来源：环球零碳
撰文 | 王建明
编辑 | Tang
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今年4月份，国家发改委和国家能源局联合发布《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》。这是我国首个虚拟电厂领域专项政策文件。
文件提出，到2027年、2030年，全国虚拟电厂调节能力分别达到2000万千瓦以上、5000万千瓦以上。地方层面，上海、山东、贵州等地也于近期发布了虚拟电厂相关政策。
6月4日，国家能源局发布《关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知》，其中重点提到了虚拟电厂的试点。
持续出台的利好政策，再次点燃虚拟电厂的市场热度。
在全球能源转型浪潮中，虚拟电厂（Virtual Power Plant, VPP）作为一种创新的能源管理模式，正以其聚合、协调、优化分布式能源（Distributed Energy Resources, DERs）的独特能力，成为提升电网灵活性、可靠性和经济性的关键技术，并在欧洲和美国两大能源市场展现出蓬勃的发展态势。
本文旨在梳理和比较欧洲和美国VPP的发展历程、政策驱动、实践经验及典型案例，探讨其发展逻辑与未来趋势。
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概念与价值：虚拟电厂何以成为能源新宠？
虚拟电厂并非实体电厂，而是基于先进的通信、计算和控制技术，将地理上分散的风电、光伏、储能系统、可控负荷（如空调、充电桩等）、小型热电联产等DERs聚合起来，形成一个“虚拟”的整体，进行统一协调、优化调度和市场交易。这就是其“驭虚”以赋能“实”体电网的关键所在。具体地，其核心价值在于：
提升可再生能源消纳能力： 通过聚合与调度，VPP能够将可再生能源固有的间歇性与波动性这一挑战，转化为可平抑、可预测的电力输出，从而有效减少弃风弃光，让原本难以捉摸的绿色电力更好地服务于实体电网的稳定运行。
增强电网灵活性与稳定性：VPP将分散的、潜在的调节能力这一资源，通过快速响应机制，转化为电网在调峰、调频、备用等关键时刻所需的实时支撑，有效缓解电网阻塞，提升系统韧性。
优化资源利用效率： VPP通过其智能聚合与激励机制，能够将用户侧沉睡的、分散的虚拟调节潜力，转化为可参与市场、贡献价值的实际调节资源，从而降低对传统高成本发电单元的依赖和延缓昂贵的电网升级需求，实现较好经济效益。
赋能用户参与：VPP通过聚合打包与专业市场运作，能够打破小型DERs因个体体量和市场门槛而形成的参与壁垒，将其转化为能够融入电力市场并分享收益的合格主体，从而赋予普通用户更多能源自主权。
02
欧洲：政策先行，市场驱动下的精耕细作
欧洲，特别是德国，是全球VPP概念的早期倡导者和实践先锋。其发展历程与欧盟及各成员国的能源转型战略和市场化改革紧密相连。
1. 发展历程与驱动力
早期探索（21世纪初）： 德国能源转型推动了大量分布式可再生能源并网，电网平衡压力骤增，催生了对灵活资源的聚合需求。早期VPP主要聚焦于聚合可控的生物质能、小型水电站及部分工业负荷。
技术成熟与市场化（2010年代至今）： 随着信息通信技术（ICT）和物联网（IoT）的发展，VPP的技术基础日益成熟。欧盟层面出台的“清洁能源一揽子计划”（Clean Energy Package）等政策，明确要求各成员国为需求响应、储能和分布式发电等灵活性资源创造公平的市场准入条件，特别是允许聚合商代表小型DERs参与所有电力市场（批发、平衡、辅助服务等）。这极大地激发了VPP的商业化进程。
多元化发展：VPP聚合的资源类型不断扩展，从最初的发电侧资源，延伸到工商业负荷、居民侧储能（如Sonnen社区）、电动汽车（V2G试点）等。
2. 政策与市场机制
欧盟层面：《电力市场指令》、《可再生能源指令》等为VPP发展提供了顶层设计和法律框架，强调市场开放、消除准入壁垒、公平竞争。
国家层面：德国的《可再生能源法》（EEG）及其后续修正案，以及辅助服务市场的改革，为VPP参与平衡市场提供了明确的规则和激励。英国则建立了成熟的容量市场和快速频率响应等辅助服务市场，吸引VPP参与。法国、意大利、北欧等国也纷纷调整市场规则，鼓励灵活性资源聚合。
市场特点：欧洲电力市场一体化程度较高，跨境电力交易活跃，辅助服务市场（特别是频率控制）规范且价值较高，为VPP提供了清晰的盈利路径。
3. 经验与挑战
经验：欧洲VPP在参与平衡市场、提供调频服务方面表现出色，证明了其技术可行性和经济价值，形成了较为成熟的商业模式和一批领先的聚合商。
挑战：监管框架在各国间仍存在差异，市场规则复杂性增加；不同DERs的技术标准和通信协议互操作性有待提升；数据安全和隐私保护问题日益突出；部分用户对参与VPP的认知度和信任度仍需提高。
4. 典型企业案例
作为欧洲最大的独立VPP运营商之一，德国Next Kraftwerke公司聚合了来自德国、奥地利、法国、比利时等多个国家的数千个分布式能源单元，包括生物质、水电、风电、光伏、储能及工业负荷，总容量达数吉瓦。其核心竞争力在于强大的优化算法和交易平台，能够实时监控、预测和调度聚合资源，使其在多个电力市场（主要是平衡市场和日内市场）中实现价值最大化。Next Kraftwerke的成功验证了纯粹的聚合商模式（不拥有大量资产，专注于技术平台和服务）在欧洲市场环境下的可行性。
03
美国：区域主导，技术创新与政策突破并行
美国的VPP发展呈现出与欧洲不同的特点，受其联邦与州分权的电力监管体系、区域性电力市场（ISO/RTO）以及技术创新浪潮的深刻影响。
1. 发展历程与驱动力
需求响应根基：美国拥有悠久的需求响应历史，尤其是在工商业领域，这为VPP的发展奠定了基础。早期的“虚拟电厂”概念常与需求响应项目关联。
区域市场推动：PJM、CAISO、ERCOT、NYISO等独立系统运营商（ISO）和区域输电组织（RTO）在其运营区域内建立了相对成熟的批发电力市场和辅助服务市场，为VPP的参与提供了平台。
技术与政策双轮驱动： 近年，住宅太阳能+储能系统的成本下降和快速普及（尤其在加州、夏威夷等地），以及电动汽车的增长，为VPP提供了丰富的DERs资源。联邦层面，美国联邦能源管理委员会（FERC）出台的关键指令，如FERC Order 841（要求消除储能参与市场的壁垒）和FERC Order 2222（要求允许DER聚合体参与区域批发市场），为VPP发展扫清了重大政策障碍。
州级政策引领：加州、纽约州、马萨诸塞州等在能源转型方面领先的州，通过制定雄心勃勃的可再生能源目标、储能部署目标以及创新的市场机制（如纽约州的REV计划），大力推动VPP试点和商业化部署。
2. 政策与市场机制
联邦层面：FERC Order 841和2222是里程碑式的政策，旨在打破DERs参与由ISO/RTO管理的批发市场的制度性障碍，要求各区域市场制定具体的实施规则。
区域市场（ISO/RTO）：各区域市场正在根据FERC指令修订市场规则，明确DER聚合体的注册、计量、基线、性能评估和结算标准。但规则制定和实施进度不一，复杂性较高。
州级层面：各州在配电网层面的监管、DER互联标准、零售电价结构（如时间电价TOU）、以及对VPP的直接激励（如加州的SGIP补贴、VPP试点项目）等方面发挥着关键作用。州级监管机构与公用事业公司的态度对VPP发展影响显著。
市场特点：美国电力市场呈现区域分割、规则多样的特点。VPP的盈利模式需根据特定区域市场的规则（能量市场、容量市场、辅助服务市场）以及州级政策进行定制。
3. 经验与挑战
经验：美国在住宅侧VPP（特别是太阳能+储能聚合）方面取得了显著进展，涌现出一批创新型企业。VPP在提供高峰负荷削减、配电网支撑服务方面显示出潜力。
挑战：联邦指令在区域和州层面的落地执行面临挑战，市场规则复杂且仍在演变中；不同州、不同公用事业公司之间的监管差异巨大，形成了“碎片化”的市场环境；DERs的互联互通标准不统一；如何公平分配VPP产生的价值（电网、聚合商、用户之间）仍是关键问题；部分传统电力公司可能对VPP带来的竞争持保留态度。
4. 典型企业案例
特斯拉：利用其庞大的Powerwall家用储能系统用户基础，特斯拉在加州、德州、佛蒙特州等地与公用事业公司或电网运营商合作，启动了多个VPP项目。用户通过特斯拉App选择参与，其Powerwall在电网需要时放电支持电网，用户获得补偿。特斯拉模式的特点是垂直整合（硬件+软件+服务）和强大的品牌效应。
Sunrun：作为美国领先的住宅太阳能和储能服务提供商，Sunrun努力构建VPP网络。它与用户签订协议，聚合其安装的Brightbox储能系统，参与区域电力市场或与公用事业公司签订双边协议，提供电网服务。Sunrun模式侧重于“能源即服务”（Energy-as-a-Service）。
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路径差异：欧美VPP发展模式与环境比较
1. 驱动力差异
欧洲VPP的发展更受自上而下的气候政策和统一市场规则的推动，早期更侧重于平衡市场和可再生能源并网。美国VPP的发展则呈现出更强的区域性和自下而上特点，受技术创新（尤其是户用储能）、州级政策激励以及联邦层面近期政策突破的影响更为显著，需求响应和住宅侧聚合是其亮点。
2. 市场环境差异
欧洲一体化市场为VPP提供了相对统一和成熟的交易环境，特别是辅助服务市场价值较高。美国市场则更为分散化，VPP商业模式需要适应不同区域电力组织和州的具体规则，但美国联邦能源管理委员会指令正推动市场向更开放、更统一的方向发展。
3. 技术侧重差异
欧洲VPP聚合的资源类型相对更多元化，起步较早。美国近年来的VPP浪潮则与住宅太阳能+储能的爆发式增长紧密相关。
4. 监管理念差异
欧洲倾向于通过统一指令规范市场准入。美国则在联邦层面设定框架，具体实施细则留给区域市场和州，灵活性更大但也带来了复杂性。
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总结与展望
虚拟电厂作为能源数字化和电力市场化改革的交汇点，是应对能源转型挑战、构建未来智能电网的关键拼图。欧洲凭借政策先发优势和成熟的市场机制，在VPP领域积累了宝贵经验；美国则依靠技术创新和逐步突破的政策壁垒，展现出巨大的发展潜力。尽管两者路径不尽相同，但都在探索如何更好地将数以百万计的分布式能源转化为可靠、灵活、经济的电力资源。
欧洲和美国VPP的成功发展离不开以下关键要素：
一是清晰、稳定、开放的政策与市场规则。这是VPP商业模式得以建立和运行的基础。
二是技术标准化与互操作性。实现不同品牌、不同类型的DERs无缝接入和协同控制。
三是先进的预测、优化与控制算法。VPP的“大脑”，决定其运行效率和经济效益。
四是有效的用户参与机制与价值共享：激励用户将他们的DERs贡献给VPP，并公平分享收益。
五是数据安全与网络安全保障。保护用户隐私和电网安全。
展望未来，VPP的发展将呈现以下趋势：
一是规模化与智能化。随着DERs数量的持续增长和AI、大数据技术的应用，VPP的规模将更大，调度将更智能、更精准。
二是跨领域融合。VPP将与电动汽车（V2G/VGI）、智能建筑、智慧城市等领域深度融合，实现更广泛的能源优化。
三是市场深化与多元化。VPP参与的市场类型将更加丰富，从传统的能量、辅助服务市场，拓展到容量市场、配电网服务市场等。
四是商业模式创新：将涌现出更多基于VPP的创新服务，如提供韧性保障、参与本地能源交易等。
首图来源：Getty Images
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