作者 | 郭梓頔 田雪瑩 王進
近年來，虛擬電廠成了熱點議題。
各地紛紛出臺相關鼓勵政策，相關主體爭相申請試點，各類示范項目前赴后繼。
然而，我們還沒有找到虛擬電廠可大面積復制推廣，并讓參與各方共贏的商業(yè)模式。問題出在哪里？是技術實力不夠？商業(yè)模式不力？體制機制不順？法律法規(guī)缺失？中國國情不同？還是生存土壤貧瘠？
在電力市場化國家，虛擬電廠遍地開花，僅歐盟就有二三千家虛擬電廠企業(yè)活躍在電力市場，在現貨市場表現卓越。平均而言，每個配網企業(yè)經營范圍都有數家虛擬電廠在服務，并經常性地跨配網營業(yè)區(qū)經營，不但社會效益明顯，經濟效益也不言而喻。
隨著互聯網技術日益發(fā)展，過去十多年來，虛擬電廠如雨后春筍逐步孵化成電力市場上成熟的商業(yè)模式，為調節(jié)高尖峰負荷、電力實時平衡、疏解線路擁塞、新能源并網消納、儲能合理使用、降低電力基礎設施投資、電力行業(yè)降本增效等立下汗馬功勞。
如果虛擬電廠模式難以推廣，這是否意味著：
高尖峰負荷調節(jié)越來越難，成本越來越高，有序供電將越來越頻繁？
全國范圍內電力實時平衡難以解決，窩電與缺電并存現象越來越多？
電力各類通道堵塞現象越來越嚴重，電量增加更依賴輸配通道建設？
新能源并網消納越來越難，新能源電力越棄越多，出現新能源天花板？
儲能普遍盈利的商業(yè)模式難以成型，儲能資源難以合理化高效使用？
電力基礎設施越投越多，依然無法保障氣候異常等情況下的電力安全？
電力行業(yè)降本增效越來越難，電力成本越來越高，安全風險越來越大？
那么，中國推進虛擬電廠的難點究竟在哪里？
一、虛擬產業(yè)是如何乘勢而起的？
虛擬產業(yè)的興起得益于互聯網信息技術。
互聯網信息技術可以準確定位時空，可以集聚海量數據并瞬間進行分類和處理，幫助各參與者做出決策，并完成信息傳輸、交換和系列性交易。
互聯網將世界各地的終端、局域網根據標準的網絡協議串聯起來，形成一個龐大的虛擬的網絡系統(tǒng)，它似一張?zhí)炀W，籠罩在地球上空。在這張網中，數字信號跟隨波傳輸。得益于光波的高速，身處世界各個角落的人們幾乎可以在同一時間點進行實時的交流、交換和交易。
互聯網技術越發(fā)精準度地定位時空，強大的計算能力帶來極大便利，需求得到快速響應，供給精準對接，實現同樣的交易，花費時間和精力更少，效果更好，交易成本大大降低。
互聯網技術早已滲透進傳統(tǒng)領域的各行各業(yè)，并大大改造了各行各業(yè)的作業(yè)流程，傳統(tǒng)商業(yè)模式都在發(fā)生互聯網革命，新模式、新生態(tài)已經或者正在形成。
如今，不僅第三產業(yè)，如財金服務、批發(fā)零售、交通運輸、教育培訓、觀光旅游、婚戀服務、餐飲娛樂、文化體育、社區(qū)管理等，而且第一產業(yè)的大農業(yè)和第二產業(yè)的大工業(yè)，也因為互聯網革命，其生產、運營、營銷、管理等經營模式發(fā)生了深刻變化。
其中，對各行各業(yè)影響最深的莫過于社會經濟的交流、交換和交易，互聯網技術讓交流、交換和交易的成本無下限降低，邊際成本接近于零。
過去二十多年來，互聯網技術在各行各業(yè)得以廣泛應用，發(fā)達國家與中國都先后誕生了一大批世界性的企業(yè)，互聯網技術和設備方面如華為，商品交易方面如淘寶、京東、拼多多等，觀光旅游方面如去哪兒、攜程、藝龍等，餐飲娛樂方面如美團等，婚戀服務有各種各樣的約會網，交通運輸方面有滴滴、美團、貨拉拉等。人工智能（AI）技術的興起并與互聯網技術疊加，讓流程、交流、交換和交易更加簡捷和方便。
我們最能感同身受的是滴滴、美團、Uber等虛擬出租車企業(yè)的出現，徹底解決了原有模式下，特別是交通高峰期及惡劣天氣下“人找不到車，車接不到人”的難題，革命性地解決了各種情況下的出行方便。盡管如此，虛擬出租車出現初期，有關機構在相當長時間內將其定為非法經營，并聯合執(zhí)法給予惡性處罰。
與虛擬出租車極其相似的是虛擬電廠。
二、虛擬電廠類似虛擬出租車嗎？
在沒有互聯網的年代，乘客打車、司機接客靠的是運氣，運營資質掌握在有關部門手中，分配給了為數不多的出租車公司。夾縫生存的黑車安全性極低，隨時面臨被舉報和被處罰的風險。出行需求和資源無法快速精準對接，出租車行業(yè)寡頭經營，行業(yè)整體服務水平落后，出行需求始終處于惡性循環(huán)的窠臼中，特別在交通高峰期和天氣異常情況下，出行成為城市，尤其是大城市的噩夢。
如今，用車需求比以往多出數倍，打車出行甚至成為部分人群的通勤首選，而我們卻很難再看到乘客在馬路邊招手打車的景象。
在滴滴、Uber等打車軟件的系統(tǒng)中，乘客、司機、車輛、出行需求被高效、實時、緊密地聯系在一起。行程的時間、地點、車型、價格等要素已知，平臺將需求方與資源方精準匹配，快速計算出最優(yōu)路徑。
（一）產生背景相似
大量靈活資源出現，供需可以優(yōu)化配置
虛擬出租車的興起得益于中國民用汽車保有量巨大。在原有營運體制下，這些車輛的利用率十分有限，若能將這些靈活車輛調配起來，道路的運營能力將大幅提升，也將帶動一大批勞動力兼職和再就業(yè)。
電力系統(tǒng)也存在類似情況。大量新能源和各類儲能涌現，特別是分布式能源星羅密布，這些分散的、靈活的、可調配的電力資源以及一些可調節(jié)的負荷，如若運用得當，將擴大可再生能源消納空間，助力電力系統(tǒng)安全、提質和增效，加快脫碳減排進程。
原有模式局限性明顯，新模式下利益重新調整
原有模式下，出租車行業(yè)寡頭經營，出租車企業(yè)老板，無論國有還是民營，賺到缽滿盆滿，行業(yè)服務質量和效果被投訴多年，卻難以改善。有關部門與出租車企業(yè)形成利益共同體，一牌（出租車牌及出租企業(yè)牌照）難求。
滴滴、Uber等跨界進來后，服務質量和態(tài)度大大提高，行業(yè)開始形成競爭格局，價格隨行就市，原有出租車公司利益嚴重受損，每輛車收入大減。寡頭壟斷利益被切割，難怪有關部門聯合將虛擬出租車定為非法經營，欲抓之、罰之、除之而后快。然而，在發(fā)達經濟體，Uber盛行，并被定義為創(chuàng)新模式，發(fā)展如火如荼，寡頭經營終拗不過大勢所趨，才有了今天出行的方便、經濟和體驗。
現有電力模式下，峰谷時段、電價和輸配定價等由有關部門統(tǒng)一制定和調整，電源側和負荷側都由電網企業(yè)統(tǒng)一調配，一體化輸配由電網企業(yè)全資擁有并統(tǒng)一經營，雖然電力交易模式像模像樣，但電力市場仍在夾縫中尋找廣闊的空間。
如果虛擬出租車企業(yè)無法調度、無法定價、并且要支付有關部門各種使用費，虛擬出租車休矣；如果虛擬出租車經營只能交由有關部門發(fā)起、指定、或原有出租車企業(yè)，原有寡頭壟斷將變成新模式下寡頭繼續(xù)壟斷，效果自然大打折扣。
虛擬電廠企業(yè)能否自我調配或者調配機構能否無差別、無成本、無障礙執(zhí)行，能否自行報價、定價，能否自由交易，能否只支付電力通過的微網或配網相關成本？如果不能，虛擬電廠休矣；如果虛擬電廠經營主體由有關部門指定，或者是電網企業(yè)、調度機構，或者是當地寡頭發(fā)電企業(yè)，虛擬電廠效果也將大打折扣。
（二）架構機制相似
（三）作用范圍相似
通常資源調配的距離越近，效益越好，結果越接近最優(yōu)。
打車出行時，平臺會根據用車需求就近分配車輛，不僅縮減了司機承接訂單的隱形成本，也最小化乘客等待服務的時間。
類似，虛擬電廠中電源側到負荷側有線距離越短，造成網絡擁堵概率越小，成本就越低。虛擬電廠總是先滿足小范圍內的微平衡，小范圍內難以平衡的電力才會就近交易、就近輸送，按照遠近原則優(yōu)化配置。
（四）目標價值相似
虛擬出租車實現了“讓出行不再困難”，讓私家車閑置車還能順便賺錢，特別能緩解高峰期和尖峰期的交通問題，消費者剩余與服務商剩余大增，社會福利一舉兩得。
虛擬電廠實現了“讓用電不再困難”、讓“賣電更容易還能盈利”，解決了隨意的“拉閘限電”和有意的“有序供電”問題，特別能緩解高峰期和尖峰期的用電難題；也讓各種窩電，如棄風、棄光、棄水和棄儲等，難以發(fā)生；消費者剩余與生產商、服務商剩余大增，電力市場社會福利延展到全社會福利，經濟發(fā)展與人民生活都大受裨益。
（五）二者亦有差異
隨著電力市場化推進，虛擬電廠的價值才逐步被認識。
配比現有電力體制下電力市場化推進，中國虛擬電廠的發(fā)展尚處于早期。行業(yè)專家仍在研究和探索，在現有法律法規(guī)和體制機制下，能否發(fā)展出一個成熟的、共贏的虛擬電廠模式？相比較，虛擬出租車從早期“非法”的多元競爭，需突破當時的法律法規(guī)圍剿及體制機制障礙，到行業(yè)兼并重組后的寡頭壟斷，又到了多元化的良性競爭階段。
另外，虛擬出租車追求的是動態(tài)平衡，允許一定的時間差。受多重因素影響，如平臺技術、可用司機和車輛數量、訂單密度、交通狀況等，其需求響應速度通常以分鐘為單位。而虛擬電廠對需求響應，追求實時平衡，必要時可達秒級。
三、虛擬電廠如何在歐盟成長的？
在電力市場化國家，特別是發(fā)達國家體如歐盟，經過十多年的發(fā)展，虛擬電廠各要素資源不斷增加，技術日新月異，功能逐步增強，在電力市場發(fā)揮越來越重要的作用，而且虛擬電廠企業(yè)總體都有不錯的盈利和回報（參見《電力大戰(zhàn)⑩：新能發(fā)展瓶頸，如何有效突破？》。
歐盟電力市場中虛擬電廠的成功經驗，大致可以歸納為以下幾個方面：
（一）法律基礎
經過若干輪的討論、修改和立法，歐盟通過了電力能源行業(yè)著名的基本法，即《第三組能源法案》（the third energy package），以建立一個“三公”（及公平、公正和公開）的高效、競爭的電力能源市場（參見《電力大戰(zhàn)⑤：歐洲分拆制度，“三公”市場之核心？》）。
《第三組能源法案》主要包括五個方面，即分拆（unbundling）、獨立監(jiān)管（independent regulators）、 各國能源監(jiān)管合作機構（ACER）、跨境合作（cross-border cooperation）以及“三公”零售市場 （open and fair retail markets）。
其中，核心和基礎就是分拆（unbundling）制度。
根據《第三組能源法案》，各國根據自己的國情，修訂各國電力能源行業(yè)相應的法律法規(guī)，將TSO和DSO獨立于發(fā)電、交易和供應等其他電力市場主體，規(guī)模較小的DSO須為發(fā)售電設立完全的獨立賬戶。電力可以在電力批發(fā)和零售市場進行公平、公正和公開交易，平等競爭的市場環(huán)境促進各種模式的虛擬電廠蓬勃成長。
例如，德國《可再生能源法》鼓勵100kW以上的大中型規(guī)模的可再生能源接入虛擬電廠，大大增加了虛擬電廠的容量規(guī)模，增強了虛擬電廠平衡服務能力。由于直接銷售以及靈活性補貼條款，參與虛擬電廠的各類能源，特別是可再生能源，可以實現更多的收益。
另外，相關的法令法規(guī)也要求TSO及DSO在采購輔助服務時，對虛擬電廠及需求側響應的電力聚合商不得有任何歧視，為虛擬電廠發(fā)展提供了更大的自由和空間。另外，虛擬電廠或電力聚合商可以將來自多個平衡基團的發(fā)電資源和靈活性捆綁在一起，活躍于電力批發(fā)和電力平衡市場，既降低交易成本，又擴大聚合規(guī)模，并提高盈利水平。
（二）體制機制
根據《第三組能源法案》及各國配套的電力能源法律法規(guī)，歐盟電力市場中，輸電、配電、發(fā)電、調度、電力交易所分開經營，并接受嚴格的分類監(jiān)管。輸電、配電企業(yè)多種所有制并存，輸配電核心資產可以由私營資本控制，也可以混合所有，甚至外資控股。
歐盟電力互聯的35個國家，發(fā)展水平差異較大、能源監(jiān)管不盡相同、TSO功能有所差別、DSO眾多而分散，需要在紛繁復雜、分散孤立的電力世界建立起一個安全可靠、公平競爭、高效運轉、持續(xù)創(chuàng)新的統(tǒng)一市場，其體制機制如何實現高效協調并有效監(jiān)管的（ 具體參見《電力大戰(zhàn)④：歐洲互聯模式，他山之石可??？》？
相鄰國家跨境輸電及其引發(fā)的電力安全需要多個TSO之間的協調，為此，設立了五個區(qū)域安全協調機構（Regional Security Coordinator，即RSC），根據市場規(guī)則進行溝通、協調和運作，并不需要各國政府出面。
歐盟委員會及其下屬能源部、歐洲能源監(jiān)管機構委員會（the Council of European Energy Regulators，即CEER）及能源監(jiān)管合作機構（Agency for cooperation of Energy Regulators，即ACER）等權責清楚、分工明確，監(jiān)管的重心是保護電力用戶權益、保障電力供應安全、提高市場運行效率、推動輸配技術進步、加快綠色轉型。
歐盟及各國監(jiān)管機構與被監(jiān)管主體之間杜絕負責人“旋轉門”，以避免損壞監(jiān)管的公正性。
法律框架下電力市場的監(jiān)管與協調機制是虛擬電廠發(fā)展的體制保證。
（三）市場體系
歐盟電力交易機構主要有期貨、日前現貨和日間現貨三類電力產品。
期貨交易可以延長到實際交割前二三年，主要用于對沖電價波動太大的風險。短期交易占據電力交易量的絕大部分，主要在歐洲電力交易所（EPEX）現貨市場進行。
短期交易包括日前市場和日間市場，日前市場要求在中午12:00前對次日給定的某一小時電量進行報價，一旦出價交易成功，發(fā)電商就應啟動發(fā)電，并在當日14:30前將發(fā)電計劃提交給對應的TSO。
日前市場導致的偏差可通過日間市場進行彌補。當前，15分鐘前的出價和1小時前的出價可以交易到交割前5分鐘。日間交易通過連續(xù)報價模式，交易系統(tǒng)自動匹配買家和賣家，完成交易。
虛擬電廠主要活躍在日前和日間市場。日間市場交割期短，偏好短時間內能迅速反應的靈活性電源，而虛擬電廠的靈活性電源恰好符合日間市場的偏好。除了滿足日間市場需求外，虛擬電廠還可以為TSO提供電力平衡服務，以解決電力系統(tǒng)可能的即時失衡及其導致的頻率偏差。
比較完善的電力市場體系為虛擬電廠提供大有作為的舞臺和空間。
（四）平衡單元
以德國為例，每個發(fā)電廠和電力用戶都會被分配到相應的平衡單元，由平衡基團管理人保證平衡單元內的總發(fā)電量及外購電量與用電量之間的動態(tài)平衡。每個管理人須以15分鐘為單位，準確預測單元內第二天的電力供求，并向相應的TSO提交各自的平衡計劃。TSO則根據各管理人的報告，負責調度區(qū)內電力供應和負荷之間的平衡，并每15分鐘為每個平衡單元進行一次清算。
2018年起，德國日間交易模式被普遍接受并成為歐洲跨境日間交易（XBID）模式和一套統(tǒng)一的歐洲跨區(qū)域日間市場體系。隨著歐盟各國可再生能源發(fā)電比例不斷增加，日間市場越顯重要，大大有助于平衡基團管理人更好地應對負荷變化和可再生能源發(fā)電量預測偏差。
虛擬電廠保障了高可再生能源比例電力系統(tǒng)的安全。一方面，虛擬電廠通過聚合各類分布式能源，根據電價波動調節(jié)電力供應和需求，在平衡市場為TSO提供平衡服務，大大提升了電力系統(tǒng)的靈活性，并支持可再生能源提供靈活性服務，有助于解決再調度及電網阻塞問題。另一方面，隨著可再生能源并網比例逐步提高，以小規(guī)模電源為主聚合的虛擬電廠也已啟動，可以顯著優(yōu)化中低壓電網的電力平衡。
虛擬電廠在提升可再生能源消納空間的同時，還降低了電力基礎設施投入成本。虛擬電廠為可再生能源在電力市場直接銷售打下堅實基礎，并通過提供靈活性服務，促進可再生能源更大規(guī)模更大比例的并網消納。同時，虛擬電廠的靈活性服務可以大大降低電力系統(tǒng)基礎設施投資，減少傳統(tǒng)發(fā)電機組的投入，避免由于用電峰值增加導致的電網擴容。而且，虛擬電廠還為分布式能源投資人穩(wěn)定投資回報預期，增加額外收入。
虛擬電廠與平衡基團互相促進，共同成長，相得益彰，可謂是電力市場的“孿生兄弟”。
大家比較關心的問題是：虛擬電廠熱潮能在中國落地嗎？虛擬電廠模式也能遍地開花，在中國走向發(fā)達嗎？
中國自2016年就已開始探索虛擬電廠，當前仍處于初級的邀約模式階段，裹足中艱難前行。至今，大多虛擬電廠由政府有關部門、電網企業(yè)、或調度機構牽頭組織，發(fā)出邀約信號，以負荷側調節(jié)為主，各種原因導致電源側、儲能側參與很少。
參考歐盟電力市場上虛擬電廠發(fā)展的經驗，對比虛擬電廠發(fā)展的外部環(huán)境，我們認為，以下問題需要進一步明確。
首先，中國需不需要一套支撐虛擬電廠落地并成長的法律體系？如歐盟的《第三組能源法案》及其衍生的歐盟及各國的法律法規(guī)體系。在中國現有電力能源相關法律框架下，各委辦部局及地方政府頒發(fā)的從各自管轄權益出發(fā)的各類政策，是否有相當的推動力？
其次，中國現有電力體制機制及其改革方向是否支持虛擬電廠模式的發(fā)展？連呼喊了若干年的“隔墻售電”都一直無法突破，需要打破所有“隔墻藩籬”的虛擬電廠又談何容易？
再次，中國現有并正在深化的電力市場改革，一直避而不談或避而少談小微市場、微網市場或配網內的市場，更沒有小微市場內的價格機制，反而大談特談大市場、跨區(qū)、跨省甚至跨境市場。微網、配網及新增配網大多是無源之網，沒有電源接入，供需二方即便“隔墻”也無法對接，虛擬電廠如何聚合，哪里有聚合、調配和潛在交易的對象？
最后，中國電力市場平衡和電力平衡市場中幾乎沒有平衡單元的概念，越過平衡單元，特別是最小微單元的平衡基團，卻在大談并鼓勵虛擬電廠，沒有賴以生長的土壤，虛擬電廠如何培育并茁壯成長？
在法律法規(guī)和體制機制尚不配套，甚至有抵觸的環(huán)境下，電力市場還處于改革突破的艱難中，小微市場建設還遠未啟動，更沒有出現所謂的平衡單元概念，虛擬電廠培育和成長確實缺乏賴以生存的適宜土壤。雖然虛擬電廠示范試點項目正如火如荼開展中，各地鼓勵政策相繼出臺，但成為電力市場中的成熟模式將異常艱難。
虛擬出租車已經成為近距離交通的主流之一，虛擬電廠是否能在電力現貨市場發(fā)揮主流作用，業(yè)界殷切期待。
全球經驗表明，在垂直一體化或輸配一體化的電力體制下，虛擬電廠只是美好的愿望，難以實質性落地。
（本文經作者授權發(fā)布，僅代表作者觀點。作者單位為國合洲際能源咨詢院。該機構專注于石油、天然氣、煤炭、電力、可再生能源及氣候變化等相關領域的深度研究、評估和咨詢。）