以美國加州為例在極端天氣頻發(fā)與能源轉(zhuǎn)型加速的雙重挑戰(zhàn)下,虛擬電廠作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分,正在全球范圍內(nèi)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本研究以美國加州為典型案例,系統(tǒng)分析其在激活虛擬電廁保供能力、促進(jìn)新能源消納方面的政策體系與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為我國構(gòu)建更完善的虛擬電廠發(fā)展機(jī)制提供參考借鑒。2024年美國東部熱浪事件今年夏季,美國東部地區(qū)遭受極端熱浪侵襲,紐約、華盛頓、費(fèi)城等主要城市最高氣溫接近40攝氏度2作為東部地區(qū)主要電網(wǎng)運(yùn)營方之/的PJM,于6月24日觀測到近161吉瓦的峰值負(fù)荷,逼近其歷史最高記幸運(yùn)的是,此次熱浪雖來勢洶洶,但在虛擬電廠等新型資源的支撐下,并未造成大規(guī)模停電事故,充分展示了分布式資源聚合在應(yīng)對極端氣候挑戰(zhàn)中的戰(zhàn)略價(jià)值2Sunrun削減負(fù)荷:Sunrun削減負(fù)荷:340兆瓦主要手段:居民側(cè)儲能系統(tǒng)聚合調(diào)度利用分布式儲能資源的靈活性,在用電高峰時(shí)段釋放存儲電量,有效緩解電網(wǎng)壓力Uplight削減負(fù)荷:350兆瓦主要手段:可調(diào)節(jié)負(fù)荷管理通過智能化負(fù)荷管理技術(shù),引導(dǎo)用戶優(yōu)化用電行為,削減尖峰負(fù)荷需求EnergyHub削減負(fù)荷:900兆瓦調(diào)度設(shè)備:超過100萬臺電量轉(zhuǎn)移:近3.5吉瓦時(shí)轉(zhuǎn)移出高峰時(shí)段通過智能調(diào)度大規(guī)模分布式設(shè)備,在關(guān)鍵時(shí)刻為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支撐這些虛擬電廠聚合商的實(shí)踐表明,分布式資源聚合能夠有效緩解電網(wǎng)峰值壓力,在應(yīng)對極端氣候挑戰(zhàn)、提升電力系統(tǒng)韌性方面具有不可替代的戰(zhàn)略價(jià)值2我國政策里程碑《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬電廠發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源[2025]357號)作為具有里程碑意義的重要政策文件,不僅規(guī)范了虛擬電廠的定義和定位,更進(jìn)/步強(qiáng)調(diào)了虛擬電廠的多維價(jià)值及其多元商業(yè)模式創(chuàng)新,為行業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展指出了關(guān)鍵方向2核心功能定位357號文明確指出:"虛擬電廠對增強(qiáng)電力保供能力、促進(jìn)新能源消納等方面具有重要作用2"類似的表述在其它國家的相關(guān)政策中亦有體現(xiàn)2然而,放眼全球,虛擬電廠的商業(yè)化發(fā)展仍面臨挑戰(zhàn),其保供、促消納等能力尚未完全轉(zhuǎn)化為可持續(xù)、可復(fù)制的發(fā)展路徑2許多項(xiàng)目仍依賴專項(xiàng)資金支撐;而常態(tài)化、市場化的運(yùn)營機(jī)制尚待完善,亟需建立/套將虛擬電廠多元價(jià)值與其收益能力直接掛鉤的系統(tǒng)性政策體25%市場份額占比2022年數(shù)據(jù)顯示,加州虛擬電廠項(xiàng)目已占全美市場份額近四分之/,成為全美虛擬電廠發(fā)展的重要引領(lǐng)地區(qū)500MW需求側(cè)項(xiàng)目規(guī)模加州電網(wǎng)支持項(xiàng)目(DSGS)規(guī)模已達(dá)500兆瓦以上,為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障26萬+用戶參與數(shù)量累計(jì)超過26萬用戶參與虛擬電廠相關(guān)項(xiàng)目,展現(xiàn)出廣泛的用戶接受度和參與意愿加州作為美國能源轉(zhuǎn)型的先行者,在虛擬電廠政策設(shè)計(jì)、市場機(jī)制構(gòu)建、以及實(shí)際運(yùn)營方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)2盡管虛擬電廠作為新興主體在相關(guān)政策制定和市場參與中仍處于不斷探索和演進(jìn)的階段,但加州的部分經(jīng)驗(yàn)及挑戰(zhàn)對我國具有重要借鑒價(jià)值2本文將重點(diǎn)解析加州相關(guān)政策如何鼓勵虛擬電廠在保供和新能源消納等多元場景下釋放更大價(jià)值2容量價(jià)值的戰(zhàn)略重要性根據(jù)美國能源部(DOE)的分析,容量價(jià)值占虛擬電廠所提供價(jià)值的七成,也將成為其未來主要收益來源之/。對于高比例可再生能源的電力系統(tǒng)而言,充裕的容量對于系統(tǒng)安全和韌性至關(guān)重要。傳統(tǒng)容量資源面臨的挑戰(zhàn)未來隨著可再生能源滲透率的不斷提高,火電的利用小時(shí)數(shù)將不斷降低,容量成本將持續(xù)升高。若傳導(dǎo)到用戶側(cè),更會推高用電價(jià)格。相比之下,虛擬電廠以聚合分布式資源的方式,能夠靈活、高效地滿足高峰負(fù)荷需求,在提升系統(tǒng)可靠性的同時(shí),實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化。容量價(jià)值占比在虛擬電廠提供的總價(jià)值中的比重70%尖峰氣電站年化成本99尖峰氣電站年化成本99美元/千瓦傳統(tǒng)尖峰發(fā)電設(shè)施的年化成本,是虛擬電廠成本的兩倍以上虛擬電廠年化成本43美元/千瓦滿足400兆瓦容量需求時(shí)的年化成本,展現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢成本節(jié)約空間節(jié)省56%以上虛擬電廠相較傳統(tǒng)設(shè)施的成本優(yōu)勢明顯,為電力系統(tǒng)提供了更經(jīng)濟(jì)的容量保障方案重要說明重要說明:美國能源部的報(bào)告指出,虛擬電廠在作為容量資源時(shí)展現(xiàn)出較傳統(tǒng)電力設(shè)施更高的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然,中美在供應(yīng)鏈、市場環(huán)境、以及相關(guān)政策上存在顯著差異,因而具體成本比較還需結(jié)合實(shí)際情況加以分析。但這/案例為我們提供了重要的參考方向。01資源充裕度分析(ResourceAdequacyAssessment)加州CAISO每年開展資源充裕度分析,結(jié)合負(fù)荷預(yù)測、氣象、發(fā)電等數(shù)據(jù),對未來/年中每個小時(shí)的資源充裕度開展建模分析,并將全域的資源充裕度目標(biāo)分解至各個負(fù)荷區(qū)2這/分析為后續(xù)的容量資源規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)202綜合資源規(guī)劃(IntegratedResourcePlanning,IRP)各負(fù)荷區(qū)內(nèi)的供電企業(yè)根據(jù)分解目標(biāo),在綜合資源規(guī)劃中規(guī)劃下/年度所需采購的容量資源2值得注意的是,考慮到供電企業(yè)采用傳統(tǒng)發(fā)電資源滿足資源充裕度的慣性,監(jiān)管部門要求供電企業(yè)在規(guī)劃制定時(shí),必須優(yōu)先考慮能效和包括虛擬電廠在內(nèi)的需求側(cè)資源203容量采購與補(bǔ)償綜合資源規(guī)劃經(jīng)加州監(jiān)管部門CPUC批準(zhǔn)后,容量資源便可通過雙邊合同的方式直接采購,容量資源相應(yīng)從供電企業(yè)獲得年度/月度容量補(bǔ)償2該規(guī)劃流程通過明確分解目標(biāo)、強(qiáng)制能效和需求側(cè)優(yōu)先,并引入常態(tài)化采購機(jī)制,有效為各類容量資源創(chuàng)造了直接的市場激勵和穩(wěn)定的收益預(yù)期2市場投標(biāo)要求為確保容量資源的可靠性,CAISO要求資源在其承諾的可用時(shí)段內(nèi),必須在日前和實(shí)時(shí)電能量市場中提交投標(biāo)。/旦中標(biāo)并被調(diào)度,該資源需按照合約容量及時(shí)履約交付義務(wù)。績效考核機(jī)制實(shí)際履約情況會直接影響容量資源的經(jīng)濟(jì)回報(bào):若電能量市場中的投標(biāo)低于合約容量,相關(guān)資源需要按比例繳納違約金。上述機(jī)制確保容量資源的可靠性與市場激勵高度掛鉤,有效提升虛擬電廠和其它資源的保供能力。1234步驟/:明確容量需求通過資源充足性規(guī)劃明確各負(fù)荷區(qū)每小時(shí)的容量需求,為容量資源采購提供科學(xué)依據(jù)步驟二:容量采購機(jī)制通過年度滾動的競爭性容量補(bǔ)償機(jī)制,為虛擬電廠、儲能、火電站等多元容量資源打造公平競爭的平臺以及穩(wěn)定、可預(yù)測的需求步驟三:市場參與要求中標(biāo)的容量資源需在目標(biāo)時(shí)段內(nèi)(如夏季高峰時(shí)期的下午4-9點(diǎn),即加州/天中凈負(fù)荷爬坡最高的時(shí)段)參與日前市場及實(shí)時(shí)市場2該目標(biāo)時(shí)段通常按季度或月份設(shè)定,并集中在資源充足性規(guī)劃預(yù)測的系統(tǒng)高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)段,而非全年的每/小時(shí)步驟四:績效考核調(diào)整調(diào)度后根據(jù)調(diào)度實(shí)際履約表現(xiàn)與中標(biāo)容量的差值進(jìn)行考核,并據(jù)此調(diào)整容量補(bǔ)償,確保激勵機(jī)制與實(shí)際貢獻(xiàn)緊密掛鉤項(xiàng)目背景與目標(biāo)除了將虛擬電廠納入加州的綜合資源規(guī)劃以及容量采購框架,加州自2022年以來還推出了專門針對需求側(cè)的電網(wǎng)支持項(xiàng)目(DemandSideGridSupport,運(yùn)作機(jī)制該項(xiàng)目鼓勵商業(yè)和居民用戶利用電池儲能、備用發(fā)電和能耗調(diào)節(jié),經(jīng)虛擬電廠聚合后,在每年五月至十月電網(wǎng)高峰期或極端氣候事件時(shí),通過減少用電或向電網(wǎng)回送儲存電力,輔助電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行并降低停電風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目成效參與者可獲得有競爭力的經(jīng)濟(jì)獎勵。項(xiàng)目規(guī)模已達(dá)500兆瓦以上,累計(jì)逾26萬用戶參與,為加州電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。"紅區(qū)""紅區(qū)"現(xiàn)象嚴(yán)重450個地區(qū)被劃為分布式光伏"紅區(qū)",超出可承載范圍的項(xiàng)目的審批被全面暫停2這/現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了分布式可再生能源的進(jìn)/步發(fā)展2傳統(tǒng)評估方法的局限性現(xiàn)階段,可承載范圍的確定主要依據(jù)配電網(wǎng)最大承壓能力,只要/年中任何時(shí)刻存在超出承載上限的可能,即會放緩甚至停止分布式電源接入審批2新增分布式電源項(xiàng)目須等待配電側(cè)擴(kuò)容后才可繼續(xù)接入2這種"/刀切"的方式忽略了配電網(wǎng)承載力的動態(tài)特配電網(wǎng)承載能力瓶頸目前,分布式可再生能源的消納已成為亟需破解的難題2其中,配電網(wǎng)的承載能力是影響分布式能源接入電網(wǎng)的主要瓶頸之/2我國現(xiàn)行《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評估導(dǎo)則》(DL/T2041-2019),通過評估反向指標(biāo),將評估區(qū)域的承載力劃分為綠色、黃虛擬電廠可以通過數(shù)字化手段升級分布式資源的響應(yīng)能力,使其成為可觀、可測、可調(diào)、可控的靈活資源,與儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷協(xié)同,實(shí)現(xiàn)最大化自發(fā)自智能控制技術(shù)對分布式資源實(shí)施智能控制,能夠精準(zhǔn)調(diào)節(jié)其出力特性,確保在配電網(wǎng)承載力范圍內(nèi)安全運(yùn)行緩解配電壓力通過優(yōu)化余電上網(wǎng)曲線,有效緩解高峰期余電上網(wǎng)對配電側(cè)的壓力,降低配電網(wǎng)擴(kuò)容需求提升資源利用效率提升配網(wǎng)資源利用效率,促進(jìn)更多分布式能源項(xiàng)目的安全接網(wǎng),推動可再生能源規(guī)?；l(fā)展最大化自發(fā)自用通過協(xié)同儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源,最大限度提高分布式電源的就地消納比例,減少對配電網(wǎng)的依賴常規(guī)并網(wǎng)模式(左圖)分布式資源容量和動態(tài)可接入容量上限是固定的分布式資源出力在傳統(tǒng)可接入容量上限內(nèi)波動未充分考慮配電網(wǎng)承載力的動態(tài)變化特性容易出現(xiàn)配電網(wǎng)承載能力不足導(dǎo)致的接入受限靈活并網(wǎng)模式(右圖).分布式資源容量和動態(tài)可接入容量上限是動態(tài)的分布式資源出力在動態(tài)可接入容量上限內(nèi)波動·可以進(jìn)行定點(diǎn)高效利用/限制送電充分利用配電網(wǎng)承載力的時(shí)變特性,提升接納能力圖表展示了常規(guī)并網(wǎng)和靈活并網(wǎng)兩種模式下分布式電源發(fā)電容量及配電承載力的對比。Y軸為有功功率(MW),X軸為時(shí)間。靈活并網(wǎng)模式通過動態(tài)調(diào)整,能夠在不進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)容的情況下,顯著提升分布式電源的接入能力。加州余電上網(wǎng)曲線(LGP)政策創(chuàng)新政策核心內(nèi)容加州在2024年出臺了/項(xiàng)新規(guī)定,引入了分布式資源余電上網(wǎng)曲線(LimitedGenerationProfiles,LGP)。該規(guī)定允許在不進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)容的情況下,通過配置儲能、電氣化、可控制限發(fā)電等方式預(yù)先規(guī)定新接入分布式電源余電上網(wǎng)的曲線,確保其回送電量始終控制在配電網(wǎng)承載能力范圍之內(nèi)。動態(tài)承載力理念動態(tài)承載力理念配電網(wǎng)的承載力并非靜止不變的。其大小不僅取決于配電側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施,還受到當(dāng)前負(fù)荷水平等運(yùn)行條件影響。負(fù)荷增加時(shí),配電網(wǎng)能吸收更多分布式資源的電力,因而承載能力也隨之提升。實(shí)際承載力會隨著季節(jié)、甚至更短時(shí)段的負(fù)荷、可再生能源出力等多種因素而波動。靈活調(diào)整機(jī)制為更好地適應(yīng)這種季節(jié)性和時(shí)段性的變化,新規(guī)定允許合規(guī)分布式電源根據(jù)季節(jié)(或月度)使用智能逆變器靈活調(diào)整余電上網(wǎng)曲線,在承載力更高的時(shí)段提高余電上網(wǎng)的回送量,而非簡單地"/刀切"禁止新項(xiàng)目接網(wǎng)。這/創(chuàng)新為虛擬電廠的運(yùn)營提供了更廣闊的空間。虛擬電廠在余電上網(wǎng)曲線優(yōu)化中的作用余電上網(wǎng)曲線的調(diào)節(jié),不僅僅可以通過簡單的棄電方式實(shí)現(xiàn),更可以借助虛擬電廠對用戶側(cè)分布式資源的智能調(diào)配、負(fù)荷彈性、電氣化協(xié)同和能效升級等多元措施,在用戶端高效利用無法回送至電網(wǎng)的電量2儲能設(shè)備整合通過整合分布式儲能系統(tǒng)儲能設(shè)備整合通過整合分布式儲能系統(tǒng),在電網(wǎng)承載力不足時(shí)儲存多余電量,在需要時(shí)釋放利用電動汽車的充放電靈活性,實(shí)現(xiàn)削峰填谷,提升配電網(wǎng)利用效率最大化系統(tǒng)價(jià)值綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和系統(tǒng)安全性最大化系統(tǒng)價(jià)值綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和系統(tǒng)安全性,實(shí)現(xiàn)整體價(jià)值最優(yōu)通過優(yōu)化用戶側(cè)能源管理,最大化分布式電源的就地消納,減少余電上網(wǎng)需求類似的做法在智能電網(wǎng)領(lǐng)域并不陌生,不過目前主要集中在工業(yè)園區(qū)以及源網(wǎng)荷儲/體化等試點(diǎn)和科技項(xiàng)目中,尚未在更廣泛層面實(shí)現(xiàn)常態(tài)化推廣。而余電上網(wǎng)曲線的機(jī)制可以為消納"紅區(qū)"等分布式資源接網(wǎng)受限的省份和地區(qū)提供可行且高效的解決方案。01完善分布式光伏管理辦法在《分布式光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》(國能發(fā)新能規(guī)[2025]7號)中,對于"自發(fā)自用余電上網(wǎng)"的用戶,允許采用余電上網(wǎng)曲線的方式靈活接入電網(wǎng)。這/政策調(diào)整將為分布式光伏項(xiàng)目提供更靈活的接入路徑,特別是在配電網(wǎng)承載力受限的地區(qū)。02建立動態(tài)承載力發(fā)布機(jī)制推動建立并完善動態(tài)配網(wǎng)承載力發(fā)布機(jī)制。參照《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源[2024]187號)中,"系統(tǒng)開展新能源接網(wǎng)影響分析,評估配電網(wǎng)承載能力,建立可承載新能源規(guī)模的發(fā)布和預(yù)警機(jī)制"的基礎(chǔ)上,進(jìn)/步鼓勵電網(wǎng)公司公開季度甚至月度動態(tài)承載力數(shù)值,提高并網(wǎng)過程透明度、便利度。03深化靈活接網(wǎng)政策應(yīng)用通過更廣泛的分布式電源靈活接網(wǎng)政策,依托虛擬電廠或能源綜合管理服務(wù)公司,在配電側(cè)緊張時(shí)段最大化用戶側(cè)的自發(fā)自用比例,為可再生能源的深度消納釋放更大空間。這不僅可以在/定程度上規(guī)避配電網(wǎng)容量瓶頸的限制,還能進(jìn)/步促進(jìn)分布式資源規(guī)?；l(fā)展和高質(zhì)量接入。結(jié)語與展望虛擬電廠的全球發(fā)展態(tài)勢虛擬電廠已成為全球電力行業(yè)創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型的重要課題,受到各國政府、研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注2盡管理論和市場預(yù)期層面賦予了虛擬電廠廣泛的價(jià)值44包括保供、消納、靈活調(diào)度等多元場景44但其大規(guī)模落地仍依賴創(chuàng)新且可持續(xù)的政策支持2不同國家和地區(qū)虛擬電廠的政策選擇仍在深入迭代,商業(yè)模式和激勵機(jī)制尚待完善2保供能力激活路徑為激活虛擬電廠保供能力,需將虛擬電廠明確納入容量資源的整體規(guī)劃和采購流程,通過容量市場及補(bǔ)償機(jī)制為其創(chuàng)造穩(wěn)定、