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我国虚拟电厂行业发展背景及现状分析 虚拟电厂仍处于初级发展阶段

、虚拟电厂行业发展背景

1.新能源电力发展

虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统,实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化,以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。

近几年,在“双碳”战略持续实施下,火力发电占总发电量比重逐步下降,水电、风电、光伏电力逐渐发展起来。但是水电、风电、光伏电力的间歇性和波动性容易出现发电量不稳定、不平衡情况,而虚拟电厂可以最大程度地调整新能源电力的强随机波动性,提高新能源的利用率,打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。因此新能源电力的发展推动虚拟电厂发展。

近几年,在“双碳”战略持续实施下,火力发电占总发电量比重逐步下降,水电、风电、光伏电力逐渐发展起来。但是水电、风电、光伏电力的间歇性和波动性容易出现发电量不稳定、不平衡情况,而虚拟电厂可以最大程度地调整新能源电力的强随机波动性,提高新能源的利用率,打破了传统电力系统中发电厂之间、发电侧和用电侧之间的物理界限。因此新能源电力的发展推动虚拟电厂发展。

资料来源:观研天下整理

2.技术迭代

根据观研报告网发布的《中国虚拟电厂行业现状深度调研与未来投资研究报告(2022-2029年)》显示,全球首个虚拟电厂项目诞生于2000年,德国、荷兰、西班牙等5国11家公司共同启动虚拟电厂项目VFCPP,搭建了由31个分散且独立的居民燃料电池热电联产(CHP)系统构成的虚拟电厂。发展至今,虚拟电厂概念及实践在发达国家已经成熟,我国虚拟电厂建设也步入战略发展阶段。我国协调控制、智能计量、信息通信等虚拟电厂关键技术发展迅速。其中通信技术相对成熟,协调控制、智能计量技术有了长足进步,为虚拟电厂提供了重要动力和保障。

虚拟电厂技术演变情况

虚拟电厂 虚拟电厂1.0 虚枫电厂2.0 虚拟电厂3.0
资源类型 负荷侧虚拟电厂 源网荷储一体化 自主灵活聚合虚叔电厂
设备类型 居民、工业负荷 新能源、负荷储能 新能源、负荷储能、气、冷、热
建设架构 电价激励 固定聚合 动态资源池管理
市场应用 智能楼宇群控、深度调峰、填谷 能源聚合商、共享电源 市场型虚拟电厂
交互过程 用户响应 用户响应、智能调控、电能交易 用户响应、资源共享、智能调控、电能交易、合作竞争、市场博弈

资料来源:观研天下整理

3.利好政策频出

虚拟电厂利好政策频出。2021年7月,发改委、能源局在《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中,提出要积极探索智慧能源、虚拟电厂等商业模式。同时,浙江、上海、广东等地也持续探索通过虚拟电厂项目积极响应削峰填谷需求,提高电力系统运营效率。国家与地方政策的陆续出台落地,为虚拟电厂建设与发展提供了良好的政策环境。

国家层面虚拟电厂相关政策

时间 政策 部门 主要内容
2015.07.07 《关于促进智能电网发展的指导意见》 国家发改委、国家能源局 强化电力需求侧管理。引导和服务用户互动。
2019.11.22 《工业领域电力需求侧管理工作指南》 工信部 协同配用电网、虚拟电厂、分布式发电、能微网、储船,以及电动汽车等资源,合理参与需求响应、电力交易、大数据处理、云平台、智慧城市等行动,实现电力系统智能化运维,促进智能制造升级。
2021.02.25 《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》 国家发改委、国家能源局 推进源网荷储-体化,提升保障能力和利用效率。加强全网统一调度,研究建立源网荷储灵活高效互动的电力运行与市场体系,充分发挥区域电网的调节作用,落实电源、电力用户、储能、虚拟电厂参与市场机制。
2021.07.15 《关于加快推动新型储能发展的指导意见》 国家发改委、国家能源局 鼓励聚合利用不同断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施,依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术,结合体制机制综合创新,探索智慧能源虚拟电厂等多种商业模式。
2021.10.24 《2030年前碳达峰行动方案》 国务院 大力提升电力系统综合调节能力,加快灵活调节电源建设,引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节,建设坚强智能电网,提升电网安全保障水平。
2022.01.18 《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》 国家发改委、国家能源局 因地制宜建立发电容量成本回收机制,鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设。
2022.02.10 《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》 国家发改委、国家能源局 在新型电力系统下,微电网、局域网、大规模柔直等新型组网技术快速发展、各类电网融合并存,分布式新能源、电动汽车、储能等设施大量布置,虚拟电厂、负荷聚合商、综合能源服务商等新兴业务主体不断出现,配售电环节市场主体加速多元化。
2022.03.22 《“十四五”现代船源体系规划》 国家发改委、国家能源局 丰富辅助服务交易品种,推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与辅助服务,研究爬坡等交易品种。建立源网荷储体化和多能互补项目协调运营和利益共享机制。建立健全跨省跨区辅助服务市场机制,推动送受两端辅助服务资源共享。
2022.03.29 《2022年能源工作指导意见》 国家能源局 健全分时电价、峰谷电价,支持用户侧储能多元化发展,充分挖掘需求侧潜力,引导电力用户参与虚拟电厂、移峰填谷,需求响应。进一步优化有序用电及天然气“压非保民”的管理措施,加强可中断负荷管理,梳理业务流程及标准。精准实施用能管理。

资料来源:观研天下整理

地方层面虚拟电厂相关政策

地方 时间 政策 内容
天津 2022.01 《天津市2022年电力需求响应实施细则》 持续完善升级技术支撑平台,开展新型电力负荷管理系统建设,助推我市加快推进虚拟电厂建设工作。
河南 2022.02 《河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》 以提升能源系统综合效率为目标。实施能源大数据创新应用、“风光水火储”- 体化、 “源网荷储”-体化等示范工程,布局建设-批能源云平台、智能电站、虚拟电厂、分布式能源站、储能示范项目,推进能源全领域、全环节智慧化发展。
内蒙古 2022.03 《内蒙古自治区“十四五”能源发展规划》 鼓励聚合蓄热式电锅炉、智慧楼宇、智能家居、用户侧储能、工商业负荷等可调资源,推动综合能源服务、辅助服务供应商、能源聚合商等多元主体参与电力辅助服务市场化交易,打造虚拟电厂“生态体系,提升电力系统灵活性调节能力,到2025年,构建最大负荷3%的需求响应资源库。
广东 2022.03 《广东省电力市场化需求响应交易实施方案(试行)》 为加快培育需求测响应资源,以市场方式激励电力用户挖据用能弹性,促进电力供需平衡,保障电力供应,引导户侧储能、虚拟电厂等参与电力需求响应。文件要求非直控虚拟电厂的调节能力为所聚合响应资源的响应能力之和且不低于0.3MW,单次响应持续时间不低于2小时;直控虚拟电厂上下调节能力应分别不低于10MW,调节速率不低于(出力上限*2%)/分钟,对调度指令的响应时间不大于1分钟,单次响应持续时间不低于2小时。
河北 2022.04 《河北省“十四五”新型储船发展规划》 推进源网荷储一体化协同发展,鼓励源网荷储体化项目内部联合调度,鼓励电网企业联合社会资本建设以大规模共享储能为支撑的区域性“虚拟电厂”
浙江 2022.05 《浙江电力现货市场基本规则(征求意见稿)》 市场主体包括各类发电企业、售电公司、市场化电力用户、独立辅助服务提供者等。独立辅助服务提供者是指具备提供调频辅助服务解力的独立储能电站、虚拟电厂等
2022.06 《浙江省“十四五新型储能发展规划》 聚合利用不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施,依托大云物移智链等技术。探索智慧能源,虚拟电厂、电动汽车有序充电等多种商业模式,提高用能质量、降低用能成本。依托大数据、云计算、人工智能、区块链等技术,开展储能多功能复用、需求侧响应、虚拟电厂等领域先进能源技术融合应用示范。
湖北 2022.05 《湖北省能源发展“十四五"规划》 推动电动汽车、氢燃料电池、智慧节能建筑等能源与交通、建筑领域的跨界融合,探索推广V2G、商业储能、虚拟电厂、“光伏+” 等新型商业模式。
重庆 2022.06 《重庆市虚拟电厂示范项目建设方案》 为推动全市虚拟电厂发展,助力清洁低碳、安全高效新型电力系统建设,对虚拟电厂项目
山东 2022.06 《2022年全省电力可中断负荷需求响应工作方案》 提出电动汽车充电桩、用户侧储能、虚拟电厂运营商、以及储能运营商可作为市场主体参与并获得收益。
湖南 2022.06 《湖南省强化“三力”支撑规划( 2022- -2025年)》 探索建设储能设备、分布式船源、智能用电设备与电网友好互动的虚拟电厂。建立健全电力需求侧响应交易平台,引导用户侧可调节资源以及负荷聚合向、虚拟电厂运营向、综合能源服务商等新兴市场主体参与需求响应示范。
山西 2022.06 《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》 明确虚拟电厂的类型、入市流程、技木规范、运营模式等。《方案》 将虚拟电厂分为负荷类和源网荷储一体化类两个类型,规走负荷类虚拟电厂可以参与中长期、日前现货电力交易市场和辅助服务市场,一体化类虚拟电厂可以参与日前现货电力交易市场和辅助服务市场。
上海 2022.07 《上海市数字经济发展“十四五”规划》 发展“虚拟电厂"新业态,利用先进的计量、通信、 控制等技术,对分布式异构能源进行聚合。实现自动化远程调度、精准化智船分析和便捷化市场交易,推动构建“技术+产品+运营+生态”的“虚拟电厂”产业链条。
2022.08 《上海市能源电力领域碳达峰实施方案》 提升电力系统综合调节能力,引导自备电厂、高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节。
江西 2022.07 《江西省碳达峰实施方案》 大力提升电力系统综合调节能力,加快灵活调节电源建设,引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节,建设坚强智能电网。
北京 2022.07 《北京市“十四五理时期电力发展规划》 出台北京市虚拟电厂建设指导意见,完善需求响应和负荷调控技术平台功能,研究制定市场运行规则及支持政策,引导全市各行业电力用户参与虚拟电厂构建。
青海 2022.07 《青海省关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》 以及负荷聚合商、虚拟电厂运营向、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节,提升负荷参与电力需求侧响应能力,发挥需求侧资源削峰填谷,促进新能源消纳作用,确保电力供需平衡。明确用户侧储能安全发展的标准要求,加强安全监管。
吉林 2022.08 《吉林省碳达峰实施方案》 大力提升电力系统综合调节能力,加快灵活调节电源建设,引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节,建设坚强智能电网。
江苏 2022.08 《江苏省“十四五”新型储能发展实施方案》 完善适应新型储能发展的电力市场体系,推动新型储能以独立电站,储能聚合向、虚拟电厂等多种形式参与辅助服务,鼓励配建新型储能与所属电源联合参与电力市场。

资料来源:观研天下整理

虚拟电厂行业现状

1.电力供需关系趋紧,我国虚拟电厂需求持续增长

近年来,随着经济发展,我国东西部电力供需关系趋紧,电力峰谷差矛盾日益突出,各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时,亟需可靠的解决方案来应对。同时技术日渐成熟促使虚拟电厂成本不断下降,使得我国虚拟电厂需求持续增长。

近年来,随着经济发展,我国东西部电力供需关系趋紧,电力峰谷差矛盾日益突出,各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小时,亟需可靠的解决方案来应对。同时技术日渐成熟促使虚拟电厂成本不断下降,使得我国虚拟电厂需求持续增长。

数据来源:观研天下数据中心整理

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2.多个省份加速推动虚拟电厂建设,但我国虚拟电厂仍处于初级发展阶段

自2015年起,河北、江苏、浙江、广东、上海等多个省份陆续开展虚拟电厂试点工作并加速推动虚拟电厂建设,至今已经取得了显著的效果。2019年12月11日,国内首个虚拟电厂——国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投入运行。不过与海外相比,国内虚拟电厂产业起步较晚,仍处于初级阶段。

国内部分虚拟电厂建设项目

虚拟电厂 项目内容
国电投江苏虚拟电厂 国家电投江苏综合能源公司与上海成套院合作的虚拟电平台 日运行负荷达700MI, 最大可调容里300MW,于今年2月成功完成与江苏省电力需求侧管理平台数据接入试验,是国家电投集团最早完成省网对接的虚拟电厂。该平台整合了钢铁、水泥、纺织、光伏生产、电池生产等多类型用电大客户并完成了交易管理、负荷规划、调度监盘等关键应用。具备了参加江苏需求晌应和辅助服务的能力。
国电投广东虚拟电厂 部署于国电投深圳能源发展有限公司,目前已通过工业互联网手段接入150M负荷用户,现货模块运营平台不间断运行3个月,3月和4月连续2个月实现售电盈利提升超过200%。5月,国家电投广东虚拟电厂电力现货运营平台,响应电力系统需求,调度位于东莞的尚呈新能凉源蛤地智能充电站,将50kWh电里从0时转移至48时。通过此单交易平均度电收盖0274元,这是国内虚拟电厂参与电力现货市场交易首个成功案例。
国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂 首个国内虚拟电厂项目,示范工程一期实时接入与控制热式电采暖、智能楼宇、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类泛在可调资源,共19家试点用户,容量约16万千瓦,低谷负荷上调能力为3.5万千瓦。
深圳网地虚拟电厂 南方电网深圳供电局、南方电网科学研究院联合研发,该平台已接入聚合商12家,接入装机容量约71万千瓦,其中可调节负荷50万千瓦,分布式光伏21万千。
平湖虚拟电厂 汇聚分布式发电、储能、工业、综合园区、商业、居民等6大类18小类用户侧资源,建成包含日前、日内、实时可调资源共计200兆瓦以上。
国网上海虚拟电厂 初步形成100万千瓦的发电能力。
华北国网综能虚拟电厂 2020年12月正式投入运营,聚合15.4万千瓦可调资源参与华北电力辅助服务场。经清算,华北电力辅助服务市场开市首日,国网综能服务集团虚拟电厂辅助服务补贴金额1.75万元。

资料来源:观研天下整理(zlj)

一方面,虚拟电厂的发展分为邀约型、市场型和自由调度型三个阶段,目前我国虚拟电厂处于邀约型向市场型发展的阶段,主要通过政府机构或电力调度机构发出邀约信号,由负荷聚合商、虚拟电厂组织资源进行削峰、填谷等需求响应。虚拟电厂要实现大范围应用,除了要进一步完善市场机制,以充分保障市场参与者的主体地位和收益、激发市场活力。

另一方面,虚拟电厂的商业模式包括电力交易虚拟和辅助服务市场,目前以电力交易等模式为主。电力交易虚拟下电厂可以作为售电企业与用户直接交易,或从火电厂购买发电权。辅助服务市场下虚拟电厂通过负荷低谷时减少出力(增加负荷)或在负荷高峰时增加出力(削减负荷)来参与调峰服务交易,以及类似参与调频等服务市场。考虑到国内虚拟电厂交易运行规则等方面尚未构建统一标准,商业模式仍有探索空间。

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