在“双碳”目标背景下，随着新型电力系统建设推进，一方面，波动性和间歇性较强的风光发电在电源结构中的比例持续增长，供给侧随机性日益凸显；另一方面，随着终端电气化水平提升与新型负荷不断涌现，需求侧随机性愈发显著。新型电力系统的“双随机”特征为电力保供工作、系统经济高效运行等带来了严峻挑战。
作为一种广泛聚合与调控需求侧多元资源的技术，虚拟电厂可显著提升电力系统的灵活性与调节能力，进而有效应对“双随机”带来的诸多挑战，为“能源三角”问题破解和新型电力系统建设提供重要解决方案。
虚拟电厂助力新型电力系统建设
虚拟电厂助力新型电力系统安全可靠运行。虚拟电厂可降低大规模波动性的可再生能源并网对系统稳定性的冲击。虚拟电厂通过对分布式能源、多元负荷资源的整合和优化控制，形成了一种风险对冲资源，可根据电网安全运行需求，以调峰服务、调频服务、需求响应等形式灵活参与电力系统资源配置，有效强化电力需求侧与供给侧的协同互动，显著提升电力系统平衡能力与动态调节能力，进而有效应对可再生能源出力波动性带来的安全运行风险。
虚拟电厂助力新型电力系统清洁环保运行。虚拟电厂可提升可再生能源的消纳水平。一方面，虚拟电厂可发掘可控负荷、可中断负荷、电动汽车、储能等资源追踪可再生能源的潜力，通过引导需求侧资源外部特性与供给侧可再生能源出力曲线趋同，促进可再生能源电力的规模化消纳；另一方面，建设虚拟电厂可针对分布式可再生能源设备的接入、通信、控制及优化运行形成标准化体系与方案，进而实现对配网侧分布式资源有序管理，提升分布式资源接入电网的友好性，为分布式可再生能源消纳提供重要支撑。
虚拟电厂助力新型电力系统经济高效运行。虚拟电厂可提升系统运行经济性。一方面，虚拟电厂可在考虑电网、聚合商、用户等主体利益诉求的前提下，通过激励措施、市场交易等多样化方案，充分发掘既有资源参与系统灵活调节的潜力与积极性，与深度调峰改造、增加发电装机容量及配套电网建设等方法相比，技术经济效果更好；另一方面，虚拟电厂可突破物理地域的限制，通过层级化管理架构实现对不同节点和电压等级的分散资源的聚合和控制，解决从日级到毫秒级的多时间尺度运行控制问题，实现大范围时空域内的资源优化配置，有效提升综合化效益。
如何加速虚拟电厂规模化发展
虚拟电厂发展现状
截至目前，我国上海、河北张家口、广东深圳等地已先后落地虚拟电厂示范工程，并且国家能源局通过印发《上海电力调峰辅助服务市场运营规则》《第三方独立主体参与华北电力调峰辅助服务市场规则》等政策，加速推动虚拟电厂由邀约模式向市场化交易模式转型，但总体上看，现阶段我国虚拟电厂的发展还存在以下四方面的局限。
市场化程度有限，不利于充分发掘虚拟电厂作为重要需求侧资源的灵活调节潜力。从价格机制看，现阶段对虚拟电厂参与辅助服务市场的报价递增单位和报价上限有着相应限制，导致难以充分发挥价格的杠杆作用，难以调动虚拟电厂参与市场交易的积极性；从竞争态势看，部分区域实行虚拟电厂与深度调峰分别出清的模式，这在一定程度上隔离了虚拟电厂与其他市场主体的竞争，不利于“三公”市场建设和虚拟电厂灵活调节潜力的发掘。
市场组织范围有限，不利于虚拟电厂资源优化配置水平提升。现阶段虚拟电厂参与辅助服务市场交易的模式未能兼顾时间和空间两个维度，省间市场和省内市场之间、日前市场和日内市场之间未能形成协调的衔接机制，进而导致难以发挥不同时空市场的互补互济潜力，限制了虚拟电厂资源在更大的时空范围参与优化配置。
市场出清机制单一，不利于体现虚拟电厂服务的综合化效益。现阶段辅助服务市场交易主要由相应调度机构组织，遵循以电网公司购买调峰、调频辅助服务的成本最小化为原则和目标进行市场出清。随着“双碳”目标下碳约束日益趋紧以及电力市场改革不断深化，单一的以电网经济成本最小化的出清方式难以体现虚拟电厂辅助服务在清洁能源消纳提升、碳排放降低等方面的环境效益。
市场买方主体单一化，不利于虚拟电厂服务的价值发现与商品属性还原。随着电力市场改革推进，辅助服务市场逐步放宽了对虚拟电厂的准入门槛，但纵观上海市场、华北市场等可以看出，现阶段电网公司仍然是辅助服务市场中的主要买方，辅助市场所具备的买方主体单一化特征势必对还原虚拟电厂服务的商品属性、发掘虚拟电厂调峰潜力产生负面影响。特别要指出的是，国家发展改革委、国家能源局联合印发的《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，为电源侧可再生发电企业作为买方主体进入辅助服务市场提供了有利的政策环境，使破除辅助服务市场买方主体单一化成为了可能。
多措并举助力虚拟电厂提速
为进一步发挥虚拟电厂对新型电力系统建设的支撑作用，需要从顶层框架、市场机制、数字技术和商业模式4方面加速虚拟电厂规模化发展。
从顶层框架看，建议加快制定与完善虚拟电厂建设与发展指导意见。立足我国能源电力工业转型进程及系统发展水平，结合相关技术发展趋势，从聚合类型、聚合模式、物理参数、信息化水平等维度明确虚拟电厂相关标准规范与技术体系，加快虚拟电厂发展规划编制工作，分地区、分阶段明确虚拟电厂发展重点，根据市场需求完善进入与退出机制，推动我国虚拟电厂实现规模化、产业化和有序化发展。
从市场机制看，建议依托市场这只“看不见的手”激发虚拟电厂发展活力。在起步阶段，应注重对虚拟电厂市场主体的培育，通过出台相应政策鼓励需求侧商业模式与业态创新，鼓励广泛聚合多元负荷、储能设施、分布式能源等需求侧资源打造虚拟电厂，并积极探索虚拟电厂与电力市场之间、以及虚拟电厂内部多元主体之间的互动机制，不断扩大市场主体范围、完善交易品种，推动市场朝着开放、灵活、公平方向逐步演进；在成熟阶段，应注重还原虚拟电厂调峰、调频等辅助服务的商品属性，通过完善调峰产品市场化交易规则，设立有效的竞价机制，推动调峰产品交易市场的扩大，激发虚拟电厂参与调峰产品市场化竞价交易的积极性，加速虚拟电厂由起步阶段的价格接受者向市场竞争者转型。同时，遵循“谁受益，谁承担”原则，推动新能源电力企业等主体参与市场购买虚拟电厂调峰调频辅助服务产品，进一步提升新能源电力并网规模与消纳水平；在资源配置扩大化阶段，应注重建立省间、省内协调运作的市场机制，充分发挥省间资源协调互补特性，推动虚拟电厂融入全国统一市场架构，实现在更大时空范围内参与资源的优化配置。
从数字技术看，建议加速数字化转型进程，推动先进数字技术在虚拟电厂领域的创新应用。深化“云大物移智链”等先进信息技术与虚拟电厂的融合，推动智慧综合管理平台建设，有效覆盖用户接入与审核、报量保价、在线优化与出清、自动化签约、执行结果溯源与结算等环节，促进能源信息流动和开放共享，实现虚拟电厂的聚合用户管理、系统状态感知、运营策略动态优化、指令实时下发等功能，为打造可观、可控、可靠的虚拟电厂提供重要支撑。
从商业模式看，建议加速虚拟电厂商业模式创新，推动多元化投融资体制机制建设。制定促进虚拟电厂产业发展的金融、投资、财税等综合性政策，稳步拓宽虚拟电厂投融资渠道，有序引入多元化资本，建立直接融资与间接融资互为补充的融资模式，鼓励各方资源以多样化途径参与到虚拟电厂建设与发展的过程中，为虚拟电厂业态培育提供良好环境与重要动能。
