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下載鏈接：https://pdf./pdf/H3_AP202209221578582931_1.pdf?1663838215000.pdf我們如何定義虛擬電廠？什么是虛擬電廠：“通信”和“聚合”構建電力能源新生態(tài)虛擬電廠（VPP, Virtual Power Plant是一種新型電源協(xié)調管理系統(tǒng)虛擬電廠通過信息技術和軟件系統(tǒng)實現分布式電源儲能可調負荷 等多種分布式資源的聚合和協(xié)同優(yōu)化作為一個特殊的電廠參與電力市場和電網運行的協(xié)調管理系統(tǒng)它既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調峰又可作為“負電廠”加大負荷消納 配合系統(tǒng)填谷在電網運行方式向源網荷儲靈活互動轉型和結構向清潔低碳轉型的背景下大力發(fā)展虛擬電廠對促進電網供需平衡實現分布式 能源低成本并網充分消納清潔能源發(fā)電量推動綠色能源轉型具有重大的現實意義虛擬電廠由可控機組不可控機組如風光等分布式能源儲能可控負荷電動汽車通信設備等聚合而成并進一步考慮需求響應不確定性等要素通過與控制中心云中心電力交易中心等進行信息通信實現與大電 網的能量互換根據虛擬電廠對外特征不同類型特征的虛擬電廠具有不同的服務能力虛擬電廠可以分為電源型虛擬電廠負荷 型虛擬電廠儲能型虛擬電廠混合型虛擬電廠等類型聚合建模技術可以對所有可調資源進行處理在處理過程中不是對資源進行簡單相加而是考慮網絡約束設備運行約束以及經濟特性下 聚合的響應能力聚合時不同聚合方式資源容量將得到不同的功率范圍以及成本函數通過聚合建模技術選擇適當容量比率可以發(fā)揮虛 擬電廠的經濟性和靈活性數據驅動技術是虛擬電廠關鍵技術根據具體功能不同虛擬電廠分為商業(yè)型虛擬電廠（CVPP, Commercial Virtual Power Plant和技術型虛擬電 廠（TVPP, Technical Virtual Power PlantCVPP通過獲取分布式能源的運行參數邊際成本量測及預測結果結合電價預測結果等市場信息實現內部聚合分布式能源的投資組合并參與 市場競標獲取授權后制定合同提供系統(tǒng)平衡輔助服務等市場服務并向TVPP提供分布式可再生能源 (DER, Distributed Energy Resource)的調度 計劃及成本信息TVPP側重系統(tǒng)管理角度結合獲取信息計算內部資源聚合整體的技術特性關注DER聚合后對本地網絡的影響為配電網運營商 (DSO, Distribution Network Operator) 提供可視化信息獲取滿足配網安全穩(wěn)定的調控指令制定內部調控方案實現所聚合的配電網資源主動管理儲能是虛擬電廠推進的重要方向 儲能自身特征：儲能發(fā)展能夠實現電力市場調頻調壓及暫態(tài)穩(wěn)定在不同時間根據分布式電源的特征及用戶用電特征進行短期功率的靈活調節(jié)實現靈活性應急的作用穩(wěn)定的儲能技術能夠在電力短缺時釋放電能達到應對中長期能量短缺的效果市場發(fā)展前景：云儲能市場和分布式儲能P2P市場是未來的重點發(fā)展方向云儲能通過在云端聚合分布式儲能資源為大量的用戶提供儲能服務作為共享經濟與電力系統(tǒng)儲能融合的產物是未來電網的一個新形態(tài)在能源交互機制基礎上以點對點技術(P2P, (Peer-to-peer) 為典型代表 的分布式多邊交易形式應運而生這種交易形式可實現配電網能量的就地平衡在挖掘用戶的自主互動特性減少集中管理模式下的計算壓力等 方面有諸多優(yōu)勢虛擬電廠的興起回應了新能源行業(yè)的什么痛點？虛擬電網發(fā)展背景：能源需求轉型用電供需矛盾突出圍繞電力的產生和消耗大體分為發(fā)電測電網側和用電 測· 電網對運行安全有嚴格要求電網安全的首要目標就是保證 發(fā)用電的實時平衡需要發(fā)電側的不斷調節(jié)去擬合負荷曲 線新能源發(fā)電嚴重依賴于自然資源（光照強度風力強度具有隨機性間歇性和波動性的特點對負荷的支撐能力不 足若規(guī)?；苯硬⑷腚娋W發(fā)電將會對電網造成巨大沖擊威 脅電力系統(tǒng)安全以及供電的穩(wěn)定性另外由于小型分布式 新能源發(fā)電設施儲能設施可控制用電設備電動汽車等 的持續(xù)發(fā)展普及在用電側很多電力用戶也從單一的消費 者轉變?yōu)榛旌闲螒B(tài)的產銷者并且各類激增的大功率用電設 備（如充電樁“吃”起電來也是讓電網直呼壓力山大顯然不能任由其“胃口大開”一哄而上因而新的發(fā)用電 勢態(tài)下“虛擬電廠”應運而生供給側：火力發(fā)電仍占主導水力風能發(fā)電量不穩(wěn)定光伏發(fā)電裝機量分布不均：2022年一季度全國光伏新增并網裝機1321萬千瓦同比提高138%新增裝機規(guī)模較大的省份包括河北180萬千瓦浙江164萬千瓦山東150萬千瓦受地理位置和自然條件影響光能資源分布不均勻各省份裝機量差異較大風電裝機量分布不均：2022年一季度全國風電新增并網790萬千瓦同比增加16.7%新增并網規(guī)模較大的省區(qū)主要有吉林163萬千瓦甘肅90 萬千瓦山西68萬千瓦截至3月底全國風電累計并網3.37億千瓦同比增加17.6%一季度海上風電新增并網36萬千瓦受2021年底海上風 電國家補貼到期影響海上風電新增裝機規(guī)模放緩同比下降79%用電負荷總量屢創(chuàng)新高：當前社會用電短期峰值負荷不斷攀升加之極端天氣的沖擊2022年夏季我國部分地區(qū)區(qū)域電力供需緊張國 家電網5個區(qū)域電網和19個省級電網負荷屢創(chuàng)新高四川等省份啟動了限電措施用電需求結構變化電力負荷特性惡化：近年第三產業(yè)及城鄉(xiāng)居民用電的增長形成了“日內雙峰”的特征同時拉大了用電負荷峰谷 差使能源電力保供形勢更為復雜嚴峻以上海為例2020年夏季的最大峰谷差率高達43%導致本地發(fā)電機組頻繁啟停對機組安全 性造成了負面影響靈活性：把負荷側的這些資源包括用電負荷儲能以及分布式的資源通過信息化手段和技術自動化手段集合起來使其具備一個電廠的特性它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調負荷調峰又可作為“負電廠”加大負荷消納配合填谷能夠實現配電網側新能源的聚合管理就 地消納及靈活運行經濟性:投入成本約為火電廠的1/8我國東西部電力供需關系趨緊電力峰谷差矛盾日益突出各地年最高負荷95%以上峰值負荷累計不足50小 時峰谷差問題可以依靠多種手段緩解但總體來看隨著虛擬電廠技術的日漸成熟虛擬電廠將成為削峰填谷投資成本最低的手段根據國家電 網測算通過火電廠實現電力系統(tǒng)削峰填谷滿足其經營區(qū)5%的峰值負荷需要投資4000億而通過虛擬電廠在建設運營激勵等環(huán)節(jié)投資僅 需500-600億元既滿足環(huán)保要求又能夠降低投入成本虛擬電廠在各國如何落地？德國的虛擬電廠已實現商業(yè)化其主要業(yè)務是在批發(fā)市場銷售 100kW以上中型可再生能源電廠生產的電量在日前市場優(yōu)化其 售電使這些電廠成為虛擬電廠資源 虛擬電廠有利于靈活性較高的機組獲利除可再生能源電廠外燃氣熱電聯(lián)產電池儲能應急發(fā)電機和需求響應等都可作為虛 擬電廠資源其主要應用場景是通過電力市場的靈活電價引導電廠管轄內系 統(tǒng)優(yōu)化發(fā)用電成本優(yōu)化交易收益歐洲：產業(yè)鏈分工明確商業(yè)模式聚焦發(fā)電側歐洲虛擬電廠通常由獨立虛擬電廠運營商發(fā)電企業(yè)或部分輸電網運營 商 (TSO, Transmission System Operator) 提供服務從產業(yè)鏈角度：歐洲的電力系統(tǒng)分為發(fā)電輸電配電和售用電環(huán)節(jié)而電網運營主體可以劃分為輸電網運營商和配電網運營商 (DSO, Distribution Network Operator) 輸電網運營商負責控制和運行輸電網包括監(jiān)測和控制電網內斷路器開關以及輸電網的電壓配電網運營商負責將能源進行分配和管理并輸送給終端消費者屬 于競爭性業(yè)務歐洲各國根據區(qū)域劃分輸電網運營商的管轄范圍并依靠跨國電網鏈 接屬于區(qū)域性壟斷業(yè)務美國目前是世界上實施需求響應（DR, Demand Response項目 最多種類最齊全的國家也是較早開展需求側管理的國家之一約有28GW的需求側資源參與其中約占高峰需求的6%家庭虛擬 電廠技術興起有助于整合更多的屋頂光伏和儲能同時擴大基于 時間的費率試點美國虛擬電廠通過控制電力價格電力政策的動態(tài)變化降低用電負 荷或獲取電力用戶手中的儲能來保證電網系統(tǒng)穩(wěn)定性目前國家層面還沒有出臺專項的虛擬電廠政策省級層面僅有上海廣東山西分別出臺了《關于同意進一步開展上海市電力需求響應和虛 擬電廠工作的批復（2020.9.16《廣州市虛擬電廠實施細則（征求意見稿（2021.6.30和《虛擬電廠建設與運營管理實施方案（2022.6.23與虛擬電廠相關的政策主要涉及需求響應輔助服務等為調動用戶側資源響應電力系統(tǒng)積極性在2013年需求側試點基礎上上海江蘇廣東浙江山東河南等14個省區(qū)出臺了需求響應新政策；江蘇湖北遼寧湖南河南安徽福建貴州江西等省區(qū)以及東北華東等五大區(qū)域出臺或對電力輔助服務政策進行了修訂；華北華中浙江江蘇等地能源主管部門開放了虛擬電廠等第三方主體和用戶資源 參與調峰輔助服務身份我們如何測算虛擬電廠的盈利能力？電價是虛擬電廠盈利能力的重要影響因素：峰谷電價差越 大用戶購買輔助服務和需求側響應的激勵也就越大；電價 平均水平越高用戶購買能效優(yōu)化服務虛擬電廠進行現貨 交易的收益也就越大因此電價機制改革進程是虛擬電廠 盈利能力的重要影響因素分時電價機制進一步完善拉大峰谷價差：2021年7月國 家發(fā)改委發(fā)布《關于進一步完善分時電價機制的通知合 理確定峰谷電價價差系統(tǒng)峰谷差率超過40%的地方峰谷 電價原則上不低于4：1其他地方原則上不低于3：1；建立 尖峰電價機制尖峰電價在峰段電價的基礎上上浮比例原則 上不低于20%在《通知發(fā)布后多省市相應政策制定 出臺了相應的峰谷電價政策電價機制改革推高電價：自2021年7月推進分時電價機制與 2021年10月燃煤上網電價政策的調整以來電力生產工業(yè)生 產者出廠價格指數不斷走高這體現了上網電價的提高我 們預計隨著市場化電價機制改革的不斷深入我國上網電 價上漲的趨勢仍將持續(xù)盈利能力影響因素：電力市場改革推進電力現貨市場建設推進現貨市場建設是虛擬電廠盈利能力的重要影響因素：電力現貨交易與中長期交易互為補充其中現貨市場具有重要的價格發(fā)現功能中長 期市場的電力價格往往根據現貨市場價格而定因此電力現貨市場建設是虛擬電廠盈利能力的重要影響因素電力現貨市場建設加速推進形成“8+6”試點格局：2017年8月國家發(fā)改委能源局印發(fā)《關于開展電力現貨市場建設試點工作的通 知在南方（以廣東起步浙江蒙西山東山西福建甘肅四川8地開展電力現貨市場試點工作；2021年5月國家發(fā)改 委能源局發(fā)布《關于進一步做好電力現貨市場建設試點工作的通知在上海安徽江蘇遼寧河南湖北6省市開展第二批電力 現貨市場試點工作虛擬電廠的市場空間有多大？虛擬電廠的業(yè)務場景主要有輔助服務交易需求側響應現貨交易與能效優(yōu)化輔助服務交易：參與電網調峰調頻備用通過調配可控資源提供發(fā)電容量保證電網穩(wěn)定運行并獲取補貼收入需求側響應：虛擬電廠根據合同要求按時按容量切負荷保障電網供需平衡并獲取補貼收入現貨交易：代表產銷者集群在電力現貨市場進行交易優(yōu)化電網運行供需并獲取分成收入能效優(yōu)化：為大用戶提供能源資源優(yōu)化管理服務預測電力市場價格波動幫助用戶決策可調負荷的用電行為代理購電業(yè)務提供智 能用電方案并從客戶獲取分成收入虛擬電廠投資市場規(guī)模測算：預計2030年近千億元可調負荷資源庫投資成本推算：根據國家電網2020年的測算若通過建設虛擬電廠滿足其經營區(qū)5%的峰值負荷需求建設運維和激勵的資 金規(guī)模為400-570億元我們假設其中虛擬市場投資規(guī)模為400億元根據國家電網報消息2020年國家電網經營區(qū)最高負荷為8.75億千瓦滿足其經營區(qū)5%的峰值負荷需求所需的可調資源庫容量為4375萬千瓦由此可推算出虛擬電廠可調負荷資源庫的投資成本約為914元/千瓦報告節(jié)選：
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