二、为什么需要虚拟电厂？

1. 风光快速增加带来的填谷需求
1）风光装机快速增长，加剧电力系统不可控性。新能源出力主要受来风、来光影响，人为干预作用小。因此，当新能源出力与负荷用电特性不吻合时，便存在新能源电力消纳问题，处理不当会引发电力系统安全事故，且造成投资的浪费。
2）光伏建设速度远超风电，分布式光伏成为主力。分布式建设、选址简单，项目周期短，装机提升快。由于其出力时间高度集中，受电网调度管控程度相对低，消纳问题正在显现，山东、河南等分布式装机大省已出台分布式配储文件。

3）“鸭子曲线”变“峡谷曲线”，光伏增加带来填谷需求。“鸭子曲线”最初由美国加州电网运营商CAISO提出，即在光伏出力高峰的中午，净负荷曲线下降，随后在晚上光伏发电量下降时净负荷急剧上升。随着光伏装机增加，CAISO的净负荷曲线出现了向“峡谷曲线”的转变，即中午净需求更低，跌至零值甚至负值；傍晚负荷增加更加陡峭，其他电源必须快速爬坡出力以适应负荷的急剧攀升。
4）国内以山东为代表的部分省份同样有明显的填谷需求。山东装机结构与CAISO相似，截至22年底，光伏装机占比达到22.5%。在2023年五一假期期间，山东省内用电负荷下降约15%，引发连续负电价现象。值得注意的是，4月29日-5月1日现货价格曲线形状类似鸭子曲线，期间10时-15时负电价出现尤为频繁，而该时段为光伏发电高峰。
5）结合此前山东将中午时段划分为电价深谷时段，新能源装机增加改变了原有的负荷曲线，使得新能源集中大发时段，电网净负荷出现了一个深谷，需要对负荷进行时间上的转移（填谷）以平滑变化、促进新能源消纳。

2. 负荷峰值屡创新高带来的削峰需求：第三产业和居民用电增速快于工业，负荷峰值增速大于用电量增速。近十年以来，我国第二产业增速相对较低，在用电结构占比明显降低，从2013年的73%下降至2022年的66%，第三产业和城乡居民生活用电占比之和则由2013年的25%提高至2022年的33%；用电结构变化带来负荷新变化：
1）日负荷峰谷差更大；
2）受极端天气和消费能力等因素影响，年负荷曲线呈现夏、冬双高峰特征 ；
3）第二产业用电负荷稳定、持续，第三产业和居民用电波动性较强且时段集中效应明显，对于固定时段最大负荷的拉动效果强于对全时段用电量的拉动效果，因此用电结构变化下，全社会最大负荷增速将显著高于用电量增速，需要负荷进行时间上的转移（削峰）以保障电力供应。中电联预计2023年正常气候情况下，夏季全国最高用电负荷为13.7亿千瓦左右，同比增加8000万千瓦，如果出现长时段大范围极端高温天气，全国最高用电负荷可能同比增加近1亿千瓦。

3. 充电桩等新型负荷使得负荷侧复杂程度提升
充电桩保有量随新能源汽车快速提升，改变配电网形态。截至2023H1，我国公共充电桩保有量为214.86万台，同比+40.63%。2023H1，新能源汽车销量同比+44.13%，保持快速增长，可以预见未来随新能源汽车销量继续快速提升，充电桩保有量将持续增加。充电桩的大量增加将对配电网产生冲击，相比于常规交流充电桩，快充直流桩由于功率更大、充电时间更短，产生冲击更大。
充电桩加剧居民生活用电负荷峰值提升。充电桩对配电网的影响主要包括：
（1）充电桩用电高峰同样是居民原有用电高峰，会导致原有负荷峰值继续提升，产生时间短、量级高的尖峰负荷；
（2）按尖峰负荷配置变压器容量，导致其余时间资源闲置；
（3）充电负荷波动带来网络损耗等。
因此，充电桩的发展导致了削峰填谷需求的增加，但同时充电桩和新能源汽车本身是良好的可调节负荷，如能通过虚拟电厂进行聚合和优化，是降低充电成本和降低电网投资的双赢之选。

4. 实现用户侧和电力系统高度灵活互动的远期目标
2023年6月，国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》，标志着新型电力系统建设进入全面启动和加速推进的重要阶段。
蓝皮书提出新型电力系统转型加速期（当前-2030年）用户侧目标之一为电力消费新模式不断涌现，分散化需求响应资源进一步整合，用户侧灵活调节和响应能力提升至 5% 以上，促进新能源就近就地开发利用和高效消纳。远期，将实现用户侧与电力系统高度灵活互动。

5. 需求侧响应能力力争达到最大负荷的3%-5%：需求侧响应能力建设目标明确。十四五前，虚拟电厂停留在个别地区、项目试点阶段，一是新能源装机占比不高，电力系统对灵活性资源需求不强；二是缺乏量化目标。2022年，《“十四五”现代能源体系规划》提出，力争到 2025 年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的 3%～5%，其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右；虚拟电厂政策密集发布，成为新型电力系统建设的重要一环，政策力度有望持续加大。