五大关键要素 聚合视角下虚拟电厂商业模式的再探索

编者按

随着能源结构的持续优化与电力市场的深化改革，虚拟电厂作为智慧能源管理的新模式，正在以前所未有的速度走进我们的视野。

(来源：微信公众号“朗新研究院”作者：尚帅、张振烨)

2023年开年之际，朗新研究捕捉到了这一趋势，推出了【“虚拟电厂大家谈”】系列稿件，受到了广泛关注和热烈讨论。一年来，朗新研究院持续深耕该领域，紧密跟踪行业动态，力求为大家提供更加前沿和专业的洞见。

如今，我们再次策划了全新的“虚拟电厂大家谈”系列，旨在更全面、更深入地剖析虚拟电厂的最新发展态势、政策走向、商业模式创新及市场机遇，欢迎大家的持续关注，系列稿件将陆续与您见面。

朗新研究院真诚地期待您的关注、分享、留言和评论，希望通过大家的共同参与和互动交流，能够汇聚更多的智慧和力量，共同推动虚拟电厂领域的持续创新与发展。

导语

目前，我国各类虚拟电厂的盈利模式仍在探索阶段中，尚未形成一套清晰的商业模式。虚拟电厂商业模式本质是阐明虚拟电厂运营方核心的商业逻辑，为相关方创造价值，并产生可持续盈利收入。

本文基于信息聚合理论[注]，分析虚拟电厂商业模式关键要素，并以应用场景为导向，结合典型虚拟电厂项目，分析不同商业模式框架。

注：信息聚合理论主要由情景、对象、关系三要素构成，是对其中一种或几种进行聚合的信息服务方式[1]。其中，情景是影响聚合目标、对象、方法和工具的环境因素;对象指具有不同粒度大小、由用户需求决定的信息内容，关系包括聚合对象与用户之间、聚合对象之间两个层面的关系;情景是决定其他聚合要素的基础依据，其动态演进势必导致对象、关系的动态调整，关系反映聚合应用场景和聚合对象关联机制[1]。

聚合理论视角下的虚拟电厂商业模式框架

虚拟电厂是基于现代信息通信、控制与计量技术的平台系统，将分散在用户侧或聚合商的充电桩、储能、空调、分布式光伏等分布式资源聚合起来，参与电网运行的“电厂”。聚合，是虚拟电厂的关键能力之一[2,3]，也是其商业模式逻辑的本质。

结合信息聚合理论，类比情景、对象、关系三要素，虚拟电厂的聚合商业模式包括应用场景、资源禀赋、运营关系、技术能力、盈利方式5大要素。

其中，应用场景是虚拟电厂商业模式的根本依据，是由交易品种、交易对象、时间属性等决定的具体业务场景;

资源禀赋是指虚拟电厂代理的源性资源、荷性资源和源荷双性资源等各类资源;

运营关系包括两个层面，下层是虚拟电厂与聚合商或资源主体的关系，上层是虚拟电厂与发电企业、电网企业、市场主体等客户的关系;

技术能力代表支撑不同应用场景的技术粒度大小，是根据应用场景和客户需求而定的;

盈利方式是基于应用场景，由资源禀赋、运营关系和技术能力共同决定的经营过程中营收方式。

图1 聚合理论视角下的虚拟电厂商业模式框架

虚拟电厂典型聚合商业模式分析

(一)面向需求侧响应的负荷聚合商模式

负荷聚合商是最早期的虚拟电厂商业模式的雏形，其聚合的应用场景、资源禀赋、运营关系、技术能力和盈利方式相对较为清晰。

应用场景：面向政府机构或电力调度部门的多时间尺度的激励型需求响应，包括但不限于日前、小时级、分钟级、(准)实时级削峰响应或填谷响应。

资源禀赋：包括但不限于空调负荷、工业设备、电动汽车等荷性资源。

运营关系：下层主要是虚拟电厂与聚合商或资源主体，虚拟电厂通过平台对聚合商或用户侧资源的整合，代理其参与需求响应;上层主要是虚拟电厂与政府或电力调度机构，由虚拟电厂运营商按照指令参与不同时间尺度的需求响应。

技术能力：包括不同响应时间级别、响应持续时间与响应恢复时长等技术粒度。例如响应时间在<1秒、1秒~1分钟、1分钟~0分钟、10分钟~30分钟、30分钟~2小时、2小时~24小时、≥24小时等。

盈利方式：1、响应容量补偿模式。代理用户参与需求响应容量竞价获得收益，再按照“保底+分成”或“固定价格”模式，向所代理用户自行支付需求响应补偿费用，赚取需求响应补偿费用差价;2、服务费模式。在需求响应市场发展到一定程度后，可向所代理用户收取一定的服务费获取收益。

该类模式的主要代表性项目为上海某虚拟电厂，其拥有完善的邀约型需求响应和中长期电力市场交易机制。截至2023年7月底，该虚拟电厂涵盖资源类型包括工商业楼宇、冷热电三联供能源站、电动汽车充换电站、动力照明、铁塔基站分布式储能等，包含20家聚合商，可调容量达到41.48万千瓦，虚拟发电机组10078户，削峰能力10.73万千瓦，填谷能力7.93万千瓦。

其盈利方式包括：1、参与日前邀约型需求响应，获取削峰或填谷响应容量补贴。2、上海负荷峰谷差大，夏冬季最大峰谷差达48.5%，通过参与调峰辅助服务获取收益。

(二)面向电能量交易的聚合发电商模式

聚合发电商是电力现货市场建成后，虚拟电厂参与电能量市场的一种聚合商业主体，其聚合的应用场景、资源禀赋、运营关系、技术能力和盈利方式稍复杂。

应用场景：面向电力市场主体的电能量交易，包括中长期、日前(24h前)、日内(1h前)、实时(15min前)电能量交易。

资源禀赋：包括但不限于分布式光伏、分散式风电、储能等具有源性的资源。

运营关系：下层主要是虚拟电厂与聚合商或资源主体;上层主要是虚拟电厂与电能量市场主体，虚拟电厂运营商代理各类发电资源，向市场上报电量电价，参与市场集中竞价，中标后按照出清电价对VPP成交量进行出清。

技术能力：包括不同时间尺度的电力电量预测、不同时间尺度的监测控制能力、不同定价机制下差异化报量报价策略等。

盈利方式：1、类似售电公司，参与场内中长期、现货电能量交易，通过购售电价差获取收益。2、类似发电企业，通过参与场内中长期、现货电能量获得收益。3、类似综合能源服务，通过提供技术支持，辅助分布式电源主体降低发电成本，收取佣金;4、辅助分布式电源主体接入电网完成电力交易，获取服务费及溢价分成。

该类模式代表性主体是参与能源现货市场交易的德国最大的虚拟电厂运营商Next-Kraftwerke，其通过NEMOCS平台，聚合1.5万多个的分布式发电设备(生物质发电装置、热电联产，水电站，风能和太阳能光伏电站)和储能设备，规模超过1.2万MW。

其盈利方式包括：1、利用零或低边际成本的风、光伏等发电资源参与电力市场交易;2、利用每天96次电力价格波动，通过优化分布式电源出力、负荷用电，实现低估用电、高峰售电，赚取电价差;3、向可再生能源发电企业提供监测、预测等服务，为其节约成本，获取分成;4、利用生物质发电、储能等启动快速和出力灵活的优势，赚取调峰、调频等电网辅助服务收益。

(三)面向辅助服务交易的聚合服务商模式

聚合服务商是指在电力现货市场建成后，虚拟电厂参与辅助服务市场的一种聚合商业主体，其商业模式重心是开展有偿辅助服务，其聚合的应用场景、资源禀赋、运营关系、技术能力和盈利方式较为复杂。

应用场景：面向发电企业、电网企业的辅助服务市场，包括有偿调峰、旋转备用、有偿无功调节、黑启动、有偿一次调频等辅助服务交易品种。

资源禀赋：包括但不限于空调负荷、工业设备、电动汽车等荷性资源，分布式光伏、分散式风电等源性资源，以及储能等源荷双性资源。

运营关系：下层主要是虚拟电厂与聚合商或资源主体;上层主要是虚拟电厂与辅助服务市场主体等，虚拟电厂运营商代理各类资源，参与市场调峰、调频、备用等集中竞价，中标后将接收到的调度指令分解为若干单独指令，发送给分布式电站或用户侧资源主体，并按指令进行响应，支撑电网稳定运行。

技术能力：包括不同时间尺度的发电出力预测，不同调节速率、不同调节精度的调控能力、不同定价机制下的差异化报价策略等。

盈利方式：参与辅助服务获取收益，包括：1、参与有偿调峰辅助服务，通过集中报价、市场统一边际出清的方式获取收益;2、参与一次调频、二次调频辅助服务，按照报量报价或报量不报价方式，获取收益;3、通过申报每日各时段旋转备用可提供容量、单位备用容量报价等信息，参与备用辅助服务市场，获取收益;4、有偿无功调节服务可以通过向电力用户或电力公司收取服务费用等方式获取收益;5、黑启动辅助服务需求机会相对较小，主要通过报价方式约定下一年参与黑启动辅助服务市场，根据源性资源黑启动能力的强弱以及恢复供电过程中贡献的大小，获取黑启动辅助服务收益。

该类模式的主要代表性项目是冀北某虚拟电厂，主要为用户侧市场主体示范参与调峰辅助服务。该虚拟电厂可调节资源包括蓄热式电锅炉、智慧楼宇、可调节工商业等11类，共156个，形成了“1(平台)+n(运营商/聚合商)+x(用户)”体系架构，总容量35.8万千瓦，调节能力20.4万千瓦。

该虚拟电厂收益来源主要是全程参与华北(京津唐)调峰辅助服务市场出清，纳入电网调度计划和AGC闭环调控，通过调峰辅助服务补贴获益。截至23年8月，已连续提供调峰服务超过5225小时，累计增发新能源电量3747万千瓦时，虚拟电厂运营商和用户收益超700万元。

表1 代表性虚拟电厂典型商业模式梳理

多市场准入下的虚拟电厂商业模式展望

随着资源种类和数量的丰富，以及计量、通信、聚合、控制技术的发展，成熟电力市场(集中了需求侧响应、不同种类辅助服务、电能量中长期、现货交易、容量交易等不同交易标的的市场)条件下，虚拟电厂将发展为具有自主生产调度能力的“虚拟电力系统”，其商业模式重心是参与电力市场交易，并进一步向各类点对点增值业务场景拓展。同时，随着碳交易市场、绿证交易市场的发展与准入，虚拟电厂可进一步拓展多市场下的差异化、融合化商业模式。

应用场景：拓展包括面向碳市场的碳咨询与交易、面向节能减排的能源管理服务、面向分布式电源、充电场站等的代运营服务、面向电力电量交易的场外能源服务等业务。

资源禀赋：绿证、碳排放权等资源。

运营关系：下层主要是虚拟电厂与聚合商或资源主体;上层主要是碳交易、绿证交易、电力交易等市场主体或电网企业、能源供应商等。通过与电网企业或能源供应商绑定聚合，开展能源管理、运营服务或综合能源解决方案等增值服务。

技术能力：包括碳交易、绿证交易策略，能源管理技术，代运营策略，综合能源技术等。

盈利方式：1、绿证、碳交易获利模式，通过开展绿证交易、碳交易获得额外收益。2、通过增值服务获利模式，类似于综合能源服务公司，提供双碳、绿证咨询与能源管理服务、代运营服务或场外能源服务，获取服务收益。

结语

虚拟电厂作为一种新业态、新市场主体，其商业模式会随着新型电力系统建设、电力市场发展以及信息通信、控制、计量技术的进步，而不断发展和演进。

本文结合典型项目，以应用场景为牵引，以资源禀赋、运营关系和技术能力为支撑，以盈利方式为导向，分析了当前具有代表性的虚拟电厂的聚合商业模式，以期为后续虚拟电厂商业模式建设和发展提供参考，抛砖引玉，若各位读者在虚拟电厂商业模式探索中有新的探索和发现，也欢迎与朗新研究院沟通交流。

【参考文献】

[1]曹树金;马翠嫦.信息聚合概念的构成与聚合模式研究[J].中国图书馆学报,2016,42(03):4-19.[2]葛鑫鑫,付志扬,徐飞等.面向新型电力系统的虚拟电厂商业模式与关键技术[J].电力系统自动化,2022,46(18):129-146.[3]吴晓刚,唐家俊,吴新华等.“双碳”目标下虚拟电厂关键技术与建设现状[J].浙江电力,2022,41(10):64-71.[4]魏欢欢，虚拟电厂案例集，朗新科技集团股份有限公司研究部。

作者：尚帅、张振烨

部门：朗新科技集团咨询部