北极星智能电网在线讯:虚拟电厂聚合模式是高比例可再生能源新型电力系统中的重要灵活性调节资源。近年来，各国为解决因系统故障、预测偏差等造成的频率不稳定问题，往往需要设立市场化平衡管理机制，通过市场化手段获取系统平衡和辅助资源，从而保障系统频率稳定。不同国家平衡管理机制概念和内涵有一定差异，我国采用“辅助服务市场”概念，而德国采用“平衡市场”的概念。
德国平衡市场的产品包括频率控制备用（FCR）、自动频率恢复备用（aFRR）、手动频率恢复备用（mFRR）三类，分别对应于一次调频、自动频率控制系统和15分钟内响应的备用服务。其中，FCR仅在容量市场招标，并要求服务提供者必须能够提供同等正负向的调节能力，而aFRR和mFRR包括容量市场和能量市场，其正负向调节能力单独统计。
德国平衡市场机制增强了对虚拟电厂参与的适应性。一方面，平衡市场结构设计兼顾稳定收益与灵活响应价值。三种产品均设计了容量市场招标，为参与者提供了基础性的、可预期的固定收益保障，降低了市场风险，有利于虚拟电厂长期投资与稳定运营。另一方面，平衡市场机制对资源能力的门槛要求同时体现出了包容性与针对性。aFRR和mFRR产品明确允许参与资源无需同时具备绝对值相等的向上和向下调节能力。这一规则极大拓宽了可参与资源的范围，使得虚拟电厂能够灵活聚合仅具备特定单向调节优势的分布式资源，例如易于削减发电的新能源机组，或易于削减用电、即增加等效发电能力的可控负荷。在此市场环境下，德国“虚拟电厂”概念指代一种场外组织模式，电力市场采用“统一标准”的原则而非为虚拟电厂运营商设置特殊的交易账户和机制。通过参与公平公开的平衡市场机制，虚拟电厂运营商积累形成符合自身优势的客户群体和签约模式。这种“公平竞争+模式自由”的市场机制充分考虑了分布式资源的异质性，有效降低了虚拟电厂参与平衡服务的门槛。
我国虚拟电厂目前主要的收益途径是参与电力现货市场、需求响应和辅助服务市场。随着新型电力系统和全国统一电力市场建设深入推进，电力系统对灵活性调节资源的需求与日俱增。为充分释放源网荷储各环节调节潜力，亟须从市场机制设计和灵活性资源市场化聚合模式创新两方面协同发力。德国虚拟电厂运营经验及其背后的平衡结算单元机制即是值得参考和借鉴的一种思路。
完善辅助服务市场准入机制，推动虚拟电厂入市交易。《关于支持电力领域新型经营主体创新发展的指导意见》明确，虚拟电厂等新型经营主体参与市场与其他经营主体享有平等的市场地位，这为虚拟电厂参与电力市场提供了有利的政策导向。但就目前来看，各地虚拟电厂参与辅助服务市场仍有许多实操困难，虚拟电厂的盈利模式仍较为单一且不确定性强。建议条件成熟的区域市场为虚拟电厂等新型经营主体提供更加清晰且“同权同责”的准入机制，推动虚拟电厂聚合分散式灵活性资源为系统提供服务。这需要建立科学的聚合商资质认证、注册、计量与结算机制，并出台针对不同技术类型资源的性能测试标准、基线计算规范与参与规则，确保各类主体能合规、公平地参与市场。
贯通多类市场管理流程，挖掘经营主体聚合潜力。德国虚拟电厂是一种通过数字化、智能化技术手段协调各类分布式资源参与市场交易的场外组织模式。虚拟电厂运营商可通过管理或加入一个或多个平衡结算单元的方式参与电能量市场和平衡市场，也可以为其他平衡结算单元提供可调资源、电网平衡等服务，还可以为中小发电厂参与再调度提供技术服务。建议以系统性思维设计电能量市场、辅助服务市场等多类市场耦合协调机制，在精准管理资源的前提下最大化资源入市交易效率。此外，借鉴德国平衡市场理念，为提供特定性能等级的辅助服务资源提供容量补偿，引导各类运营商有序开展前置性投资，助力相关能源产业健康发展。
优化省间协同机制，推动调节资源跨区跨省优化配置。德国平衡市场参与欧洲合作项目，跨国采购平衡资源，为德国消纳高比例可再生能源提供了重要保障。欧盟正在推动建立一个覆盖欧洲各国电网的平衡市场，并已在德国、荷兰等部分地区实现了统一调用，这扩大了虚拟电厂资源可以参与的市场区域范围。建议借鉴德国参与欧洲大市场的经验，统一技术标准和交易规则。打破省间壁垒，允许富余地区的调峰、调频、备用等资源参与紧缺地区的日前、日内甚至实时辅助服务市场交易。结合我国各区域电力市场实际发展情况，探索符合统一电力市场要求的跨区域联合优化出清算法，综合考虑各区域电网约束与资源禀赋，实现跨省资源最优协同调度，提升整体电网安全经济性，为新能源高比例渗透下的区域互济奠定基础。
拓宽聚合资源类型，强化“双向”调节能力挖掘。德国虚拟电厂的常见商业模式是将分布式可再生能源、灵活性机组、储能、负荷等聚合成一个规模较大的组合来参与市场，利用可调节资源在运行过程中调整出力来获利。其中发挥重要作用的可调节资源类型主要是储能、生物质发电和小型水电等电源型资源。相比而言，当下我国的虚拟电厂概念更多强调对电力负荷的调控，这不仅限制了虚拟电厂资源的拓展，也一定程度上造成了虚拟电厂调节能力和调节精度的高不确定性。建议在现有聚合基础上，重点纳入具备高度灵活性和精细控制潜力的新型资源，并挖掘储能等多类型分布式电源等，为电力系统提供多样的系统平衡产品。同时，深入研究不同类型资源的响应特性、控制接口、优化潜力与交易偏好，开发有针对性的控制策略与激励机制，实现资源的有效整合与协同控制。
【作者单位：国网（苏州）城市能源研究院】
