《政策解读丨大力发展虚拟电厂 提升源网荷储协同互动水平》

  • 来源专题:可再生能源
  • 编译者: 武春亮
  • 发布时间:2025-04-16
  • 党的二十届三中全会提出,要健全因地制宜发展新质生产力体制机制,催生新产业、新模式、新动能,发展以高技术、高效能、高质量为特征的生产力。
    虚拟电厂
    作为电力领域新质生产力的典型代表,在电力系统中的功能定位不断明确、应用场景持续丰富,逐步成为推动构建新型电力系统、提升系统灵活调节能力的重要手段。近日,我国首个虚拟电厂领域专项政策文件《国家发展改革委 国家能源局关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》(发改能源〔2025〕357号,以下简称《意见》)正式印发,《意见》明确了虚拟电厂的定义和功能,进一步理顺了虚拟电厂建设运行管理、接入调用机制、参与市场机制等关键问题,对于凝聚行业共识、推动实现虚拟电厂高质量发展具有重要指导意义。
    一、加快发展虚拟电厂具有重要意义
    (一)有利于改善电力系统运行调度模式。虚拟电厂利用“云大物移智链边”等先进信息数字技术,实时监测和分析电力系统的运行状态与需求变化,精准调控各类聚合资源运行情况,提升电网的稳定性和经济性,推动电力系统调度运行管理从单一、被动的传统模式逐步转变为协同、主动的智慧模式。
    (二)有利于缓解电力供需矛盾,支撑电力安全保供。当前,电力系统面临的安全稳定运行挑战愈发严峻,极端天气或发电侧出力不足情况时有发生,系统对需求侧调节能力的开发有着迫切需求。虚拟电厂将单体容量小、分布散的需求侧资源“化零为整、聚沙成塔”,通过参与现货、辅助服务、需求响应交易等实现价值发现和传导,能够在电力供需平衡困难时实现高效率、成规模快速响应,提升电力系统安全裕度,丰富电力安全保供手段。
    (三)有利于促进新能源消纳,推动能源绿色低碳转型。经过十余年的大力发展,我国风光新能源实现跨越式增长。为促进大规模新能源消纳,需要源网荷储高度协同。虚拟电厂在先进数字化技术加持下,一方面可以挖掘负荷侧的调节能力,助力大电网平衡,减少弃风、弃光现象,促进集中式新能源通过大电网实现广域高效配置;另一方面,可以引导聚合用户侧各类资源与配电网运行有机协同,提升分布式新能源就近消纳水平。
    (四)有利于创新能源电力新业态,加快培育新质生产力。能源技术及其关联产业已成为促进新质生产力发展、带动我国产业升级的新增长点。虚拟电厂是跨领域跨行业融合的代表性业态,一方面,伴随着电力市场建设纵深推进,虚拟电厂充分发挥规模效应和平台作用,为海量小规模、无法独立参与电力市场的分布式电源、可调节负荷、储能等提供参与市场竞争的机会,为电力市场培育新型经营主体,为产业链上下游企业带来商业机遇;另一方面,能够促进先进能源技术与数字化技术深度融合,加快电力系统数字化转型进程,推动相关产业的技术进步和创新发展。
    二、我国虚拟电厂发展仍面临多重制约
    (一)虚拟电厂定义尚未达成共识。从《虚拟电厂管理规范》《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》和《虚拟电厂第1部分:架构和功能要求》等标准看,国内外对于虚拟电厂的定义尚未达成统一共识,在虚拟电厂的角色定位、资源范围和运营活动等方面存在差异,虚拟电厂的定义有待进一步规范。
    (二)虚拟电厂商业模式单一,参与市场机制不健全。目前我国电力现货市场、辅助服务市场的建设进展不一,特别是在现货市场非试点地区,市场结构和规则机制尚不成熟,虚拟电厂参与市场的准入条件、调度运行管理和交易机制尚不完善,进一步限制了虚拟电厂在电力市场的功能发挥,影响虚拟电厂的盈利能力和市场参与积极性。当前大多数虚拟电厂仅通过参与需求响应获取利益,虚拟电厂参与现货、辅助服务市场仍属于试点阶段,虚拟电厂商业模式较为单一。
    (三)虚拟电厂安全运行水平有待提升。虚拟电厂聚合资源涉及主体众多,调节能力波动性大,受网络通信、运营能力等影响,虚拟电厂在发生系统故障、安全事件、大规模攻击以及极端情况下,其调节稳定性难以满足系统安全运行需求。此外,在虚拟电厂运行期间,数据层面可能面临表后资源数据采集的真实性、敏感信息数据泄露、被篡改以及黑客攻击等安全风险,物联网层面也可能面临恶意设备接入、异常行为监测等安全威胁。
    (四)虚拟电厂标准规范制定滞后。现阶段我国虚拟电厂标准体系尚不健全,涉及平台建设、入网检测、运行调控等部分关键环节有缺项,标准研制进度与虚拟电厂发展速度不匹配。如我国仅有《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》和《虚拟电厂管理规范》两项虚拟电厂国家标准,《虚拟电厂技术导则》国家标准仍在起草中,暂无正式发布的行业标准。此外,部分地区还没有出台虚拟电厂建设运行管理规范,虚拟电厂在建设、接网、参与运行等方面的管理流程不清晰。
    三、《意见》为新时期推动虚拟电厂高质量发展提供了清晰指引
    《意见》充分考虑发展虚拟电厂的重要意义,从有效解决制约虚拟电厂发展面临的瓶颈出发,在定义内涵、商业模式、建设管理、接入调用、市场机制、安全运行、标准规范等方面进一步明确了相关要求。
    (一)进一步明确虚拟电厂的定义内涵。《意见》充分考虑国内外对虚拟电厂定义认知的差异,结合我国实际情况,明确提出虚拟电厂是基于电力系统架构,运用现代信息通信、系统集成控制等技术,聚合分布式电源、可调节负荷、储能等需求侧各类分散资源的电力运行组织模式。这里的分布式电源既包括分布式光伏和分散式风电,还可以是地热能、氢能、生物质能、分布式燃气机组等其他类型的分布式电源。从《意见》给出的虚拟电厂功能定位看,虚拟电厂运营商在聚合资源的同时还要关注聚合资源的灵活调节能力,只有这样才能确保虚拟电厂发挥其重要作用。
    (二)进一步明确虚拟电厂的商业模式。《意见》明确提出虚拟电厂的主要商业模式是参与电力市场交易,包括参与电力中长期市场、现货市场和辅助服务市场,还可以通过参与需求响应获得一定补偿。同时,虚拟电厂作为新业态,可以通过业务创新持续发展。为此,《意见》充分考虑虚拟电厂资源多样性和技术先进性等特征,明确提出了虚拟电厂可以开展的增值业务范围,包括提供节能服务、开展能源数据分析、开展能源解决方案设计、提供碳交易服务等,这对于虚拟电厂运营商拓宽收益渠道具有重要作用,也提供了政策依据。
    (三)进一步明确虚拟电厂建设运行管理机制。《意见》提出由各省级能源主管部门牵头组织制定本地的虚拟电厂建设运行管理办法,目的就是统一省内的建设运行管理规范,为虚拟电厂项目建设、接入管理、系统调试、能力检测和上线运行等提供清晰流程指引,降低虚拟电厂的建设运行管理成本。
    (四)进一步明确虚拟电厂接入调用机制。目前虚拟电厂参与电力系统运行和电力市场交易接入平台较多,且尚未达成统一共识。为此,《意见》提出虚拟电厂可根据参与业务的技术要求、电力市场建设进程及运行管理要求,按需选择接入电力调度自动化系统或新型电力负荷管理系统。对于参与现货市场和辅助服务市场的虚拟电厂,《意见》提出虚拟电厂应接入电力调度自动化系统,这主要考虑这两类市场对于实时调度要求较高,直接与电力调度自动化系统对接可以更好保障实时调度指令的下达和执行。对于参与需求响应的虚拟电厂,考虑到需求响应主要由电力负荷管理中心组织开展,此类虚拟电厂应接入新型电力负荷管理系统。此外,从适应电力现货市场节点电价机制出发,《意见》明确了虚拟电厂聚合资源原则上应位于同一市场出清节点下,但也考虑了我国目前电力市场建设的实际情况,在过渡期和市场机制允许的情况下,可以跨节点聚合资源,这不仅有利于我国虚拟电厂在短期内迅速做大做强,还可以确保其适应未来电力市场发展需求。
    (五)进一步明确虚拟电厂参与电力市场机制。《意见》重点对虚拟电厂参与电能量市场和辅助服务市场的相关机制进行了完善。在市场准入方面,《意见》提出各地要细化明确虚拟电厂参与各类电力市场的准入条件,从而更好适应本地市场建设进展和虚拟电厂发展实际情况。在参与电能量市场方面,《意见》明确提出要推动虚拟电厂以资源聚合整体参与电力中长期市场和现货市场交易,有利于虚拟电厂充分发挥整体的调节能力及协调控制功能。在参与辅助服务市场方面,部分调节资源聚合成虚拟电厂后,参与调峰等辅助服务市场的限价区间与独立参与市场的限价区间存在差异,为此《意见》提出要公平设定各类辅助服务品种申报价格上限,不应对各类主体设立不同上限,这有利于提升各类资源参与虚拟电厂聚合的积极性。
    (六)进一步明确虚拟电厂提升安全运行水平的要求。考虑虚拟电厂在安全运行方面面临的困难和挑战,《意见》从内外部两个层面提出了提升虚拟电厂安全运行水平的相关要求。在参与电力系统运行方面,从做好涉网安全管理、加强网络安全防护、加强应急模拟演练、加强信息报送等方面,提出了具体举措,这有助于确保电力调度机构及时掌握虚拟电厂资源信息和运行信息,提升虚拟电厂在电网发生紧急情况时的应急响应能力。在内部运行方面,《意见》强调了虚拟电厂及各分散资源应承担相应的安全运行责任,这有助于做好与大电网的安全责任划分。同时,《意见》也提出虚拟电厂网络安全防护体系建设和数据安全管理要满足相关法律法规和政策文件的要求,这为提升虚拟电厂内部网络数据安全水平提供了依据和参考。
    (七)进一步明确虚拟电厂技术创新和标准规范发展方向。在技术创新方面,《意见》明确了未来一段时期虚拟电厂关键技术的创新方向,包括资源聚合、智慧调控、安全稳定、评估检测和智能量测设备等。在标准规范方面,《意见》提出在行业亟需但标准尚未覆盖的领域,可以通过技术指引等政策性文件先行规范,主要包括建设管理、并网调控和交易管理等。(电力规划设计总院袁伟凡鹏飞)
  • 原文来源:https://news.bjx.com.cn/html/20250414/1436635.shtml
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    • 我国可供参与虚拟电厂运营的可控资源体量庞大,其中,可调负荷资源5000万千瓦以上,用户侧储能规模约100万千瓦,电动汽车接近600万辆(每辆按5千瓦计算,相当于3000万千瓦储能),分布式电源装机规模超6000万千瓦,这其中还未纳入现存于各地区小型水电站的装机容量,且这些资源规模都还处于快速上升期。 电力系统中,供需平衡是一项刚性约束,为了保障这种平衡,确保系统的安全可靠运行,我国针对需求侧开展了大量的工作。早期由于供给侧发电设备及电网的构建相对于电力需求的增长总是存在相应的时滞,导致长期电力供应紧缺,为了解决供需矛盾,我国采用“三电办”的管理模式,其主要是站在电力生产者的角度,通过行政命令手段开展用电管理工作,以减少用户对电力、电量的需求,该时期内用户参与调控被当做一项义务。随着时间的推移,我国电力供需形势发生变化,“硬缺电”变为了因电网运行方式不科学而造成的阶段性、季节性缺电,在此背景下需求侧管理的概念引入我国。与“三电办”模式不同,其主要通过有效的激励、引导措施,调动用户的积极性去改变用电方式,满足用户相同用电功能的前提下,降低电能的消耗,提升终端用能效率,其目的不仅仅是弥补电力供应紧缺,更主要是为了最经济有效地利用能源资源,充分发挥电力在能源市场上的作用。再往后发展便进入了电力需求响应阶段,从需求侧管理到需求响应虽然有相关继承性,但其存在本质性的区别,需求响应重在通过释放市场信号驱动用户自愿响应,而非采用强制性的行政手段,用户从刚性的“无机体”变为了弹性的“有机体”,该时期参与需求响应的资源主体主要以可调负荷为主。 近几年,在可再生能源和电能替代发展战略下,电源端接入大量的可再生能源,供应侧呈现复合多元化的特点,整个电网也处于向数字化、智能化的互联互动转型的过程之中。传统需求侧管理已从单纯的能效和负荷管理拓展到了促进可再生能源消纳与智能用电方面。这就需要更加稳定、灵活性的技术来支撑系统转型。随着我国大规模可调负荷、分布式电源、储能等灵活性资源在配用电侧兴起,通过虚拟电厂(virtualpowerplant,VPP)对其实现聚合管理,使他们具备参与电网调控的能力,更多以微网、局域能源互联网的形式来做需求侧资源。在我国能源低碳转型的道路上,其也将作为支撑电力系统稳定运行的一个重要抓手。 发展虚拟电厂是大势所趋 VPP的的基本概念 VPP的概念已提出20余年,本世纪初在德国、英国、法国、荷兰等欧洲国家兴起,并已有多个成熟的示范项目,其主要关注分布式能源的可靠并网,同时构筑电力市场中稳定的商业模式。同期北美地区推进相同内涵的“电力需求响应”,可调负荷占据主要地位。 目前我国VPP发展处于起步阶段,同时采用以上两个概念,一般认为虚拟电厂的范畴含括需求响应,两者本质相同,是同时存在的两个概念,区别主要在于包含主体的变化,前者是对后者的补充与拓展,后者是前者的子集。VPP不仅聚合了可调负荷,还重点关注近几年正大规模发展的分布式电源(distributedgenerator,DG)及储能。 结合已有研究和目前实践情况,虚拟电厂可以理解为是将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多种可控资源聚合起来,实现自主协调优化控制,参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。它既可作为“正电厂”向系统供电调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷;既可快速响应指令配合保障系统稳定并获得经济补偿,也可等同于电厂参与容量、电量、辅助服务等各类电力市场获得经济收益。 需要注意的是,虚拟电厂并没有改变现有资源与电网的连接方式,而是相当于一个智能的“电力管家”,通过通信技术与智能计量技术,进行有效聚合、优化控制和管理,形成更加稳定、可控的“大电厂”,实现发电和用电自我调节,为电网提供源网荷储售一体化服务。这些可控资源不受电网运行调度中心的直接调度,而是通过资源聚合商参与到电网的运行和调度中。 VPP类比传统电厂 虚拟电厂作为一类特殊的电厂参与电力系统的运行,具备传统电厂的功能,能够实现精准的自动响应,机组特性曲线也可模拟常规发电机组,但与传统电厂仍存在较大区别,归结为几点:一是形式不同。传统电厂指具有传统物理生产流程的集中式大型电厂。虚拟电厂不具有实体存在的电厂形式,相当于一个电力“智能管家”,由多种分布式能源聚合而成,等同于独立的“电厂”在运营。二是电能量流动方向不同。传统电厂能量流动是单向的,即电厂-输电网-配电网-用户。而虚拟电厂能量流动是双向的,也就是说VPP市场主体可以与电力市场实现实时互动。三是负荷特征不同。传统电厂的负荷通常是静态可预测的,而虚拟电厂的需求端是动态可调整的,要求负荷端去适应电网,在高峰时段可缓解尖峰负荷。四是生产与消费的关系不同。传统电厂的电力生产须遵循负荷端的波动变化,并通过调度集中统一调控。虚拟电厂参与主体的负荷端负荷可去适应电力生产,采用的是需求侧管理模式。 VPP的应用现状 目前虚拟电厂理论和实践在发达国家已成熟,各国各有侧重,其中美国以可调负荷为主,规模已超3千万千瓦,占尖峰负荷的4%以上;以德国为代表的欧洲国家则以分布式电源为主,德国一家公司整合了9516个发用电单元,总容量817万千瓦,提供了全德二次调频服务的10%市场份额;日本以用户侧储能和分布式电源为主,计划到2030年超过2500万千瓦;澳大利亚以用户侧储能为主,特斯拉公司在南澳建成了号称世界上最大的以电池组为支撑的虚拟电厂。 “十三五”期间,我国江苏、上海、河北、广东等地开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点。如江苏省于2015年率先出台了《江苏省电力需求响应实施细则》,2016年开展了全球单次规模最大的需求响应,削减负荷352万千瓦,2019年再次刷新纪录达到402万千瓦,削峰能力基本达到最高负荷的3%~5%。国家电网冀北公司高标准建设需求响应支撑平台,优化创新虚拟电厂运营模式,高质量服务绿色冬奥,并参与了多个虚拟电厂国际标准制定。 VPP的社会经济效益 近年来,我国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。据国家电网测算,若通过建设煤电机组满足其经营区5%的峰值负荷需求,电厂及配套电网投资约4000亿元;若建设虚拟电厂,建设、运维和激励的资金规模仅为400亿~570亿元。可见,相对于供应侧的电源建设成本,需求侧资源要廉价得多。需求侧资源开发得越充分,未来整体资源优化配置的效果就越好,既可降低电力成本,还能提升供电可靠性。 我国可供参与虚拟电厂运营的可控资源体量庞大,其中,可调负荷资源5000万千瓦以上,用户侧储能规模约100万千瓦,电动汽车接近600万辆(每辆按5千瓦计算,相当于3000万千瓦储能),分布式电源装机规模超6000万千瓦,这其中还未纳入现存于各地区小型水电站的装机容量,且这些资源规模都还处于快速上升期。若将这些分散资源进行有效聚合,相当于建设约140台百万千瓦级煤电机组,可有效满足电力负荷增长和削峰填谷需求。 VPP的三类资源主体 虚拟电厂的发展是以三类可控资源的发展为前提的,分别是可调负荷、分布式电源、储能。这是三类基础资源,在现实中往往会糅合在一起,特别是可调负荷中间越来越多地包含自用型分布式能源和储能,或者经过组合发展出微网、局域能源互联网等形态,同样可以作为虚拟电厂下的一个控制单元。 虚拟电厂按照主体资源的不同,可以分为需求侧资源型、供给侧资源型和混合资源型虚拟电厂三种。需求侧资源型虚拟电厂以可调负荷以及用户侧储能、自用型分布式电源等资源为主。供给侧资源型虚拟电厂以公用型分布式发电、电网侧和发电侧储能等资源为主。混合资源型虚拟电厂则由前两者共同组成,通过能量管理系统的优化控制,实现能源利用的最大化和供用电整体效益的最大化。 可调负荷 可调负荷资源的重点领域主要包括工业、建筑和交通等。其中工业分连续性工业和非连续性工业;建筑包括公共、商业和居民等,建筑领域中空调负荷最为重要;交通有岸电、公共交通和私家电动车等。可调负荷资源潜力受调节意愿和调节能力约束,调节意愿主要受激励和价格机制决定,同时也受调节能力影响,调节能力则主要随技术进步而不断提升。对工业负荷而言,其主要的可调节潜力来自于非生产性负荷和辅助生产负荷,根据工业行业的不同,其负荷可调潜力均有较大差异。对商业和公共建筑负荷而言,其可调负荷主要是楼宇的空调、照明、动力负荷,占整个楼宇负荷的25%左右。对居民负荷而言,其可调负荷主要包括分散式空调、电热水器、电冰箱、充电桩等,占家庭负荷的25%~50%左右,但受分布散、单点容量小影响,聚合难度较大。 可调负荷资源在质和量两个方面都存在较大的差别。在质的方面,可以从调节意愿、调节能力、调节及聚合成本性价比几个维度来评判。总的来说,非连续工业是意愿、能力、可聚合性“三高”的首选优质资源,其次是电动交通和建筑空调。在量的方面,调节、聚合技术的发展和成本的下降,激励力度的增加都有助于资源量的开发。去年国家电网组织完成了建筑、工业、居民、新兴负荷四大领域22类典型行业负荷特性分析。研究表明,在政策、技术、补贴到位且客户自愿条件下,可调节负荷潜力巨大,如钢铁、水泥、电解铝、楼宇、居民用电负荷中的可调节比例分别可达20%、24%、22%、30%、50%。经测算,国家电网经营区可调节负荷远期理论潜力可达9000万千瓦;未来三到五年,通过加强技术研发、完善补贴政策和交易机制,可力争实现4000~5000万千瓦,约占最大负荷的5%。 分布式电源(分布式发电) 根据GB/T33593-2017定义,分布式电源指的是接入35千伏及以下电压等级电网、位于用户附近,在35千伏及以下电压等级就地消纳为主的电源。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、水能、氢能、地热能、海洋能、资源综合利用发电(含煤矿瓦斯发电)和储能等类型。 当前我国对分布式电源的界定和统计还处在不够严谨的状态。据初步统计,截至2018年底,我国分布式电源装机约为6000万千瓦,其中,分布式光伏约5000万千瓦;分布式天然气发电约为300万千瓦,分散式风电约为400万千瓦。在这里,一些符合条件的小水电未被纳入,小型背压式热电也因争议大暂未被作为分布式发电。而实际上站在虚拟电厂的角度,对分布式发电资源的界定在于调度关系,凡是调度关系不在现有公用系统的,或者可以从公用系统脱离的发电资源,都是可以纳入虚拟发电的资源。从这个意义上来说,实际上所有自备电厂都是虚拟电厂潜在的资源,事实上在国际上这也是常用做法。 分布式燃机在国际上是分布式发电的主力军,但在我国的发展因受气源和电网两头压制而举步维艰,与2020年达到1500万千瓦的规划目标差距较大。据一些文献资料,2025年我国分布式电源技术可开发潜力约16亿千瓦。其中光伏、风电、天然气发电和生物质发电占比分别为79.9%、15.5%、3.1%和1.5%;经济可开发潜力约2亿千瓦。 目前我国分布式发电发展较好的是江苏和广东两省。江苏省截至2019年底,分布式光伏664万千瓦,天然气分布式能源项目已核准46个、发电装机总容量122万千瓦,其中区域式分布式能源项目11个、发电装机总容量105万千瓦,楼宇式分布式能源项目35个、发电装机总容量17万千瓦,但由于气价、电价等相关因素,部分天然气分布式能源项目存在停建、建成停运状况。 截至2019年底,南方电网经营区域内分布式能源总装机容量约545万千瓦。其中,分布式光伏装机容量395万千瓦,分散式风电装机容量0.7万千瓦,天然气分布式发电装机容量149万千瓦,占天然气发电装机容量的6.2%,主要分布在广东珠三角地区。 储能 储能是电力能源行业中最具革命性的要素。储能技术经济特性的快速发展,突破了电能不可大规模经济储存的限制,也改变了行业控制优化机制。按照存储形式的区别,储能设备大致可分为四类:一是机械储能,如抽水蓄能、飞轮储能等;二是化学储能,如铅酸电池、钠硫电池等;三是电磁储能,如超级电容、超导储能等;四是相变储能。据中关村储能产业技术联盟不完全统计,截至2019年12月,全球已投运电化学储能累计装机为809万千瓦,我国171万千瓦,初步形成电源侧、电网侧、用户侧“三足鼎立”新格局。 目前储能发展较好的省份包括河北、江苏和广东,也正好是几个开展了虚拟电厂试点的省份。 资源聚合商是VPP的关键市场主体 资源聚合商在虚拟电厂中属于中间环节也是关键环节,是虚拟电厂架构中最重要的参与主体,主要依靠互联网、大数据技术,整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息,增强虚拟电厂的统一协调控制能力。 作为专业的“授权代理机构”,可为用户提供的服务类型归纳如下:一是可以通过调节用户负荷来提供削峰填谷等辅助服务,调配各种可控资源来提供发电容量,为市场提供更多、更灵活的服务和技术。根据数量值、速度要求,以投标的方式获得提供辅助服务并取得相应补偿的约定。在响应时刻通过负荷的柔性调节,或者通过风电、光伏等分布式电源的协调控制策略来共同完成目标。二是可为终端用户提供智能用电方案,优化生产方式,达到节能增效的目的。聚合商可以代理可控负荷的购电业务,以可控负荷的用能成本最小化为目标,引导用户优化响应行为。同时,聚合商还需对电能量市场价格波动进行预测,决策可控负荷的用电行为,达到降低电费的目标。三是引导分布式电源、储能等分布式能源以最佳的方式参与电力市场交易。包括签订交易合约、确定竞价方式等问题,并要达到预期的利润水平。 资源聚合商把可控资源集合起来,去参与电力市场,相比单独的个体去参与市场效率更优,这就为资源聚合商带来了业务空间。对于盈利模式,可以大概理解为其类似于一个交易中间平台,一方面其可以向可控资源收取一定的服务费来帮助其参与电力市场交易;另一方面也可以获得一定的需求响应补偿费用差价。另外值得重视的一点是,资源聚合商通过这种方式还可以更快速地获得用户资源,事实上,优秀的资源聚合商在市场化环境下,不断挖掘有效资源,寻找与用户的黏性,这才是能源服务市场的核心竞争力。很多大型电力用户都可能是资源聚合商的目标客户。单纯地参与电力市场或许利润不会太高,但却能因此更深入地挖掘用户,进而开发出更多的能源服务项目。 虚拟电厂的三个发展阶段 虚拟电厂的三类基础资源都在快速发展,所以虚拟电厂自身的发展空间也在快速拓宽。但并不是有了资源虚拟电厂就自然发展出来了,而是要有必要的体制机制条件为前提。依据外围条件的不同,我们把虚拟电厂的发展分为三个阶段。 第一个阶段我们称之为邀约型阶段。这是在没有电力市场的情况下,由政府部门或调度机构牵头组织,各个聚合商参与,共同完成邀约、响应和激励流程。第二个阶段是市场型阶段。这是在电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后,虚拟电厂聚合商以类似于实体电厂的模式,分别参与这些市场获得收益。在第二阶段,也会同时存在邀约型模式,其邀约发出的主体是系统运行机构。第三个阶段是未来的虚拟电厂,我们称之为跨空间自主调度型虚拟电厂。随着虚拟电厂聚合的资源种类越来越多,数量越来越大,空间越来越广,实际上这时候应该要称之为“虚拟电力系统”了,其中既包含可调负荷、储能和分布式电源等基础资源,也包含由这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。 我国虚拟电厂发展展望 从整个行业的发展来看,原来固有的大机组、超高压的供应侧的资源发展已经到了顶峰,取而代之的将是大规模的需求侧资源,这部分资源潜力巨大,是实实在在的,未来在电力系统中,需求侧资源大概率将成为主角。同时,它们不会以零散的形式存在,聚合商的作用也因此会越来越强,它可将供给侧和需求侧分散式的资源全部聚合起来,最终成为整个行业和生态的主角。 从电力系统的控制和优化方式来看,当需求侧资源不断引入之后,接下来我们在能源互联网概念中提出的,以使用者为中心,将会越来越充分地实现,从而我国传统的自上而下的五级调度体系很可能将不复存在了。所有的聚合商、配电系统运营商,都成为同种性质的运营单位,他们聚合大量的需求侧资源,相当于是一个共享服务平台,从而代理这些资源在配电网侧实现平衡后再与大电网发生关系。所以,聚合商最终将成为一种跨空间的、广域的源网荷储的集成商,系统控制和优化的方式可变为自下而上的一种组织形态。
  • 《虚拟电厂仍需政策加持》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-11-26
    • 我国虚拟电厂还处于发展初期,出台专项政策,明确虚拟电厂的功能定位、发展路线和商业模式,是其从虚走向实的关键,也是“双碳”目标下确保电力系统安全稳健运行的关键。 日前,特来电发布以“充电网、微电网、储能网”为载体构建的虚拟电厂平台,通过聚合电动汽车有序充电、光伏微网、移动储能、梯次储能等资源,实现调频调峰、需求侧响应、聚合售电、绿电消纳和碳交易等功能。特来电还出资1亿元成立专门的虚拟电厂公司。 明明是“看不见的电厂”,虚拟电厂呈现出“看得见的火热”。今年以来,从中央到地方,密集出台了多项鼓励政策,多家上市公司也明确表示不同程度地进行了业务布局。业内人士认为,我国虚拟电厂还处于发展初期,出台专项政策,明确虚拟电厂的功能定位、发展路线和商业模式,是其从虚走向实的关键,也是“双碳”目标下确保电力系统安全稳健运行的关键。 电力市场未来的发展方向 早在1997年,就有经济学家提出虚拟电厂的相关概念。顾名思义,虚拟电厂并非真实的电厂,既没有厂房也没有机组,但能够将分散的分布式电源、储能、电动汽车、城市楼宇等多种可调节资源有机结合,减少高峰期用电和增加电力弹性,像常规电厂一样参与电网运行。 今年夏季,受异常高温等因素影响,我国多地出现了缺电限电情况,虚拟电厂作为解决电力供需平衡最经济、最环保的手段,迅速“出圈”。根据测算,若通过建设煤电机组满足国家电网经营区5%的峰值负荷需求,需要电厂及配套电网投资约4000亿元;而建设虚拟电厂,建设、运维和激励的资金规模仅为400—570 亿元。 今年以来,虚拟电厂频频获得政策支持。国家发改委、国家能源局3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出,要大力提升电力负荷弹性,开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。随后,北京、上海、山东等地密集发布虚拟电厂和需求响应实施细则,山西省更是印发了首份省级《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》,规范了虚拟电厂类型、技术要求、建设与入市流程。 今年8月26日,我国首家虚拟电厂管理中心在深圳成立。9月22日,中石油、中石化、上汽集团、宁德时代等多家公司共同投资了一家名为捷能智电的公司,不仅入局换电,而且要构建虚拟电厂。 虚拟电厂对提升新能源消纳及电力保供能力、推动新型电力系统建设具有重要意义,已然成为投资新高地。在日前召开的首届中国新型储能产业高质量发展大会暨首届全国虚拟电厂及需求侧响应高层研讨会上,杭州数元电力董事长俞庆指出,随着新能源大规模并网,光靠电网自身和电源的调节能力,已经很难保证电网安全稳定运行,需要包括虚拟电厂在内的负荷侧服务与源网进行协调互动。 邀约型向市场型阶段过渡 值得注意的是,虚拟电厂是一个运营概念,并非简单的技术投资。 虚拟电厂主要通过参与现货市场、辅助服务市场,提供需求侧响应或容量服务赚取削峰填谷收入,或通过优化管辖区内用户用电计划,获取溢价分成。目前,欧洲和美国电力现货市场或辅助服务市场相对成熟,虚拟电厂已实现商业化。我国虚拟电厂起步稍晚,但在政策带动下,江苏、浙江、上海等地均有虚拟电厂示范项目,主要响应资源包括储能设施、充电桩、楼宇等,整体规模较小,主要通过政府机构或电力调度机构发出邀约信号来参与市场。 只有建立了可行的商业模式,虚拟电厂才能规模化推广。在南瑞研究院综合能源研发部经理郑涛看来,虚拟电厂有三大特征:有组织能力,聚沙成塔,将各种资源组织起来;组织起来后参与需求响应,参与调频及功率调节等服务;企业追求收益,没有收益的虚拟电厂不可能实现长远发展。 值得一提的是,今年5月,国家电投深圳能源的虚拟电厂平台成功完成参与电力现货市场的功能试验。此次试验平均度电收益为0.274元,成为国内首个虚拟电厂参与电力现货市场盈利的案例。 “华润电力海丰电厂一期安装2 台100万千瓦燃煤机组,电网 AGC 调频运行数据进行统计分析,两台机组的调节速率相对全省的平均标准调节速率(包含水电机组和燃气机组)较低,调节精度较差,导致综合调频性能指标(Ki值)的计算结果仅为0.5—0.7。增加储能辅助调频系统后,预计可将Ki值提升至2.1以上,平均度电收益0.274元。”科陆电子总工程师刘佳璐算了一笔账,根据2021年实际运行情况,预计前五年按照85%分成比例,该电厂收益为2546万元,后五年按照60%分成比例收益1797万元。 中电联预计,2025年全社会用电量达9.5万亿千瓦时,最大负荷将达到1.63亿千瓦,假设可调节能力为5%,投资成本为1000元/千瓦。预计到2025年,虚拟电厂投资规模有望达815亿元。 落地面临诸多难题 尽管前景广阔,虚拟电厂落地还面临诸多现实难题。 刘佳璐指出,国内各地区电力市场建设进程不一,虚拟电厂应用场景也不尽相同,主要以电力需求响应为主,后期将逐步过渡至辅助服务市场及电力现货市场,最终实现统一参与市场化交易。 从发展现状看,虚拟电厂从目前的邀约型过渡到市场型,最终实现自由调度并非易事。“虚拟电厂还没有专项政策明确参与主体,谁建设、谁运营、谁参与、谁监管,系统如何设计、成本分摊机制、交易机制等关键问题也尚未解决。”业内人士坦言,过去电网的有功潮流是单向的,由发电计划平衡电网波动,而伴随分布式新能源、电动汽车、分布式储能的快速发展,电网源侧荷侧界定将更加模糊。对现有的管理体系和技术架构将是一次重构。“比如,虚拟电厂的核心思想是通信和聚合,但面对海量的分散式资源规模接入,如何区分数据类别、如何调度还缺乏专业的第三方能源管理公司。” 大唐集团科学技术研究总院科技创新中心专家李同辉进一步指出,虚拟电厂在关键技术上还存在难题,几乎所有运营商都是先搭台子然后再去拉资源,但很多都是只搭建了一个界面,内部逻辑算法非常粗糙。“从设备到用户、从用户到聚合商、从聚合商到电力市场,每个环节需要智能通信,其标准体系已经在建了,但距离使用还有较长的距离。目前,分布式资源接口各式各样,并没有统一的技术标准。边缘计算存在较大短板,智能电表数据壁垒较大,不利于能源聚合项目的开发。” 此外,虚拟电厂自身盈利模式也还有待探索。“负荷聚合商体系不成熟,用户收益能力弱,参与难度大,认可度较低。”李同辉补充说。