在全球能源轉型與“雙碳”目標驅動下,中國電力系統正經歷從傳統集中式能源向分布式、清潔化、智能化方向的深刻變革。
虛擬電廠是一種通過先進信息通信技術和軟件系統,實現DG、儲能系統、可控負荷、電動汽車等DER的聚合和協調優化,以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。虛擬電廠概念的核心可以總結為“通信”和“聚合”。虛擬電廠(Virtual Power Plant, VPP)作為一種新型電力管理模式,通過聚合分布式能源(光伏、風電等)、儲能系統、可控負荷及電動汽車等資源,利用信息技術實現能源的優化調度與市場交易,成為解決新能源消納、電網靈活性不足等問題的關鍵路徑。
虛擬電廠的應用范圍廣泛,涵蓋了多個領域,展現了其強大的功能與潛力。在電網輔助服務市場中,虛擬電廠通過聚合分散的小型發電單元及儲能設備,為電網提供調頻、備用容量等多種輔助服務,有效提升了電網的運行效率與可靠性。特別是在新能源高比例接入的背景下,虛擬電廠能夠快速響應供需變化,平抑波動,保證電力系統的穩定。
虛擬電廠的協調控制優化大大減少了以往分布式資源并網對大電網造成的沖擊,降低了分布式資源增長帶來的調度難度,使配電管理更趨于合理有序,提高了系統運行的穩定性。
2024年,全社會用電量98521億千瓦時,同比增長6.8%,其中規模以上工業發電量為94181億千瓦時。從分產業用電看,第一產業用電量1357億千瓦時,同比增長6.3%;第二產業用電量63874億千瓦時,同比增長5.1%;第三產業用電量18348億千瓦時,同比增長9.9%;城鄉居民生活用電量14942億千瓦時,同比增長10.6%。
據中研產業研究院《2024-2029年中國虛擬電廠行業深度分析及發展戰略預測報告》分析:
截至2024年底,全國發電裝機容量33.5億千瓦,同比增長14.6%。分類型看,水電4.4億千瓦(含抽水蓄能5869萬千瓦),占全部裝機容量的13.0%;火電14.4億千瓦(含煤電11.9億千瓦、氣電1.4億千瓦),占全部裝機容量的43.1%;核電6083萬千瓦,占全部裝機容量的1.8%;并網風電5.2億千瓦,占全部裝機容量的15.5%;并網太陽能發電8.9億千瓦,占全部裝機容量的26.5%。
在中國市場,隨著新能源電力消納矛盾的加劇以及政策的大力支持,虛擬電廠市場規模也將持續擴大。預計到2030年有望突破千億元級別。隨著能源轉型和電力市場的逐步放開,虛擬電廠的市場需求將持續增加。特別是在中國等新興市場和發展中國家,由于電力供需矛盾突出,虛擬電廠的市場增長潛力巨大。
(一)市場發展現狀與競爭格局
當前中國虛擬電廠市場呈現“規模擴張快、參與主體多、區域差異大”的特點:
市場規模與增長:2023年市場規模約349億元,2030年或達千億級。深圳、江蘇、浙江等經濟發達地區領跑,聚合容量占全國60%以上。
產業鏈結構:上游以分布式能源、儲能設備供應商為主;中游為負荷聚合商(如國電南瑞、特銳德)與技術服務商(如華為、恒實科技);下游對接電網公司、售電企業及工業用戶。
競爭格局:電力央企(國家電網、華能集團)依托資源與渠道優勢占據主導,互聯網企業(阿里云、騰訊)通過數字化能力切入市場,形成“傳統能源+科技”的跨界競合格局。
(二)行業挑戰與瓶頸
盡管前景廣闊,中國虛擬電廠仍面臨多重挑戰:
技術壁壘:分布式資源異構性強,通信協議與調度算法需進一步標準化;儲能系統成本高、壽命短,制約規模化應用。
政策與市場機制不完善:輔助服務市場定價模糊,跨省交易壁壘存在,虛擬電廠盈利模式單一(目前80%收入來自調峰補貼)。
安全與監管風險:海量數據接入增加網絡攻擊風險,而現行法規對虛擬電廠責任劃分尚不明確。
用戶認知不足:工商業用戶對需求響應參與度低,居民側負荷聚合仍處起步階段。
以冀北虛擬電廠為例,雖已實現市場化交易,但受限于區域電網結構,跨省調度能力不足,導致資源利用率低于預期。
上述挑戰的背后,既折射出新興技術與傳統電力體制的碰撞,也揭示了行業從“政策驅動”向“市場驅動”轉型的陣痛。然而,隨著“十四五”能源規劃落地與全國統一電力市場建設提速,虛擬電廠正迎來破局契機。技術創新、商業模式多元化與政策紅利的三重共振,或將推動行業進入高質量發展的新階段。
(三)未來發展趨勢與機遇
技術融合加速:人工智能與區塊鏈技術將深化應用,如AI算法提升預測精度,區塊鏈保障交易透明性;數字孿生技術助力虛擬電廠仿真優化。
商業模式創新:從單一調峰向容量租賃、綠電交易、碳資產管理等延伸。例如,特斯拉在澳大利亞通過虛擬電廠銷售家庭光伏電力,為中國市場提供借鑒。
政策深化與市場擴容:全國統一電力市場2025年建成后,跨區域交易壁壘破除,虛擬電廠可參與現貨、中長期及容量市場,收入來源拓寬。
跨界生態構建:與金融、物流等行業融合,探索“虛擬電廠+儲能保險”“車網互動(V2G)”等新場景。
據預測,2030年中國虛擬電廠可調節負荷占比將達全社會用電量的5%,對應市場空間超1800億元。廣東、浙江等省份已規劃“虛擬電廠集群”,通過區域協同提升整體效能。
虛擬電廠作為新型電力系統的“神經中樞”,正從概念驗證邁向規模化應用。其發展不僅關乎能源效率與低碳轉型,更是中國搶占全球能源科技制高點的重要抓手。當前行業雖面臨技術、機制與市場的多重挑戰,但政策支持明確、技術創新活躍、市場需求旺盛的三重動力將驅動其突破瓶頸。
未來,隨著電力市場成熟度提升與數字技術深度融合,虛擬電廠將實現從“輔助工具”到“核心主體”的躍遷。企業需聚焦核心技術自主化、商業模式多元化與生態合作全球化,方能在千億級市場中占據先機。對于政府而言,加快標準制定、完善市場機制、培育用戶認知,將是釋放行業潛力的關鍵。虛擬電廠的崛起,不僅是中國能源革命的縮影,更將成為全球可持續能源體系的典范。
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