解读李杨教授PPT：虚拟电厂售电业务及共享储能等新型业态趋势

虚拟电厂因何成为新型电力系统的关键拼图

新能源发电的不稳定性给电力系统带来调度控制难题、储能需求增加、电网升级改造压力，以及市场与政策体制改革的迫切要求。课件明确指出，虚拟电厂在供需平衡、储能优化使用、可再生能源整合、市场与政策适应性四个方面都能发挥作用。它既能有效平衡电力供需、提高系统稳定性和可靠性，又能优化储能设备运行管理、提升储能效率和经济性，还能整合优化可再生能源发电、提高其接入电网的能力。

通俗理解就是，虚拟电厂不建实体电厂，而是用软件把散落的风光、储能、可控负荷聚合成一个可以调度、可以参与市场交易的资源池。其资源构成覆盖风能、光伏、燃气轮机、生物质能、地热能等分布式可再生能源，工业、商业、智能家居、智能楼宇、大型园区等需求响应柔性负荷，以及多类型储能技术和大规模电动汽车。

虚拟电厂的内部资源组合与功能类型

课件指出，虚拟电厂内部资源组合方式不同，功能类型也存在差异。储能单独组合时，主要产品为辅助服务，用于调峰、调频；柔性负荷单独组合时，产品为辅助服务，性能取决于柔性负荷功率柔性调节能力；分布式电源单独组合时，主要产品为电能量，也可包括辅助服务。

分布式电源加储能、分布式电源加柔性负荷的组合，产品以电能量为主，是否包含辅助服务取决于储能或柔性负荷配置多寡；柔性负荷加储能的组合，主要产品为辅助服务；分布式电源加柔性负荷加储能三者齐全时，产品可以是电能量和辅助服务，具体取决于各类资源配置情况。按功能划分，虚拟电厂可分为电源型、负荷型、储能型和混合型四类，其中电源型仅发出电功率，负荷型仅吸收电功率，储能型发出与吸收电能量相对比较平衡，混合型发出与吸收电能量不存在数值关系。

商业模式的三条路径与市场化业务流程

依据电力市场化完善程度和收入来源不同，课件将虚拟电厂商业模式分为三种类型。以发电侧为主参与市场交易的模式，定位是聚合分散式发电资源，运营主体包括独立虚拟电厂运营商、发电公司和输电网运营商，主要业务是在批发市场销售可再生能源电厂生产的电量、直接参与电力现货交易和调峰调频等辅助服务，收益来自电力交易及辅助服务收益分成、帮助发电企业降本增效的服务费分成。

市场需求响应模式聚焦用户侧光伏和可控负荷，运营主体为公共事业公司和能源零售商，通过合约形式取得户用光伏部分电力控制权，将聚合电能通过储能在低价时段储存、用电高峰时段高价销售，通过电价差获得利润，并参与调峰调频辅助服务。政策补贴型需求响应模式聚合柔性负荷、分布式电源和储能，运营主体包括电网公司、售电公司和第三方独立聚合商，收益来源是需求响应补偿和辅助服务补偿。虚拟电厂参与市场交易需经过注册签约、资源聚合、可调节潜力分析预测、市场成员竞标、优化调度策略执行市场出清、互动调节效果评估、交易结果结算七个环节。

中美欧商业模式各有侧重

课件对中、美、欧虚拟电厂商业模式进行了横向对比。美国以市场交易型为主，已实现商业化，资源与负荷分布相对均衡，主要为家用储能、光伏等可控负荷，各ISO负责各自区域电网的调度管理和市场交易，电力市场模式为金融交易加日前市场，盈利方式为电力市场交易及辅助服务收益。

欧洲同样是市场交易型且已实现商业化，以分布式发电资源为主，各国所有权较为分散，主要交易中心共同运营欧洲统一市场，市场模式为双边合约加日前日内场内交易加平衡机制，盈利方式为市场化需求侧响应收益。中国则以邀约型为主，仍处于试验阶段，资源包括分布式光伏、储能、可控负荷等，由电网统一规划、统一建设、统一管理，实行统一调度、分级管理，计划逐步放开中长期交易和现货交易，盈利方式为补偿型需求侧响应收益加辅助服务收益。

售电业务：对外竞标与对内定价的双重考验

售电业务被课件定义为通过控制和优化多种分布式能源资源、参与电力市场交易、向电网或终端用户销售电力及电力系统辅助服务的商业活动。其业务范围包括三个方面：对外参与能源市场，聚合内部分布式资源参与电能量市场、辅助服务市场，还可考虑碳市场和天然气市场；对聚合资源形成内部市场，通过价格信号引导底层资源发电和用能行为；运营商之间或与其他市场主体之间进行电力交易。

对外参与能源市场面临多重挑战。首先是如何聚合内部分布式资源，计算满足多种运行约束条件下VPP整体对外功率调节能力，需要构建虚拟电厂功率聚合模型，通过数学解析法获得VPP在公共连接点连续时间尺度的可行域及调节技术指标。其次是如何在内部资源和外部市场环境多重不确定性下，提高优化运行与市场竞标准确性，课件介绍了随机规划、鲁棒优化、信息间隙理论、条件风险价值等方法，并采用Copula理论刻画历史相关性，通过两阶段鲁棒优化模型和列与约束生成算法求解。第三是如何实现多市场间策略协调，要求VPP根据分布式资源运行状态、市场需求及价格动态变化，动态调整组合形式，将分布式资源聚合为多个虚拟机组分别参与不同调节任务。第四是如何考虑其他市场主体的策略性竞标行为和有界理性行为，课件引入前景理论、K级推理方法和深度强化学习等人工智能方法。内部市场方面，VPP在分布式能源经济调度中处于领导地位，优先制定售电策略及负荷电价，电动汽车等柔性负荷作为跟随者根据售电决策改变购电行为，以谋求最低购电成本。虚拟电厂之间的电力交易则提出基于区块链技术的P2P交易机制，实现交易的透明化和去中心化。

共享储能：所有权与使用权解耦的四种商业模式

共享储能的基本概念是储能拥有权与使用权解耦。使用者在不获取储能所有权条件下，通过支付服务费用享有储能使用权，避免投资储能的高昂成本；拥有者在不损失所有权条件下，通过收取服务费用转让使用权，在避免储能资源浪费的同时获取额外收益。共享储能的应用场景覆盖源网荷多个方面，包括提供应急备用电源、促进分布式能源系统整合、电网削峰填谷、增加电力系统供电可靠性、电力市场参与、优化能源管理和节能。

课件梳理了四大类商业模式：一是为新能源电站提供储能容量租赁服务获取租赁收益，这是目前大部分独立共享储能电站最主要的收益来源；二是通过与新能源电站进行双边竞价或协商交易，发挥储能电站蓄水池作用进行低充高放，降低新能源电站弃电率，主要在青海等新能源消纳形势严峻的省份应用；三是参与电力现货电能量市场，在电价高峰时段储存电能、低谷时段释放电能，通过峰谷价差盈利；四是参与电力辅助服务，获取调峰调频辅助服务费以及容量补偿收益。按所属关系分，共享储能分为集中式和分布式两种架构，前者控制权和所有权均由运营商所有，调控简单高效，主要面向单体小容量消费者用户；后者储能资源由多方所有，所有权与控制权分离，运营商通过聚合调控满足使用者需求。运行结构上分为私有储能共享和公共储能共享，定价机制则包括固定电价、分时电价、基于边际价格、基于博弈论和基于经验规则等方式。

冀北虚拟电厂是国内首个市场化运行虚拟电厂项目，平台实时接入并控制蓄热电采暖、工商业负荷、智能楼宇、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等资源，构建了1智能管控平台加N运营商加X用户的体系架构。平台聚合35家用户、156个可调节资源，总容量35.8万千瓦，调节能力20.4万千瓦。累计增发新能源电量3747万千瓦时，2022年已响应最大调节功率为154兆瓦，最大调节速率15.7兆瓦每分钟，占额定有功功率的4.4%。这些数据从聚合规模到实际响应效果，为国内虚拟电厂运营提供了可参照的样本。

Next Kraftwerke 是一家总部位于德国科隆的虚拟电厂运营商，提供虚拟电厂全套解决方案，聚合的资源包括沼气电厂、热电联产厂、水电、光伏、电池储能、电动汽车、工业负荷等。其聚合单元数量16769个，聚合容量13500兆瓦，交易电量15.1太瓦时，员工数量338人，年营业收入超过6亿欧元。Next Kraftwerke主要通过电力市场交易、提供辅助服务以及可控资源的优化调度与电网互动并获利。其业务包括为个人资产所有者及投资组合经理提供市场准入，活跃于欧洲七个TSO地区提供辅助服务，以及通过VPP优化分布式资源的生产。

课件列出两个共享储能示范项目。山东某共享储能项目时间为2022年，规模100MW每200MWh，类型为磷酸铁锂电池，特色是通过参与电力现货交易、储能容量租赁收益、现货市场容量补偿电价获利。青海海西共享储能项目时间为2019年，规模32MW每64MWh，类型为可再生能源加磷酸铁锂电池，特色是通过双边交易、市场竞价交易、电网调度。两个项目在规模上相差约三倍，获利路径也各有侧重，反映了不同资源禀赋和市场环境下共享储能的差异化运营策略。