虚拟电厂发展的有利条件和面临的挑战·德国

德国·虚拟电厂发展驱动因素——市场与监管

虚拟电厂这几年在德国发展迅速主要受益于市场与监管的驱动因素。首先，德国电力市场高度自由化，无论是电网、电厂，还是输电、配电、售电，这些电力相关业务都互相拆分。根据《德国能源经济法》第七条规定，所有客户超过10万家的能源公司必须依法将其电网运营业务从竞争性的发电或供电业务中剥离；规模较小的公司必须为发售电和输电业务分别设立独立账户。德国电力市场的高度开放为新兴市场主体进入市场，并发展成为可持续运营且获利的新型商业模式提供了重要前提条件。而上文提到的电网平衡基团则是虚拟电厂发展的另一大驱动因素。平衡基团确保平衡区内总发电量、总外购电量与用电量相匹配。目前很多虚拟电厂的运行商和平衡基团之间是合作关系，很多平衡基团的责任方也可以运营自己的虚拟电厂。

德国的电力市场按交易时间不同，主要分为期货市场、日前市场和日间市场几大类，虚拟电厂目前主要活跃在日前和日间市场，因为日间市场主要用于弥补日前预测的偏差，可在交割前5分钟交易15分钟和1小时产品，而虚拟电厂作为可在短时间内迅速作出反应的灵活性资源，在日间市场具有很大的发展契机。此外在为解决系统实时供需失衡及其导致的频率偏差的平衡电力市场上，虚拟电厂在二次和三次备用服务市场最为活跃，而根据法律要求输电系统运营商必须接受聚合资源参与平衡市场。

德国虚拟电厂迅速发展的另一个驱动因素是《可再生能源法》的两次修订。2012年引入可再生能源电力“直接销售”，即批发市场直接售电，作为固定上网电价的可选替代方案。2014年《可再生能源法》修订案规定，100千瓦以上的新增可再生能源机组都必须进行直接销售，从而鼓励中型可再生能源发电机组聚合形成虚拟电厂，在批发市场上售电、优化发电收入，使虚拟电厂能够发挥关键作用。

此外，德国针对电网阻塞管理的一系列措施同样推动了虚拟电厂的发展。为解决电网阻塞问题，德国的输电系统运营商可以要求进行再调度；在2021年之前，只有容量大于10兆瓦的传统燃煤电厂有法定义务参与再调度，若这一再调度举措仍不能满足系统需求，可采取限制并网措施，这就给可再生能源带来影响，如弃风、弃光。2021年10月1日起，经修订的《电网加速扩建法》生效，规定100千瓦以上规模的电厂和所有配电系统运营商均有义务参与再调度，使得参与再调度的整体容量有了大幅提升。

对聚合商法律层面的保障是驱动德国虚拟电厂发展的再一个因素。欧盟委员会2019年提出指令，规定聚合商可以参与所有平衡电力市场，还要求成员国确保输电系统运营商和配电系统运营商在采购辅助服务时，不得歧视需求响应的聚合商。德国政府对聚合商的角色、市场机会和义务也进行了法律界定；虚拟电厂有足够的自由确定其资源组合，包括分布式能源资源的数量和类型。

最后，为居民（产消一体）使用灵活电力提供法律基础和条件有助于德国虚拟电厂的快速推广。在德国，《能源经济法》将居民家庭归类为终端客户，既可从电网购电和储电，也可向电网售电，这部分储能未来也有参与虚拟电厂的可能。

虚拟电厂运行的关键要素

维持虚拟电厂正常运行，一是对系统软硬件的要求相对较高。软件方面包括先进的采集和分析数据的能力（如电厂运行情况、气象数据、市场价格信号、电网情况），先进的预测技术和算法（制定优化的调度计划），从而确保安全快速地在虚拟电厂、单个资源、输电系统运营商和电力市场间进行通信，使其迅速响应市场要求。硬件方面，需要智能电表、远程控制和自动化系统等对应的硬件设备配合，以获取实时数据、通信并控制发电资产组合的分布式能源资源。

二是要有足够的灵活性资源，建立包括需求侧、供应侧和储能在内的多样化分布式能源资源池。在德国，生物质/沼气发电厂和水电因高灵活性成为虚拟电厂中的优质资源；可以提供短期和长期灵活性服务的绿氢电解厂也将成为重要的灵活资源；电动汽车电池、热泵、家用储能设施、屋顶光伏等小规模分布式能源资源将为电力系统提供更大的灵活性；需求响应也是重要的低成本灵活性来源（平衡市场、容量市场）。