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面向新型电力系统的虚拟电厂商业模式及盈

利能力影响因素研究

作者：娄晓丹孙艳玲卓会丹王迎亚马宏伟

来源：《消费电子》2024年第01期

【关键词】虚拟电厂；新型电力系统；分布式资源；商业模式；盈利能力；电价机制

2020年9月，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，中国宣布了“3060”碳达峰碳中和目

标。2021年3月，提请审议的政府工作报告提出，构建以新能源为主体的新型电力系统，建

设绿色低碳安全高效的能源体系。随着新型电力系统稳步发展，新能源种类和利用方式层出不

穷，分布式能源（distributedenergyresource，DER）以其灵活、绿色、经济等优点，在全球范

围内得到了广泛的应用与普及，并且可再生能源在电网中的渗透率也在逐渐提高。目前，以分

布式风电、光伏、储能和电动汽车充电桩和换电站等为代表的分布式能源在电网中的比重不断

增加，分布式能源具有清洁、低碳、高效等显著优势，然而，大规模的DER接入和灵活交易

需求对电力系统提出了新的要求。

首先，数量众多的小容量布式能源极不均匀地分散在电力系统中，使得其管理困难且接入

电力系统成本较高，对系统的运行造成较大影响。其次，不可控分布式能源的发电不稳定性和

发电间歇性给电网的安全可靠运行带来了电压电流不稳定等因素。最后，分布式能源的管理方

式以及电力市场容量的限制对分布式能源的大规模并网有一定的限制。为对分布式能源进行有

效利用，并使其与常规电力场更好地进行交互和协调，将各类分布式能源聚集成一个整体并参

加到电力系统的调度中，是一种可以有效地解决这一问题的方法。在此背景下，虚拟电厂

（virtualpowerplant）引入了一种创新的分布式资源管理理念，极大地解决了分布式能源的接

入安全稳定性、融入市场等问题。

（一）虚拟电厂概念

虚拟电厂通过创新的通信、控制、预测技术，并运用软件系统打造一个虚拟聚合体，实现

对分散电源、多元化负荷等海量分布式资源的整合、优化、协调、控制，同时也可以接受电网

调度，参与电力市场交易等行为。

（二）虚拟电厂的功能

虚拟电厂根据其对外特征也具备不同的功能，电源型虚拟电厂具备销售电能的功能，可根

据实际需求参与电力交易市场和辅助服务市场。负荷型虚拟电厂可以参与调峰调频等辅助服务

市场，能够按需调节负荷功率。储能型虚拟电厂既可以参与调峰调频备用等辅助服务市场

[1]，也可以释放电能参与现货交易等。虚拟电厂可以灵活调度，根据需求作为正电源或负电

源配合电网削峰填谷，解决电力供需不平衡等问题，提升配电网稳定性，提高风光等清洁能源

消纳率，极大地推动城市绿色能源转型。

（一）需求响应、削峰填谷

目前最主要的商业模式是通过虚拟电厂进行需求响应，帮助电网削峰填谷，并获得政策补

贴[2]。当前大多数情况下为邀约型，即接受政府或者电力调度机构发出的邀约，根据指令进

行负荷调节。而且，虚拟电厂相比传统火电厂在实现电网削峰填谷功能方面更经济，响应速度

更快，建设成本相对较低，投入资金少且效果显著。表1为虚拟电厂的发展阶段。表2为传统

能源发电与虚拟电厂的投资成本对比。

（二）参与电力交易

參与电力市场交易的主要是虚拟电厂所聚合协调的大量发电侧资源，电力市场交易分为现

货交易和中长期交易，虚拟电厂主要通过内部成本价格和市场结算价格的差距来实现盈利。不

过，目前受限于电力市场改革进展相对较慢，现货交易的开展仅仅局限于少部分试点地区，未

来电力市场化改革逐步推进，虚拟电厂在电力交易方面的活动会逐步增加，获取的收益也会有

较大提升。虚拟电厂参与电力交易的业务场景如表3。

（一）电价机制改革

电价是影响虚拟电厂收益高低的重要影响因素之一。进一步拉大峰时电价和谷时电价的差

距，用户选择辅助服务的意愿就越大，也更积极参与需求响应以获取激励。峰时电价越高，客

户选择智能有序服务的需求就越大[3]。同时虚拟电厂参与电力市场现货交易的经济效益越

好。所以，需进一步推进电价机制改革，提升虚拟电厂盈利能力。

由于电能不能大量存储等因素，电力供需需要保持动态平衡，考虑不同时间段所需要的电

量有所差异，供电成本有较大区别。分时电价机制可以有效协调引导用户白天高峰期少用电、

夜间低谷期多用电。据统计，目前我国已有29个省份逐步推进分时电价机制。国家发展改革

委有关负责人表示，当前我国风电、光伏等新能源装机容量急剧增长，用电负荷也有较强规律

性，冬季、夏季呈现用电“