虛擬電廠電力市場交易探討

DOI：10.12433/zgkjtz.20250501

電力能源需求激增的過程中，電力市場化改革勢在必行。虛擬電廠為電力領域的新技術，該技術可將散落在不同區域的分布式資源充分聚合，構建一個穩定、可控的能源集。雖相關技術的出現為虛擬電廠的建設提供了更多選擇空間，但我國虛擬電廠建設、電力市場交易與國外的差距較大，存在市場化需求響應政策不完善等典型問題，難以發揮虛擬電廠的作用。未來，國家、各地政府、發電企業、售電公司等主體應采用新理念、新技術，形成合力，優化虛擬電廠的電力市場交易策略。

一、虛擬電廠概述

虛擬電廠即虛擬發電廠，是信息時代下衍生的新概念，其中融合了信息技術、通信技術等。虛擬電廠的主要組成部分為分布式電源、柔性負荷、儲能系統。負荷聚合商與虛擬電廠的概念高度一致，但二者在電力領域的作用各有不同。負荷聚合商作為市場與用電終端之間的橋梁，承擔著調整和管理用戶負荷的重要使命，能為小型電力用戶參與市場交易提供有力支持，降低其用電成本。總體而言，負荷聚合商與虛擬電廠雖都為電力市場的參與者，但二者的任務有顯著區別。前者強調用電終端，而后者傾向于發電終端的相關管理和服務。當然，虛擬電廠涉及的資源種類相對較多，負荷聚合商相當于負荷聚合體，與其他聚合體的作用高度一致，在一些特殊情況下能與虛擬電廠建立連接關系，共同來提供相應的服務[。

考慮虛擬電廠的功能方面，可將其細分為商業虛擬電廠和技術虛擬電廠兩種。以商業虛擬電廠為例，將經濟效益作為首要追求，有關人員往往會基于現有的相關信息，優化原有的發電與用電方案，使用電、發電方式都更具選擇空間。商業虛擬電廠啟動運營后，需向電力市場提交競標價格及其可調節的輸出能力范圍，一旦中標，市場管理者將依據最終確定的電價來結算成交量。而技術虛擬電廠則不同，以電力調度的安全性作為主要目標，需依賴電力系統所采集的數據來選擇并發出調度指令，實現調度任務，滿足電力市場的供需要求[。技術虛擬電廠在運行過程中，能自動分析資源的可調度容量，并將此信息傳輸給調度主體。技術虛擬電廠在運作時能夠自主分析并確定可調度資源的容量，并將該信息傳達給調度方。調度主體應分配專業人員了解調度需求等，向技術虛擬電廠發送調度指令。若虛擬電廠未執行該指令，將受到一定的懲罰。

二、虛擬電廠交易政策環境與機制障礙

（一）政策環境

電力資源的供需狀態決定了電力行業轉型發展的必要性。隨著相關政策的陸續出臺，電力市場主體越發多元，各主體都為調節和調度電力資源提供了一定的支持。在電力需求不斷增加的背景下，虛擬電廠的重要性日漸突出。根據大量的理論分析和實踐經驗，虛擬電廠在電力系統中可負責調峰、調頻，發生異常情況時，虛擬電廠能提供備用服務，以免影響用戶用電。目前，國家層面已陸續出臺了多項政策來促進虛擬電廠發展，如表1所示。

隨著國家政策的日漸完善，地方政府積極響應國家號召，結合區域電力供需特點等，也陸續出臺了相關政策，為虛擬電廠的發展提供了政策支持。但因為每一地區的情況各有不同，政策措施也存在顯著差別。

（二）機制障礙

1.交易定位和交易門檻條件缺乏明確界定

電力市場上受到諸多因素的影響，常常存在未被完全消納的電力資源，或者持續波動的供需狀態。為著力解決這些問題，虛擬電廠應運而生。虛擬電廠建成后，能聚合多種資源，準確把握電力供需情況，制定全新的電力配置方案。但無論在何種情況下，發電單位、售電單位、用電單位都為不可或缺的市場主體，其在參與到市場交易時需認清其地位，找準交易定位。顯然，就當前虛擬電廠的市場交易情況來看，地方政府并未清晰界定其交易定位，規定交易門檻條件，導致發電單位、售電單位等在進行市場交易時，受到的限制較多，或者存在不規范交易的行為。

2.在電力市場中的接受程度較低

為體現虛擬電廠的作用，各市場參與方都需要正確理解虛擬電廠，掌握其概念和交易特征。顯然，現階段雖從政策方面規定了虛擬電廠的角色，但其在市場上的認可度較低。一般來說，虛擬電廠兼具發電、調配作用，但綜合很多地區的現貨市場，因體制機制不完善，虛擬電廠的市場參與度較低。另外，虛擬電廠具有用電屬性，其能參與到用電側的市場交易中，靈活調度電力資源。但從實際來看，用電側的市場交易規模相對有限，部分虛擬電廠難以進入市場。同時，用電側的市場交易方面，價值機制為影響交易過程、規模的重要因素。但因虛擬電廠不同于傳統的電力模式，在交易市場上僅能被動接受價格。

3.提供的輔助服務有限

與發達國家相比，我國電力市場的輔助服務種類較少，市場規模長期保持在較低水平，且增長緩慢。正是因為如此，很難體現虛擬電廠的作用。現有數據顯示，輔助服務市場的總資金僅為全社會用電費用的 1.5% ，電力市場發展到今天，輔助服務市場仍有較大的發展空間。而根據國外情形，輔助服務市場總資金占全社會總體用電費用的比例高達3% ，這說明我國亟需衍生新的輔助服務[。事實上，我國輔助服務市場上調峰、調頻等基本的服務品種廣受關注，服務類型相對較少，很難滿足電力市場的發展需求。

三、虛擬電廠電力市場交易策略

（一）優化交易路徑設計

1.中長期市場

前期階段，當存在強烈的市場需求時，虛擬電廠可參與到中長期交易。實際上，虛擬電廠一般通過參與電力系統調節的市場交易過程和行為來獲取收益。但目前在中長期交易方面，國家尚未出臺相應的支持政策，導致虛擬電廠交易熱情不高。針對這一情況，為了讓虛擬電廠參與到中長期市場，國家、地方政府等需依據市場特點，出臺相應的支持政策與措施，并加大在市場建設方面的資金等投入。中后期階段，虛擬電廠與發電企業、用電企業、售電公司等主體的交易行為與過程高度一致，此時虛擬電廠需遵循政策規定，結合中長期市場交易的具體特征，優化交易措施。比如，在確定交易價格時，應著重關注成本、競爭條件、市場供需等因素，避免價格過高或過低影響交易規模。同時，還需要依據交易類型及過程等來優選結算方式，后續的工作中雙方應執行結算要求，避免結算不及時、糾紛等導致的經濟損失。對于交易過程中可能出現的偏差，則需要依據偏差大小、原因等，制定預防措施和應急預案。

2.現貨市場

前期階段，需求側參與現貨市場的體制機制不符合實際情況，全國范圍內僅有少數幾個地方的客戶能報量、報價參與現貨交易。因虛擬電廠的發電和用電屬性，其能依據自身的綜合情況，通過分析與論證等來決定是否參與現貨交易。中后期階段，虛擬電廠成為了市場交易的一大主體，按照現有的相關政策，若在交易過程中存在偏差結算問題，其需要承擔相應的責任，并要同步分擔市場運營成本，以保持電力市場高質量發展。在國家部門統籌、地方政府支持下，需求側參與現貨市場機制日漸成熟，在此情況下，虛擬電廠成為不同時間段電力現貨集中競價交易的一大主體。

3.輔助服務市場

前期階段，如虛擬電廠符合輔助服務市場的準入條件，即可參與到市場交易中，提供調峰、調頻、備用等輔助服務。當虛擬電廠能正常提供這些服務時，可大大改變電力系統的運行方式，增強系統穩定性，減小運行風險。中后期階段，虛擬電廠在提供輔助服務時，主要需具備強大的調節能力，以根據電力市場的能源情況、用戶的電力需求等，開發更多類型和形式的輔助服務。

4.容量市場

前期階段，電力市場機制存在諸多不合理之處，面對電力供不應求的市場局面，固定價格容量補償機制更具合理性。在此機制下，虛擬電廠需認真聽取電力主管部門的要求，合理分配有效容量的分攤費用或共享容量資金。當實際有效容量大于零時，虛擬電廠將依據已經商定的固定價格獲得容量補償，從補償中獲取收益；相反，若實際有效容量為負，虛擬電廠則需根據有效容量的絕對值承擔一定比例的容量補償費用，以確保分配的公平性。該容量補償機制的交易特性可彌補傳統電力分配方式的不足，調動交易主體的積極性，使其密切關注市場趨勢，調整戰略布局及工作方向。為保持電力市場的持續健康發展，未來有必要在現有基礎上優化和完善容量補償機制，以保障其內容、形式符合市場規律。在電力市場發展的中后期，對于容量市場的競拍活動，虛擬電廠有更大的參與權利，但需要關注其有效容量。

（二）多類型市場耦合投標策略

在虛擬電廠參與輔助服務市場投標方面的研究雖相對較多，但其研究范圍大多為調頻、需求響應和旋轉備用策略上，且研究深度不夠。在電力市場交易中，虛擬電廠需要關注各類市場的關系以及相互間的協調需求。基于碳排放權的市場化趨勢，虛擬電廠在參與調度時還需深入分析電、碳市場的價格規律，預測價格走勢，并以此為依據重新進行市場布局，調整工作目標。有專家提出分時碳價的確定方法，并構建了虛擬電廠參與調峰市場、電能量市場和碳市場的綜合市場框架。同時，也有專業人員探討了能量、備用和碳市場耦合的碳電一體化交易模式。總體而言，虛擬電廠在遵守碳交易市場規則的基礎上，應堅持可持續發展的要求，推廣新能源，適當減少燃氣機組的發電比例，增加清潔能源的發電占比。對于電能量與輔助服務市場的聯合投標，有研究人員提出了虛擬電廠在電能量市場和旋轉備用市場的聯合競價策略，還有專家提出了結合能量套利和調頻輔助服務的優化框架。總之，無論面臨何種情況，虛擬電廠面對多類型耦合市場時，都需竭力實現利益最大化。但因市場存在諸多不可控因素，在具體的決策方面也需考慮這些不確定因素。

（三）調頻市場策略與調頻指令分解

現階段，虛擬電廠作為行業的熱點話題，陸續出現了很多新理論、新技術。在這些新技術支持下，調頻輔助服務市場日漸完善，此類市場的需求量大且利潤較高。虛擬電廠在參與到這一市場交易過程時，必須優化調頻指令，采用先進的調頻指令分解技術來提高其響應速率。傳統的頻率調節服務主要由火電廠負責，在此情況下調頻功率指令分解應參考裝機容量比例、既定分配系數等來確定。若為虛擬電廠，有關人員需把握電力市場的更多變化，了解各種資源的動態性特征、運行方式，建立數學模型，在模型中分析和模擬。行業內對調頻指令分解的研究相對較多，如一些專家將虛擬電廠綜合調頻性能最大作為主要任務，設計了反饋校正模型，此后引入量子遺傳算法求解虛擬電廠的內部功率分配，經計算后，發現不僅調頻效果顯著，也創造了較大的經濟效益。還有的研究中以深度學習建立了對應的模型，說明了調頻指令分解中深度學習的優勢，尤其是離線一在線兩階段深度學習方法的適用性。總體來看，虛擬電廠參與到調頻服務市場上，應側重了解其管轄范圍內的儲能資源類型，在這些基礎上確定最佳的調頻策略，做好調頻指令分解工作，兼顧調頻效果與經濟效益。

參考文獻：

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（作者單位：華電青島發電有限公司）