擬電廠邁入快速發(fā)展新階段。據(jù)悉，深圳虛擬電廠已接入分布式儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類型負(fù)荷聚合商14家，接入容量達(dá)87萬(wàn)千瓦，接近一座大型煤電廠的裝機(jī)容量。

虛擬電廠的合同體系

虛擬電廠對(duì)分布式電源進(jìn)行聚合，并以虛擬電廠作為市場(chǎng)參與主體，參與電力市場(chǎng)交易。其首先涉及一系列合同約束，交易各方包括分布式電源、聚合平臺(tái)、輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者、配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者以及電力用戶，交易標(biāo)的為電力。由于電力具有高度可轉(zhuǎn)化性，通過(guò)一次能源轉(zhuǎn)化而來(lái)，能夠被其他能源形式加以利用，因此可以將電力看作服務(wù)，有利于在市場(chǎng)條件下進(jìn)行交易和規(guī)制。

電力市場(chǎng)主要包括兩種合同形式：物理合同和差價(jià)合約。對(duì)電力物理合同來(lái)說(shuō)，達(dá)成交易的電量需要物理執(zhí)行，即合同簽訂了多少電量，雙方應(yīng)供／用這些電量。而對(duì)于差價(jià)合約來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容僅作為結(jié)算依據(jù)，對(duì)電量并無(wú)物理執(zhí)行要求，因此可作為風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的手段。

電力物理合同指售電方與購(gòu)電方簽訂的，約定進(jìn)行具體電量電價(jià)交割的合約，其主要分為固定合同及靈活電力遠(yuǎn)期合同。固定合同對(duì)雙方進(jìn)行交易的時(shí)間、電量及價(jià)格進(jìn)行約定，在實(shí)際交割時(shí)按合同固定條款執(zhí)行。靈活電力遠(yuǎn)期合同相較于固定合同來(lái)說(shuō)，具有一定的靈活性，交易雙方可根據(jù)自身需求，靈活制定合同交割計(jì)劃，此類電力雙邊物理合同在虛擬電廠中采用較多。

未來(lái)電力市場(chǎng)發(fā)展中，現(xiàn)貨市場(chǎng)將成為調(diào)配市場(chǎng)資源的重要方式，由于現(xiàn)貨市場(chǎng)極為靈活的報(bào)價(jià)方式和超短期的結(jié)算節(jié)點(diǎn)，其市場(chǎng)出清電價(jià)將為市場(chǎng)主體帶來(lái)較大的價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。為了規(guī)避現(xiàn)貨市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，中長(zhǎng)期電力差價(jià)合約應(yīng)運(yùn)而生。差價(jià)合約其金融結(jié)算的特性為虛擬電廠創(chuàng)造了更大利潤(rùn)空間。通過(guò)差價(jià)合約，中長(zhǎng)期市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)得以建立價(jià)格聯(lián)系，并通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避實(shí)現(xiàn)良好的關(guān)聯(lián)結(jié)合。以此，既平穩(wěn)了市場(chǎng)運(yùn)行，又加強(qiáng)了市場(chǎng)主體的參與意愿，進(jìn)一步提高了市場(chǎng)的資源優(yōu)化配置功能。

虛擬電廠的市場(chǎng)參與

可中斷負(fù)荷作為需求響應(yīng)的典型方式，通過(guò)對(duì)消費(fèi)者的激勵(lì)促使其在系統(tǒng)高峰時(shí)期、系統(tǒng)備用不足或事故等緊急狀態(tài)下主動(dòng)中斷或削減負(fù)荷。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，市場(chǎng)主體之間地位平等，電力公司不再通過(guò)行政強(qiáng)制手段執(zhí)行負(fù)荷中斷?？芍袛嘭?fù)荷資源需要通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者（ISO）或電力公司與消費(fèi)者簽訂可中斷負(fù)荷協(xié)議才能獲得，其很大程度上將取決于消費(fèi)者的意愿和行為。

虛擬電廠擁有協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)和信息通信技術(shù)，可以更好地實(shí)現(xiàn)計(jì)量與實(shí)時(shí)結(jié)算，并識(shí)別可中斷負(fù)荷資源不同程度的可靠獲取性，切實(shí)反映于獲取該資源的價(jià)值中。針對(duì)電力公司與消費(fèi)者之間信息不對(duì)稱情況可能造成可中斷負(fù)荷實(shí)施低效問(wèn)題，運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的可中斷負(fù)荷協(xié)議可激勵(lì)消費(fèi)者自愿披露真實(shí)信息，建立信任機(jī)制，以提高可中斷負(fù)荷實(shí)施的效率。 未來(lái)的法律規(guī)制，應(yīng)著眼于通過(guò)放寬條件來(lái)增加作為消費(fèi)者的電力提供者數(shù)量，以此強(qiáng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

隨著發(fā)電、用電市場(chǎng)規(guī)模的增大，電網(wǎng)阻塞出現(xiàn)的機(jī)會(huì)也增大。因此，如何進(jìn)行配電網(wǎng)阻塞管理，對(duì)實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。同時(shí)，由于虛擬電廠能夠聚合配電網(wǎng)側(cè)各分布式電源，并提供快速響應(yīng)的輔助服務(wù)，因此可以利用虛擬電廠更好地解決配電網(wǎng)阻塞問(wèn)題。

虛擬電廠屬于一種電力聯(lián)營(yíng)體，即電力池（pool）模式。電力供需雙方交易的全部電量及其電價(jià)都由現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)確定，發(fā)電方競(jìng)爭(zhēng)獲取發(fā)電上網(wǎng)的權(quán)利，但不為特定消費(fèi)者發(fā)電；電力消費(fèi)者也僅在電力池，而不是從特定發(fā)電方那里購(gòu)電。傳統(tǒng)的阻塞調(diào)度是通過(guò)調(diào)度發(fā)電機(jī)出力，即改變發(fā)電方交易量來(lái)消除阻塞，剛性負(fù)荷無(wú)論阻塞導(dǎo)致的價(jià)格多高都要無(wú)條件接受，消除阻塞就是要削減阻塞送端的“限下”機(jī)組出力，在阻塞受端增加“限上”機(jī)組的出力。而在虛擬電廠環(huán)境下，可以將電力交易從純粹的物理交易延伸到金融交易，并可基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，從而使得電力市場(chǎng)特殊物理交易變得更加靈活。

在此，可引入發(fā)電負(fù)荷期權(quán)以分散風(fēng)險(xiǎn)，即阻塞時(shí)必須削減的發(fā)電量可以通過(guò)期權(quán)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分散，將部分輸電權(quán)轉(zhuǎn)售給其他負(fù)荷。與發(fā)電競(jìng)價(jià)上網(wǎng)不同的是，發(fā)電負(fù)荷期權(quán)報(bào)價(jià)是以阻塞管理為目的，應(yīng)該對(duì)它的使用有所限制。如果放任市場(chǎng)參與者對(duì)于這種期權(quán)容量自由報(bào)價(jià)，則有可能使得負(fù)荷消費(fèi)者進(jìn)行市場(chǎng)投機(jī)，擾亂正常的電力上網(wǎng)報(bào)價(jià)交易。期權(quán)交易過(guò)程中期權(quán)容量應(yīng)該匹配于可中斷負(fù)荷的容量，也就是期權(quán)交易容量應(yīng)該在可中斷負(fù)荷容量范圍內(nèi)，如果超出可中斷負(fù)荷的容量即會(huì)導(dǎo)致此類負(fù)荷在開(kāi)始交易形成報(bào)價(jià)時(shí)出現(xiàn)投機(jī)行為。

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型對(duì)能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，虛擬電廠方興未艾，其法律機(jī)制的構(gòu)建和完善將推動(dòng)可再生能源發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。