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作为数字技术在电力系统中的应用,虚拟电厂不仅促进了科技创新,还支撑了能源产业发展。预计到2025年和2030年,虚拟电厂的市场规模将分别达到1300亿元和1800亿元,显示出巨大的发展潜力。虚拟电厂作为新型电源协调管理系统,利用先进信息通信技术优化电力资源配置,通过优化供需平衡、增强可再生能源的系统整合,提升电力系统的可靠性和经济效益,对推动实现碳达峰碳中和目标和能源绿色竞争力具有重要作用。
不过,当前我国虚拟电厂发展仍面临多重挑战。
一是执行标准缺失。虚拟电厂需要聚合分布式资源,涉及上中下游多方参与主体与巨量信息交互,并伴随网络安全挑战。随着未来应用场景、电网形态日趋丰富,虚拟电厂在聚合分布式资源、保证网络安全方面面临困难,亟需制定明确的数据通信和交互标准。
二是数字化基础薄弱,平台聚合能力不足。我国虚拟电厂的资源侧数字化程度尚不能完全满足当前需求,导致虚拟电厂的平台聚合能力不足。在数据监测与感知层面,因数据采集与通信系统的缺乏导致数据孤岛现象普遍存在;在数据分析及预测层面,技术不足削弱了资源配置的效率及准确性;在执行调度与市场交易层面,面临着海量资源的即时连接以及不同网络层级间的通讯稳定性、安全性等问题。
三是市场机制有待进一步成熟。虚拟电厂的商业模式主要依赖辅助服务市场、需求响应市场和电力现货市场,但目前我国电力市场交易机制尚未完全成熟。主要表现为:邀约型发展模式具有偶发性和随机性,缺乏自主的盈利和激励机制;目前仅能通过需求响应得到补贴,企业没有其他获利途径;社会资本投入不足,限制了虚拟电厂的发展和投资潜力。
为进一步推动虚拟电厂发展,建议从以下几方面发力:一是明确政策规划与产业格局,由市场主导行业标准制定。建议明确虚拟电厂的政策框架和产业定位,制定全面的资源准入、并网和调度等行业标准,确保市场结构的稳定和各参与方权责明确。同时,建立统一兼容的数据通讯标准,消除通讯壁垒并降低异构网络互联的安全风险;制定虚拟电厂参与电力市场交易和辅助服务市场的执行与认定标准,为虚拟电厂的盈利模式和市场操作提供清晰的规范依据,推动其商业化进程。
二是加强核心技术创新,推动数字能源转型。为推动虚拟电厂技术的发展和数字能源转型,首先需加强出力及负荷预测、精准决策调度、自动分配执行以及精确计量等核心技术的研发,包括深入分析市场需求,明确应用场景,充分利用云计算、大数据、物联网、人工智能、5G等前沿技术。同时,建议企业作为技术攻关主力军,与高等院校和科研机构合作,加速智能算法和相关技术的研究及市场应用,积极争取政策和资金支持,加速技术成果的市场转化进程。
三是协同市场化改革,探索商业化路径。虚拟电厂在成本控制方面具有显著优势,调节电力系统的峰值负荷成本仅为火电的1/5。为将成本优势转化为商业价值,必须建立健全资源定价、利益分配和市场交易机制。为实现这一目标,首先,要明确虚拟电厂在电力市场中的角色,鼓励其与传统能源良性竞争;其次,要建立需求响应、辅助服务和现货交易的价格机制,建立明确的市场准入门槛和价格体系;再次,要出台面向需求响应、辅助服务和现货交易领域的政策条款,细化出清边界及交易规则。最后,要制定细化的交易规则,通过地方试点推广到全国,逐步形成统一的虚拟电厂市场交易体系,促进其在国内市场的广泛应用和深入发展。
四是立足国内现状,借鉴国外经验。当前,我国虚拟电厂多为示范性项目,主要以需求响应参与调度,商业模式处于初级探索阶段。欧洲、北美等地区和日本等国家的虚拟电厂在市场运营模式上已较为成熟。为加速我国虚拟电厂的发展,可合理借鉴国际经验。例如,在资源整合与优化层面,学习如何有效整合分布式能源、储能和可调节负荷等资源,实现资源优化配置和高效利用;探索商业模式与市场机制,尤其是通过辅助服务和市场交易模式创新实现盈利;加强跨领域系统的建设和安全防护,优化跨行业能源利用并提升系统稳定性。
五是把握电力改革与新质生产力发展的双重机遇。新质生产力的发展需要技术突破创新及产业升级增质,电力改革需要突破诸多技术限制。虚拟电厂技术契合这一需求,将迎来双重发展机遇。虚拟电厂建设需优先考虑技术创新和行业人才培养,同时强化企业在创新体系中的地位,构建有利于创新的行业生态。制度创新是保障实施的关键,应专注于解决虚拟电厂发展过程中的障碍,完善利益分配机制,降低市场交易成本。此外,激发各类市场参与主体的内生动力至关重要,建议进一步加强国有企业在推动现代产业体系发展中的引领作用,以示范引领推动虚拟电厂快速发展。
(魏亿钢系北京航空航天大学经济管理学院副教授,金海涛系北京航空航天大学经济管理学院研究生)
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