虚拟电厂行业主要上市公司：国电南瑞 ( 600406.SH ) ;特锐德 ( 300001.SZ ) ;国网信通 ( 600131.SH ) ;东方电子 ( 000682.SZ ) ;朗新科技 ( 300682.SZ ) ; 科陆电子 ( 002121.SZ ) ; 南网科技 ( 688248.SH ) ;恒实科技 ( 300513.SZ ) ;科远智慧 ( 002380.SZ ) ; 国能日新 ( 301162.SZ ) 等
本文核心指标：中国部分虚拟电厂建设时间线 ; 中、美、欧电力市场及虚拟电厂商业模式差异 ; 国内外虚拟电厂发展差异及原因 ; 国外虚拟电厂发展经验借鉴
中国虚拟电厂处于初级阶段
当前，国内虚拟电厂行业处于邀约型向市场型过渡的初级阶段。我国各省市试点的虚拟电厂以邀约型为主，其中以江苏、上海、广东等省市开展得比较好。同时，国网冀北虚拟电厂发展相对成熟，朝市场型方向发展。整体来看，国内虚拟电厂目前仍以示范项目为主，少数项目实际接入调度，多数项目成为需求侧响应。
中国虚拟电厂与国外相比仍有较大差距
目前中国虚拟电厂商业模式主要以需求侧响应为主，与欧美成熟地区存在一定差异。虚拟电厂商业模式的贯通取决于是否有成熟的电力现货市场。历史与现实条件、物理和社会环境决定各国电力市场发展路径不唯一，中国的电力现货市场有特殊性，需要积极探索建设具有中国特色的电力市场体系，并探索适合中国市场的虚拟电厂商业模式。
我国虚拟电厂与国外相比存在较大差距的本质原因在于：1 ) 聚合资源类型不同 ;2 ) 政策与市场成熟度不同 ;3 ) 核心技术发展程度不同 ;4 ) 商业模式成熟度不同。
借鉴国外经验推动国内虚拟电厂发展
从美国、德国、澳大利亚三国的虚拟电厂市场发展情况来看，3 个国家的市场组成与结构、技术成熟化程度、资源禀赋等方面有较大的差异，这促使每个国家虚拟电厂商业模式不尽相同。
政府层面，德国的国家监管框架、EEG 法案以及美国的 RPS 法案、FERC2222 号命令等提供政策支持，但四国均较少直接邀约。VPP 运营主体方面，多为能源公司，如德国 Next Kraftwerke 等，发挥自身深厚客户基础优势，联合大学产学结合研发 VPP 所需核心技术，合力推进 VPP 运行。电力交易方面，VPP 聚焦频率响应、峰值削减、优化调节等辅助性市场，发展分散性家庭太阳能电池，与传统电厂的大宗电力买卖和大型发电厂业务形成差异化竞争。以上均为中国虚拟电厂发展提供有益借鉴。
我国虚拟电厂兼具欧美特点。发展背景和能源结构与欧洲接近，基于能源转型深入推进、清洁低碳发展步伐加快的大背景 ; 市场机制与美国接近，运营模式以需求响应为主，但我国目前还处于政府引导、电网实施的阶段。国外先进国家的经验表明，商业模式、法规、市场和技术在不同层面对虚拟电厂的发展提供了良好的支撑，国内虚拟电厂可借鉴国外经验并结合自身特色探索特有商业模式。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国虚拟电厂（VPP）行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。
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虚拟电厂是什么？近年来虚拟电厂概念大火，很多人都会问这个问题。那么，虚拟电厂到底是干什么的？虚拟电厂通俗理解应该怎么解释？本文将为你一起讲清楚！
01虚拟电厂是什么？
“虚拟”意味着并非实体，所以虚拟电厂并不是真正意义上的发电厂，而是一种基于能源互联网技术的“看不见的电厂”。其核心是通过先进信息通信技术和软件系统，把工厂、商场甚至居民家的屋顶光伏、电锅炉、电动汽车、空调等各类分散、可调节资源汇聚起来，统一协调控制，形成一个虚拟的“电厂”。
虚拟电厂加入电网调度，它既可作为“正电厂”向电网供电，又可作为“负电厂”通过增减用电负荷配合电网削峰填谷。
比如在高温天气电网供电紧张时，虚拟电厂将聚合的商场空调上升1～2，在没有影响到商场消费者体验的情况下，减少了用电需求；或者将聚合的分布式能源、储能设施在用电高峰时向电网送电，取得高峰时的高电价收益。，在没有影响到商场消费者体验的情况下，减少了用电需求；或者将聚合的分布式能源、储能设施在用电高峰时向电网送电，取得高峰时的高电价收益。
02虚拟电厂有什么作用
话说回来，以前没有虚拟电厂的时候，电网不也运行得好好的吗？
是现在的电网发生什么变化了吗？
还真是！谈虚拟电厂就不能不提新型电力系统。
还记得刚提新型电力系统的时候，前面是冠与“以新能源为主体的新型电力系统”的吗？虽然现在说新型电力系统的时候不怎么提以新能源为主体，但新型电力系统的核心还是逐步提升光伏、风能等新能源发电在电网中的占比。
新能源发电最大的特点就是“靠天吃饭”，出力具有较强的随机性、波动性和间歇性。一片云飘过，就可能影响了下面光伏场站的发电。
因此可以想象，新能源占比的提高，对于电网供需平衡荷安全稳定运行带来了前所未有的挑战。
我们看下面三张图。也许这三张图过于专业，但读懂这三张图有助于我们理解为什么新型电力系统需要虚拟电厂。
新型电力系统供需不平衡给电网带来的三个挑战：
图1是著名的新型电力系统电力需求“鸭型曲线”。
光伏是新型电力系统的主要电力来源之一，其特点是发电量与太阳升起高度一致，正午最强。然而夜晚没有阳光照射、光伏不发电，这时我们的用电负荷又该由谁来供应呢？自然只有传统电源如火电了。
当白天光伏大发的时候，绝大部分用电负荷只靠光伏发电就能满足，传统电源只要承担一小部分，这部分负荷我们称为“净负荷”。
随着新能源的大量导入，“净负荷”的曲线图变化就会呈现出图1中这种白天净负荷低，而夜晚净负荷急剧跃升的现象。随着可再生能源发电比例越高，“鸭子曲线”的背部会更低，脖子会更长。
一般来说，传统火电在高负荷运行或者连续数天供电的情况下，能提供比较好的燃料经济性，但并不能很好地适应这种频繁启停。
因此，传统削峰填谷的调节手段不能满足未来新型电力系统的灵活调节需求。
图2是新能源不同占比下的电网频率影响曲线。
想必大家都知道平时家里用的电是50赫兹，电压是220伏。频率或电压不稳，我们的电器设备就无法正常使用。那么电网是如何维持我们的用电频率和电压的呢？
打个比方，会开车的人就知道，车行驶在平路上，固定的挡位和油门，就可以让车子匀速前行。即使有个小坡，小坎的，顺着惯性也就冲过去了。但是遇到长坡，如果不调档，不加油，车就要停下来。因此开车的人就是通过挂档或油门来调节发动机出力，以应对外部路况的变化，从而实现车子匀速行驶。以此类似，电网也是通过调节电厂发电机组的出力来维持相对稳定的频率和电压的。
在传统电力系统中，频率和电压的变化相对温和，大部分情况下靠着发电机组的惯性或者自动调节已能解决。
但是随着新型电力系统中新能源和电力电子装备的比例增加，电网频率或电压的波动加剧，发生毫秒时间内的大幅度掉频或失压概率大大增加，如图2所示。好比路况变差，不再是小坡小坎，而是随时变化的山间野道。传统的发电机组已经无法对这种瞬时大幅度的变化进行响应，新型电力系统需要更灵敏高效的可调节手段。
图3是电力现货市场价格波动曲线。
目前我国电力现货市场建设已经进入快车道。在电力现货市场中，电力价格不再像现在中长期甚至是日前交易那样相对稳定，而是随着十五分钟一个变化，最高价和最低价之间价差有可能相差数倍。
因此在电力现场市场环境下，售电公司需要能根据价格信号自动调节用户可控负荷，在不影响用户正常生产的情况下，将用户负荷从现货高价转移至现货低价时段，从而提高售电公司的电力现货盈利。
在此背景下，虚拟电厂采用先进通信网络和调控交易技术，动态聚合用户侧分布式规模化灵活资源，构建满足新型电力系统“惯性支撑、快速调频、灵活调峰”等多时空尺度调控需求的灵活调节电源，参与电网实时调控、高频交易，是最大化利用新能源电力，缓解尖峰时段短时供电能力不足，支撑新型电力系统安全稳定运行的重要技术手段。
03虚拟电厂的独特性
能够提供电网调节的资源主体包括传统火电、水电、抽水蓄能、新型储能等，那么我们为什么还要这么大费周章搞虚拟电厂呢？我们可以以下几个方面加以分析。
首先是虚拟电厂具备的不可替代的灵活性。
虚拟发电厂与传统火电、水电、抽水蓄能、新型储能等调节主体重要不同之处在于，其他调节主体装机容量固定，除新型储能系统外，其他调节主体从启动到达到要求的功率，都需要较长时间。但是虚拟发电厂的各个可调节资源可自由组合，容量可大可小，并且响应更快。这种灵活性，在前面提到的在参与新型电力系统调峰、调频或调压等调节中就非常重要。
例如在太阳快要落山，但还没落山的短时间内，电网处于供应略小于需求的时候，如果启动火电进行调节，由于机组发电能力太大，就可能造成新的供需不平衡。但如果是虚拟电厂来调节就可以由小到大，无缝调节。因此，新型电力系统对灵活性资源的需求是催生虚拟电厂的根本原因。
其次是虚拟电厂具备的优越的经济性。
根据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000亿；而通过虚拟电厂，在建设、运营、激励等环节投资仅需为400-570亿元，成本仅为1/7至1/10。
此外，若一味通过建设电厂、抽水蓄能、新型储能系统来满足尖峰时段的用电需求，便会在用电低谷期产生巨大浪费。因此相比之下，虚拟电厂显示出较强的经济性，理应成为新型电力系统建设的重要方向。
此外，成熟的虚拟电厂技术为需求侧资源聚沙成塔提供了可行性。
以新能源为主体的新型电力系统，其核心就是要减少传统电厂的占比。这个比例未来可能只剩下40%、20%，甚至更低。到那个时候，电网的可调节资源就必然要依靠需求侧的分布式光伏、楼宇空调、分布式储能等可调节资源了。
在欧美，虚拟电厂技术已经被证明了确实可行。当前大数据、云计算、区块链、5G通信技术等领域不断创新突破，将为科学利用需求侧资源提供关键支撑。
