中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
政策東風(fēng)已至，為何VPP與微電網(wǎng)必須“雙劍合璧”？
中國(guó)能源轉(zhuǎn)型正步入深水區(qū)，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)已成國(guó)家戰(zhàn)略的核心。一個(gè)值得深思的現(xiàn)象是：國(guó)家層面在大力推動(dòng)虛擬電廠（VPP）進(jìn)行廣域資源聚合，目標(biāo)到2030年調(diào)節(jié)能力超5000萬(wàn)千瓦；并強(qiáng)調(diào)要健全其參與電力市場(chǎng)的機(jī)制，拓寬收益渠道。《2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》等政策亦將大力發(fā)展微電網(wǎng)、虛擬電廠等新模式作為重點(diǎn)任務(wù)，旨在提升用戶側(cè)的靈活性與韌性。
表面上看，虛擬電廠與微電網(wǎng)是兩條并行的技術(shù)路線，分別聚焦于資源的廣域聚合與局域自治。然而，在實(shí)踐中，這兩條看似平行的路線正不可避免地走向交匯，本文的核心論點(diǎn)在于：這種雙軌并行的推動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是在催生一種全新的、更高級(jí)的能源生態(tài)范式——由虛擬電廠（VPP）充當(dāng)“智慧大腦”，微電網(wǎng)擔(dān)當(dāng)“堅(jiān)韌軀體”，二者“共生”形成的“VPP-微電網(wǎng)集群”，將成為未來(lái)新型電力系統(tǒng)的核心功能單元。
驅(qū)動(dòng)這一融合的根本力量，源于全國(guó)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)必然性。在價(jià)格波動(dòng)的市場(chǎng)環(huán)境中，VPP運(yùn)營(yíng)商迫切需要微電網(wǎng)這樣具備高度可控性與靈活調(diào)節(jié)能力的優(yōu)質(zhì)聚合對(duì)象來(lái)增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；而微電網(wǎng)高昂的投資也亟需VPP作為其商業(yè)價(jià)值的“放大器”，將其閑置的靈活性轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)收益。因此，二者的“共生”已從一種技術(shù)可能性，演變?yōu)橐豁?xiàng)由市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的戰(zhàn)略必然。
圖1 “虛擬電廠”＋“微電網(wǎng)”融合示意圖
角色再定義：微電網(wǎng)是“韌性基石”，虛擬電廠是“價(jià)值放大器”
要理解二者的協(xié)同價(jià)值，必須對(duì)其角色進(jìn)行重塑。它們并非替代關(guān)系，而是功能互補(bǔ)的共生伙伴：
微電網(wǎng)是物理層面的“韌性基石”：其核心價(jià)值在于通過(guò)孤島運(yùn)行保障局部能源安全，其能源管理系統(tǒng)（EMS）更像一個(gè)專注于內(nèi)部?jī)?yōu)化的防御性“盾牌”；
VPP是商業(yè)層面的“價(jià)值放大器” ：其本質(zhì)是一個(gè)聚合與優(yōu)化平臺(tái)，專長(zhǎng)是發(fā)掘資源靈活性并實(shí)現(xiàn)變現(xiàn)。它可以通過(guò)聚合海量微電網(wǎng)資源，使單個(gè)的微電網(wǎng)資源跨越市場(chǎng)準(zhǔn)入門(mén)檻，并通過(guò)專業(yè)的市場(chǎng)交易能力，將微電網(wǎng)已有能力拓寬為可疊加的多元市場(chǎng)收益，實(shí)現(xiàn)價(jià)值躍遷。
當(dāng)二者連接后，協(xié)同價(jià)值的關(guān)鍵在于角色的進(jìn)化。微電網(wǎng)的EMS必須從被動(dòng)的“盾牌”升級(jí)為能主動(dòng)在市場(chǎng)中捕獲價(jià)值的“利劍”。這意味著其算法需從單目標(biāo)優(yōu)化（保供）升級(jí)為復(fù)雜的多目標(biāo)協(xié)同決策系統(tǒng)，在執(zhí)行VPP下達(dá)的市場(chǎng)指令（進(jìn)攻性目標(biāo)）與保障本地可靠供電（防御性目標(biāo)）之間，找到動(dòng)態(tài)的最優(yōu)平衡點(diǎn)。這種轉(zhuǎn)變，將微電網(wǎng)從一項(xiàng)高成本的“安全投資”，轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌虺掷m(xù)創(chuàng)造現(xiàn)金流的“生產(chǎn)性資產(chǎn)”，為其更高的技術(shù)投入提供了堅(jiān)實(shí)的商業(yè)理由。
協(xié)同的“神經(jīng)系統(tǒng)”：VPP與微電網(wǎng)的控制架構(gòu)與數(shù)據(jù)對(duì)話
（一）控制層級(jí)：一種聯(lián)邦式的智慧協(xié)同
傳統(tǒng)的集中式“命令-控制”模式在面對(duì)海量分布式資源時(shí)顯得力不從心。因此，VPP與微電網(wǎng)的協(xié)同采用了一種更具擴(kuò)展性和魯棒性的分層式控制架構(gòu)，這是一種聯(lián)邦式的智慧協(xié)同模式。在架構(gòu)上可清晰地劃分為三個(gè)層級(jí)：
最上層（VPP平臺(tái)）：戰(zhàn)略大腦。作為最高層級(jí)的控制器，VPP平臺(tái)持續(xù)監(jiān)控電力批發(fā)市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，接收電網(wǎng)宏觀調(diào)度指令 ，并結(jié)合預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，為其所管理的全部資源組合制定最優(yōu)的市場(chǎng)參與策略。它向下游微電網(wǎng)發(fā)送的并非具體的設(shè)備控制指令，而是高層次的經(jīng)濟(jì)信號(hào)或目標(biāo)，例如明確調(diào)節(jié)收益的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)（如“響應(yīng)XX容量可獲XX收益”）、未來(lái)一小時(shí)的期望出力曲線或參與輔助服務(wù)的容量需求。
中間層（微電網(wǎng)EMS）：戰(zhàn)術(shù)中樞。作為中間層，EMS是實(shí)現(xiàn)協(xié)同的關(guān)鍵。它有兩個(gè)核心職責(zé)：
（1）指令響應(yīng)：EMS在接收到VPP下達(dá)的宏觀目標(biāo)后，立即啟動(dòng)本地的優(yōu)化計(jì)算。它會(huì)綜合考慮自身內(nèi)部資源狀態(tài)（如SOC、光伏出力、負(fù)荷優(yōu)先級(jí)等），決策如何以最高效、最安全的方式完成VPP任務(wù)，同時(shí)確保本地的安全底線；隨后，EMS再向其管轄范圍內(nèi)的最下層設(shè)備（如逆變器、儲(chǔ)能變流器、可控開(kāi)關(guān)等）下達(dá)精確的指令。
（2）狀態(tài)上報(bào)：EMS同時(shí)負(fù)責(zé)將最下層設(shè)備繁雜的物理狀態(tài)，抽象并聚合成標(biāo)準(zhǔn)化的“可調(diào)資源”信息（如“未來(lái)1小時(shí)可提供xx kW調(diào)節(jié)能力”），再上報(bào)給VPP平臺(tái)。VPP平臺(tái)正是依據(jù)這些上報(bào)數(shù)據(jù)，才能制定出精準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度指令。
最下層（設(shè)備終端）：執(zhí)行單元。即微電網(wǎng)管轄范圍內(nèi)的具體設(shè)備。它們是物理動(dòng)作的最終執(zhí)行者，負(fù)責(zé)響應(yīng)來(lái)自中間層（EMS）的精確指令。
這種“聯(lián)邦式”的局部自治決策機(jī)制，極大地提升了響應(yīng)速度和系統(tǒng)的可靠性，避免了VPP平臺(tái)因管理細(xì)節(jié)過(guò)多而導(dǎo)致的決策延遲。
（二）數(shù)據(jù)對(duì)話：打造數(shù)據(jù)交互的通用語(yǔ)言
要讓這套精妙的控制體系高效運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須統(tǒng)一“語(yǔ)言”。在傳統(tǒng)電力調(diào)度領(lǐng)域，我們?cè)缫延辛顺墒斓摹捌胀ㄔ挕薄鏘EC60870-5-104（簡(jiǎn)稱104規(guī)約）。正是因?yàn)樗?，不同廠家的AGC設(shè)備才能無(wú)差別地響應(yīng)調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
虛擬電廠和微電網(wǎng)的協(xié)同，同樣迫切需要這樣一套“普通話”。然而，當(dāng)前該領(lǐng)域仍存在大量“方言”——不同廠商的設(shè)備使用著五花八門(mén)的私有協(xié)議。這導(dǎo)致VPP運(yùn)營(yíng)商每接入一種新資源，都可能需要一次昂貴的定制化接口開(kāi)發(fā)，這種高昂的交易成本是阻礙虛擬電廠規(guī)模化發(fā)展的核心技術(shù)瓶頸。
隨著市場(chǎng)的發(fā)展，統(tǒng)一的規(guī)范體系正在加速形成。這并非單一標(biāo)準(zhǔn)，而是一個(gè)多層次的協(xié)議矩陣。一方面，各地方的技術(shù)規(guī)范正推動(dòng)VPP平臺(tái)兼容104等成熟規(guī)約，例如甘肅省發(fā)布的《甘肅省虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案（試行）》，對(duì)于數(shù)據(jù)規(guī)范等做出明確指導(dǎo)；另一方面，行業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)等，也在協(xié)同多方資源，編制《虛擬電廠建設(shè)及運(yùn)營(yíng)技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，致力于規(guī)范終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與接入，逐步統(tǒng)一“向下”管理的語(yǔ)言。
從更深層次看，通信標(biāo)準(zhǔn)的普及并非僅僅解決了技術(shù)問(wèn)題，它更是一種強(qiáng)大的“經(jīng)濟(jì)潤(rùn)滑劑”。在缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)代，每一次將微電網(wǎng)接入VPP的嘗試都是一個(gè)昂貴、耗時(shí)且充滿不確定性的定制化集成項(xiàng)目，需要開(kāi)發(fā)專用的API接口和中間件。這種高昂的交易成本使得聚合大量中小型微電網(wǎng)在商業(yè)上變得不可行，VPP的業(yè)務(wù)范圍也因此受限。未來(lái)更加通用協(xié)議的廣泛應(yīng)用，會(huì)極大地降低新資源接入的邊際成本和時(shí)間，使得VPP能夠以更低的成本、更快的速度擴(kuò)大其資源池規(guī)模。因此，這些通信標(biāo)準(zhǔn)的采納率，是衡量VPP市場(chǎng)成熟度和未來(lái)增長(zhǎng)潛力的一個(gè)關(guān)鍵先行指標(biāo)。
價(jià)值閉環(huán)：一個(gè)“虛擬電廠+微電網(wǎng)”參與現(xiàn)貨交易的典型一日
VPP與微電網(wǎng)共生模式的強(qiáng)大之處，最終體現(xiàn)在其創(chuàng)造具體、可量化的商業(yè)價(jià)值閉環(huán)的能力上。通過(guò)一個(gè)貼近現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景演練，我們可以將抽象的理論轉(zhuǎn)化為清晰的盈利邏輯和電網(wǎng)服務(wù)實(shí)踐。
設(shè)想在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)活躍的省份，一個(gè)聚合了多個(gè)工業(yè)園區(qū)微電網(wǎng)的虛擬電廠平臺(tái)，其業(yè)務(wù)邏輯可通過(guò)一個(gè)典型交易日的場(chǎng)景來(lái)清晰展現(xiàn)。
（一）上午（日前投標(biāo)）
VPP平臺(tái)自動(dòng)獲取市場(chǎng)價(jià)格預(yù)測(cè)及各微電網(wǎng)數(shù)據(jù)，并基于算法分析模型識(shí)別出，由于下午時(shí)段工業(yè)用電高峰與光伏出力下降疊加，下午2點(diǎn)至4點(diǎn)將出現(xiàn)一個(gè)顯著的高電價(jià)窗口，并在日前現(xiàn)貨市場(chǎng)中申報(bào)售電。
（二）中午（指令下發(fā)）
VPP的日前申報(bào)成功中標(biāo)。VPP平臺(tái)向各微電網(wǎng)下發(fā)含經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的商業(yè)邀約：“下午2-4點(diǎn)，售電價(jià)格為X元/kWh，請(qǐng)根據(jù)自身情況優(yōu)化響應(yīng)。”
（三）下午（協(xié)同響應(yīng)）
1、A園區(qū)微電網(wǎng)（產(chǎn)業(yè)園區(qū)）：EMS接收到VPP的價(jià)格信號(hào)后，立即啟動(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算。模型顯示，在完全保障核心生產(chǎn)線（關(guān)鍵負(fù)荷）供電不受任何影響的前提下，可以將園區(qū)內(nèi)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)從90%的SOC放電至30%，并策略性地將非緊急的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)隊(duì)充電計(jì)劃推遲到下午4點(diǎn)以后。EMS確認(rèn)該策略可行且經(jīng)濟(jì)收益可觀，于是接受VPP的調(diào)度，控制儲(chǔ)能逆變器開(kāi)始向電網(wǎng)反向送電。
2、B園區(qū)微電網(wǎng)（冷鏈物流倉(cāng)儲(chǔ)）：其EMS同樣接收到信號(hào)。由于冷庫(kù)具有巨大的熱慣性，EMS決策在下午2點(diǎn)前，利用當(dāng)時(shí)較低的電價(jià)將庫(kù)內(nèi)溫度降至比常規(guī)設(shè)定低1-2攝氏度的水平（“負(fù)荷預(yù)冷”）。在2點(diǎn)至4點(diǎn)的高價(jià)時(shí)段，EMS則智能地讓大型制冷壓縮機(jī)組進(jìn)行周期性的短時(shí)關(guān)停，每次關(guān)停30分鐘，利用之前儲(chǔ)存的“冷量”維持庫(kù)溫在安全范圍內(nèi)。通過(guò)這種方式，B園區(qū)在不影響貨物質(zhì)量的前提下，大幅降低了高峰時(shí)段的用電負(fù)荷，等效于向電網(wǎng)提供了“負(fù)電廠”服務(wù)。
（四）傍晚（結(jié)算分配）
VPP平臺(tái)自動(dòng)完成與交易中心的結(jié)算，并將收益按貢獻(xiàn)和協(xié)議分配給各園區(qū)業(yè)主，形成從“響應(yīng)”到“收益”的完整價(jià)值閉環(huán)。
圖2 場(chǎng)景演練實(shí)踐
這一模式在江蘇常州等地的實(shí)踐中已得到印證。常州在2024年率先印發(fā)《常州市新型智能微電網(wǎng)試點(diǎn)建設(shè)推進(jìn)方案》，并建成了全省首個(gè)市級(jí)虛擬電廠監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，其核心正是將各類(lèi)微電網(wǎng)作為優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行規(guī)模化匯集。通過(guò)該平臺(tái)，當(dāng)?shù)匾殉晒M織微電網(wǎng)常態(tài)化參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，僅2024年就響應(yīng)了481.17萬(wàn)千瓦時(shí)的調(diào)節(jié)電量，占全市總量的20.51%，為微電網(wǎng)業(yè)主創(chuàng)造了實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)收益，也為電網(wǎng)運(yùn)行模式從“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)型提供了可推廣的“常州方案”。
為了更直觀地展示VPP如何為微電網(wǎng)解鎖多元化的價(jià)值，下表總結(jié)了一個(gè)VPP管理的微電網(wǎng)所能獲得的“價(jià)值棧”：
表1 VPP賦能下微電網(wǎng)的多元化價(jià)值棧
這張價(jià)值列表清晰地表明，VPP并非僅僅為微電網(wǎng)增加了一條單一的收入來(lái)源，而是通過(guò)其專業(yè)的市場(chǎng)運(yùn)作能力，為其開(kāi)啟了多個(gè)可以疊加的價(jià)值維度，從根本上重塑了微電網(wǎng)的商業(yè)模型，使其從一項(xiàng)高成本的“安全投資”轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)具備多元化盈利能力的“優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)”。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上分析，虛擬電廠（大腦）與微電網(wǎng)（身體）之間的共生關(guān)系已清晰可見(jiàn)。它們通過(guò)一個(gè)高效的“神經(jīng)系統(tǒng)”（分層控制與標(biāo)準(zhǔn)通信）緊密連接，共同在電力市場(chǎng)中創(chuàng)造并閉環(huán)了新的商業(yè)價(jià)值。這不僅是兩種技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，更是催生了一種全新的、更高級(jí)的能源生態(tài)范式。
展望未來(lái)，這一演進(jìn)的邏輯終點(diǎn)，將不再是單個(gè)的VPP與微電網(wǎng)的配對(duì)，而是由成千上萬(wàn)個(gè)微電網(wǎng)在VPP的統(tǒng)一協(xié)同下，形成的規(guī)?；?、智能化的“VPP-微電網(wǎng)集群”。這些集群將成為未來(lái)新型電力系統(tǒng)的核心功能單元和基本構(gòu)成模塊。它們既能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)部的自我平衡與高度韌性，又能作為整體在更廣闊的范圍內(nèi)與主電網(wǎng)進(jìn)行靈活互動(dòng)和價(jià)值交換，從而構(gòu)建一個(gè)自下而上、兼具韌性、經(jīng)濟(jì)性和低碳性的未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)。
