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根據(jù)上海交大艾芊教授的著作《虛擬電廠——能源互聯(lián)網(wǎng)的終極組態(tài)》，虛擬電廠源自1997年Awerbuch博士對虛擬公共設置的定義，目的是將多種分布式能源聚合在一起，實現(xiàn)其整體出力的穩(wěn)定性，為電網(wǎng)提供高效的電能。

彼時，多國電力市場改革方興未艾，打破垂直一體化壟斷格局、引入更多市場主體、建立競爭的市場機制是各國電改追求的共同目標。在這個大背景下，分布式能源作為受鼓勵對象，成為市場的寵兒，取得了長足的發(fā)展。截止2010年，美國已有分布式能源站6000多座，總裝機9200多萬千瓦，發(fā)電量占比14%[1]。

分布式發(fā)電可以實現(xiàn)局部的供需平衡，減少輸配損耗、提高能源利用率，具有很多優(yōu)點。但同時，其規(guī)模小、分布廣、種類多的特點也給電網(wǎng)調度和穩(wěn)定運行帶來了一定的困擾。

虛擬電廠作為解決這一問題的有效手段，順理成章的受到了各方的重視。自2001年起歐洲各國就開始開展以集成中小型分布式發(fā)電單元為主要目標的虛擬發(fā)電廠研究項目，參與的國家包括德國、英國、西班牙、法國、丹麥等?，F(xiàn)已實施的虛擬電廠項目包括：德國卡塞爾大學太陽能供應技術研究所的試點項目、歐盟虛擬燃料電池電廠項目、歐盟FENIX項目等[2]。

現(xiàn)在的情況相比以前，又有了很大的不同，能源結構調整、可再生能源消納、減排壓力成為世界范圍的新問題、大課題。分布式電源形式也從當時的熱電聯(lián)產為主向以風電、光伏為代表的可再生能源轉變。同時，儲能、可控負荷、電動汽車也以“產消者”的新角色進入了電力市場，成為不可忽視的市場主體。新形勢下的新問題，給電力系統(tǒng)調度和交易帶來了新挑戰(zhàn)，虛擬電廠必將發(fā)揮更大的作用。

本文以德國Next Kraftwerke公司為例，介紹虛擬電廠是如何實現(xiàn)各方共贏的。

Next Kraftwerke是德國一家大型的虛擬電廠運營商，同時也是歐洲電力交易市場(EPEX)認證的能源交易商，參與能源的現(xiàn)貨市場交易。除了虛擬電廠相關的一切業(yè)務，從技術，電力交易，電力銷售，用戶結算等，同時也可以為其他能源運營商提供虛擬電廠的運營服務。

截止2018年，NextKraftwerke管理了6854個客戶資產，容量超過5987MW。Next Kraftwerke管理的單個客戶資源平均只有0.87MW，單個資源規(guī)模偏小且零散，調度和交易難度大、成本高，很難通過市場交易獲利。

Next Kraftwerke公司通過其高超的資源聚合能力和創(chuàng)新的商業(yè)模式，創(chuàng)造了驚人的發(fā)展速度和優(yōu)異的經營業(yè)績。2009年才成立的Next Kraftwerke公司目前員工總數(shù)149人，實現(xiàn)銷售收入3.82億歐元，人均256萬，交易電量140GWh。其主要盈利模式有如下幾個：

1.將風電、光伏等零或低邊際成本的發(fā)電資源參與電力市場交易；

2. 利用每15minー次，每天96次的電力市場價格波動，虛擬電廠調節(jié)分布式電源出力、需求響應，實現(xiàn)低谷用電、高峰售電，獲取最大利潤；

3. 利用微燃機、生物質發(fā)電等啟動速度快、出力靈活的特點，參與電網(wǎng)的輔助服務，獲取收益。

盈利途徑背后是Next Kraftwerke的資源聚合能力，不同的客戶資源各有其特點，虛擬電廠通過市場、技術手段并用，查缺補漏、優(yōu)勢互補，既包含“量”上的整合，更具有“質”上的提升，實現(xiàn)了分布式資源擁有方、虛擬電廠運營方甚至電網(wǎng)方的各方利益共贏。

比如，風電、光伏等可再生能源，由于采用逆變器輸出形式，缺乏足夠的慣量，具有間歇性的固有屬性，呈現(xiàn)出波動、不可控的外部特性。盡管發(fā)電邊際成本低，但單獨參與電能量市場，尤其是合約市場，存在一定的難度。分布式燃機、生物質等同步發(fā)電機輸出形式的發(fā)電資源，與大電網(wǎng)友好、兼容，具有靈活、可調的優(yōu)勢。但與大機組相比，邊際成本偏高，在電力市場中先天不足。虛擬電廠可以實現(xiàn)兩種發(fā)電資源的整合，揚長避短，能以較大的競爭優(yōu)勢參與電力市場，獲取最大收益。

再比如，虛擬電廠通過聚合資源，量變上升為質變，以聚合后資源參與電能量市場和輔助服務市場，提高議價能力，在獲取最大收益的同時為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行貢獻力量。目前 ，Next Kraftwerke公司占據(jù)了德國二次調頻市場10%的份額。

上圖為Next Kraftwerke公司高峰負荷的調控曲線[3]，通過虛擬電廠技術，實現(xiàn)了供需平衡。現(xiàn)在，中國正在進行新一輪電改，電力市場也在緊鑼密鼓建設過程中。老問題疊加新問題，加上根深蒂固的壟斷、計劃思維模式，給中國的電改之路帶來了太多的難度和不確定性?；蛟S，虛擬電廠會在未來發(fā)揮重要作用，為電力系統(tǒng)的安全運行和電力市場的高效運營保駕護航。