北极星智能电网在线讯:最近虚拟电厂的热度较高，有朋友希望我写点这方面的文章，那就做个命题小作文，仅供参考，请多指正。
（来源：鱼眼看电改 作者：俞庆）
虚拟电厂并非新鲜事物
找了个不算权威的“搜狗百科”，发现虚拟电厂是1997年就有的概念。
电网企业最初的大用户电能计量系统，叫做“大用户负荷控制平台”，对应的“负控终端”，本身就带有负荷控制的功能设计，大概是2000年前后的事情。
说个题外话：那时候为了搞无线负控，在移动通信网络不支持的条件下，采用的是230Mhz的数传电台作为通信手段，电网对电力移动通信专网的执念由此诞生。
2006年左右，Smart Grid概念出世，虚拟电厂也是作为Smart Grid的负荷侧要素之一，包括了DR需求响应和ADR自动需求响应（Auto Demand Response）。
有专门的组织去做行业标准化的工作，比如IEC62939智能电网用户界面，以及OpenADR（开放ADR组织）等。
虚拟电厂为何如今成为关注点
国内虚拟电厂至今才开始热起来，这与中国电力行业的发展阶段有关。2006年前后，Smart Grid概念在欧美的主要方向之一，是低压配网及负荷侧的创新，这与欧美电力行业早已过了输电和配电领域建设高峰，电网侧业务趋于饱和有关。
而中国的Smart Grid，在当时要解决电网卡脖子的问题，所以侧重于电网建设，尤其是输电网建设，因此走特高压路线，整个行业对中低压配网及负荷侧关注度较低。
而如今，虽然特高压在绿色电力的时代，依然是电网建设的主要方向之一，但是由于可再生能源的波动性、间歇性问题，倒逼行业关注负荷侧资源的协调响应，才牵扯出对虚拟电厂的广泛关注。
虚拟电厂的三代论
从国外的实践来看，虚拟电厂技术已经发展了三代：
（资料来源：Bosch博世集团）
第一代虚拟电厂，以分布式电源（或者是单一资源类型）的集中式汇聚与协调为核心，基于传统的工业自动化SCADA架构，主要面向电网内部服务。
第二代虚拟电厂，以源荷聚集（两类资源）协调为核心，增加了负荷侧资源汇聚功能，还是传统的SCADA架构，除了为电网运营商服务，也参与到市场化的交易中（比如现货市场、辅助服务市场等）。
第三代虚拟电厂，是多元资源的广泛聚集，只要有调节能力的负荷侧资源都可纳入，探索形成新的商业模式，采用新的数字化模型（61850/62939），以新的数字化架构（云-边-端协调）去实现，形成非常复杂的协作生态，甚至增加区块链、DAO等新的技术要素。
虚拟电厂在中国
从中国的虚拟电厂实践来看，大多数虚拟电厂还是第一代水平，少数项目部分具备第二代的特征，但远未成熟。
虚拟电厂作为电力行业的一项技术产品，其发展受制于电力行业的开放度、市场化水平、专业化程度、以及数字化水平。
说得更直白一点，产业链的成熟度决定了虚拟电厂的发展空间。
当前中国电力行业的产业结构，在发电侧属于寡头垄断（少数发电集团之间的博弈），在电网侧属于自然垄断（全国两张网），在负荷侧几乎没有成熟的服务商和市场环境。
在这样的产业链结构中，虚拟电厂很难找到合适的生存土壤，离成熟尚远。
在成熟的电力市场中，产业链各环节相对清晰，专业界限较为明确，每个环节相对都有成熟的商业模式，并且在自然垄断环节之外的各环节，形成较为充分的市场竞争，客户的市场意识也较高。逐步出现了独立于输电、配电和交易环节的“资源聚合商”角色，这是虚拟电厂的主要应用对象。
（资料来源：Bosch博世集团）
虚拟电厂的逻辑本质
第三代虚拟电厂的技术逻辑本质，在于汇聚一切可以调节的负荷侧资源，以数字化手段形成资源池，并进行市场化变现。
第三代虚拟电厂最主要的创新，在于突破了“负荷”或者“光伏”这类单一资源聚集，把各种资源形式，比如三联供、储能、电动车V2G、小型热电联产、蓄热蓄冷装置等各种资源都进行聚合。
每个资源在时间上都可能具备负荷的上下调节能力，形成一个“阴影面积”，虚拟电厂就是把所有的阴影面积叠加，汇聚成一个巨大的阴影面积池，即资源池。
（资料来源：Bosch博世集团）
虚拟电厂在需求响应领域的变现
虚拟电厂本质上是一种技术产品，这个产品需要形成可行的商业模式，从目前来看，围绕需求响应的变现是大家关注的重点。
但是需求响应的变现空间到底有多大，谁是付费方，这个问题又牵扯出电力体制改革的很多深层次问题，直接影响虚拟电厂的未来发展。
需求响应的商业本质是：以KW为单位的电力资源，在时间上的稀缺性问题。
我们以某省级电网的年度负荷曲线为例：
某一负荷值的年持续时间（概率），决定了它的稀缺性价值，大致可以分三档：
1、该省电网的3%最尖峰负荷，年持续时间约10多小时。这是最稀缺的电力资源，如果电网要为这3%尖峰负荷去配置增量容量，需要巨大的投资。那么一旦这3%的尖峰负荷出现，过去电网会采取“有序用电”方案，现在以“电网级虚拟电厂”的方式进行建设，并且补贴给用户。
最稀缺的电力资源，如果进入市场必然是最丰厚的回报，这块资源电网自行掌握，相关投资作为电网安全稳定的成本，进入输配电价。
2、3%~8%的尖峰负荷，年持续时间大约几十小时。这部分资源，有两种变现方式，其一是少部分省份进入辅助服务市场，以市场化方式采购，但是辅助服务市场是批发侧市场，玩家都是大体量，交易门槛较高，中小型负荷集成商很难进入。其二是大部分省份目前采用非市场化的“政策性需求响应”，以事件的方式，或者是直调资源补偿的方式。从目前看，每年执行的次数较少，且价格非市场形成，无法对参与者构成足够的刺激，负荷集成商能保本就算不错。
3、8%以下的这部分，年持续时间在几十~几百小时。这部分资源，有赖于电力现货的价格信号，售电公司以偏差成本控制的方式进行响应，目前市场化水平也较低，要看后续现货市场的成熟度提升。
所以就变现的空间和模式上看，由于中国电力市场正处于转轨过程中，双轨制运行对虚拟电厂的发展制约较大，且涉及到多方面的改革推进，至少在短期内，虚拟电厂在需求响应这个商业模式里，并不可能出现国外成熟电力市场那样的高回报空间。
当然，虚拟电厂的商业模式，不仅仅是在需求响应，还有别的很多场景，这里不过多展开。
虚拟电厂在中国，更深层次的问题
不管虚拟电厂在一些能源创业者口中，被说成是多么有前途的技术，其在中国电力行业的实践，还需要解决更深层次的问题。
我曾经问过某电网自建的虚拟电厂平台运营方：你们接入了多少多少的场站，签订了多少多少合同，也汇聚了多少多少MW的负荷，那么真正需要执行响应的时候，客户的参与率到底是多少？第二年、第三年的参与率变化是怎么样？
他的回答是：低到不好意思说。
个人认为这里包含了两方面的问题：
1、电力用户的市场化意识和使用习惯培育问题
大多数企业并不具备负荷管理能力，在现有的电价体系下，也很难真正意识到负荷的时间价值。而且对企业来说，用电是刚需，这个刚需到底有多刚，企业为了错避峰运行，需要如何调整负荷，这个调整对企业的代价有多大，这个代价是不是有足够的激励补偿？
这些问题还需要不断的回答和探索，至少目前的价格机制是无法做到充分激励的，这也是虚拟电厂起不来的原因之一。
2、缺乏专业运营能力与企业信任度
目前的虚拟电厂主要是三类建设方，一是电网以项目建设的方式自己投资运营，投资规模大，客户数量多，但是缺乏深层次互动；二是少量创业团队进行建设，但是这个业务本身缺乏盈利能力，需要靠别的业务去弥补，所以更多的是2VC的故事性；三是发电企业以试点、科技项目等形式建设，多数并不具备商业化持续运营的可能性。
虚拟电厂即使最基础的负荷管理和负荷运营，也需要了解负荷背后的特性，电力的最终消费者不是人，而是各类负荷设备，实现电能量与其他能源形式的转换，目前的虚拟电厂建设方，并不会太关注电力最终消费者——负荷的背后使用需求。
如果说需求响应的量是Know What（需要削减或者增加多少个kW），虚拟电厂在现有的技术条件下，可以做到Know How（在不影响企业正常生产经营的情况下，如何削减），但是很少人会去关注Know Why（为什么企业要削减，削减的好处怎么获得，企业动力在哪，企业为什么相信你能最好的做这件事）。
所以才有了实际的响应率较低的现状。
其本质是：虚拟电厂是一种负荷侧的管理技术，管理方（虚拟电厂运营商或者负荷集成商）和被管理方（企业）之间，需要在负荷管理、交易结构与利益结构、深层次的能源运营服务能力等方面，建立充分的企业互信，运营方需要展示真正的价值管理和创造能力。
这些都不是简单的虚拟电厂技术能解决的问题，其核心在于：中国缺乏真正负荷的运营商，能以专业的第三方能力，帮助企业提升较低的能源管理水平和负荷管理能力。
说到底还是电力产业链过去长期的计划经济模式，导致产业成熟度低、市场化水平低、客户市场意识低的问题。
当然，正因为低，所以才有机会，谁能真正服务好客户，真正占据客户的心智，为客户创造当下的价值，谁才能做好未来虚拟电厂的技术、业务和客户资源积累，而不是在当下装一堆控制器，然后搞个云平台去拉估值，讲故事。
期待中国电力市场的不断成熟，电力体制改革的推进，让虚拟电厂有更光明的未来！
非常感谢博世（中国）投资有限公司的王建国先生对本文做出的大量贡献。
