虛擬電廠與需求響應(yīng)的異同

抱樸守拙之寧耐 2024-12-14

展開全文

一、概念引入與發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬電廠最早起源于 1997 年，Shimon Awerbuch 博士提出 “虛擬公共設(shè)施” 概念，后德國能源公司 RheinEnergie 首次提出 “虛擬電廠” 概念。目前我國虛擬電廠處于試點(diǎn)示范應(yīng)用階段，江蘇、上海、河北、廣東等地相繼開展項(xiàng)目試點(diǎn)。如上海市于 2017 年建成黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程；冀北地區(qū)建設(shè)聚合了分布式光伏等的虛擬電廠，并參與華北輔助服務(wù)市場進(jìn)行調(diào)峰。

需求響應(yīng)最早起源于 20 世紀(jì) 70 年代的負(fù)荷管理，全球需求響應(yīng)市場規(guī)模 2023 年達(dá) 365.0 億元。在我國從最初的電話通知邀約發(fā)展到通過平臺實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邀約和響應(yīng)以及可調(diào)資源的直接控制。近年來，浙江、山東等受電省通過經(jīng)濟(jì)手段大力倡導(dǎo)企業(yè)和負(fù)荷聚合商參與需求響應(yīng)，在迎峰度夏、度冬期間的電網(wǎng)平衡發(fā)揮了巨大的作用。

二、核心差異剖析

（一）是否產(chǎn)生逆向潮流

虛擬電廠的側(cè)重點(diǎn)在于增加供給，會產(chǎn)生逆向潮流現(xiàn)象。而需求響應(yīng)側(cè)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)削減負(fù)荷，不會發(fā)生逆向潮流現(xiàn)象。這是虛擬電廠和需求響應(yīng)兩者最主要區(qū)別之一。例如，虛擬電廠通過聚合多種資源，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易，在這個過程中可能會產(chǎn)生逆向潮流。而需求響應(yīng)主要是通過引導(dǎo)用戶改變用電行為，減少或增加用電，以促進(jìn)電力供需平衡，不會產(chǎn)生逆向潮流。

（二）資源聚合范圍不同

虛擬電廠可以將不同空間的可調(diào)負(fù)荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，形成一個協(xié)調(diào)一致的虛擬集合體。而需求響應(yīng)主要側(cè)重于聚合可調(diào)負(fù)荷，資源聚合范圍相對較窄。

（三）調(diào)節(jié)方式與手段差異

虛擬電廠接入了更多元的用戶，如儲能、分布式電源等，在用戶參與調(diào)節(jié)時，不僅負(fù)荷側(cè)用戶可以調(diào)節(jié)自身用電增減，還可以召集儲能側(cè)、分布式電用戶調(diào)節(jié)電能輸出，有更豐富的調(diào)節(jié)方式和手段。例如，在電力供應(yīng)緊張時，虛擬電廠可聚合分布式電源為系統(tǒng)供電調(diào)峰，也可在用電低谷時加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷。而需求響應(yīng)則更側(cè)重于以價格信號或補(bǔ)貼激勵的形式，引導(dǎo)負(fù)荷側(cè)用戶調(diào)節(jié)自身的用電負(fù)荷，主要目的是在削峰需求時削減負(fù)荷、填谷需求時拉升負(fù)荷。

三、發(fā)展階段對比

（一）虛擬電廠的發(fā)展階段

從全球虛擬電廠的發(fā)展歷程來看，虛擬電廠經(jīng)歷三個發(fā)展階段：邀約型、市場型和跨空間自主調(diào)度型階段。目前國內(nèi)虛擬電廠行業(yè)處于邀約型向市場型過渡的初級階段，其中以江蘇、上海、浙江等省市開展得比較多。同時，廣東、山西等省份相繼發(fā)布了虛擬電廠參與市場的相關(guān)規(guī)則，已經(jīng)朝市場型方向發(fā)展。在邀約型階段，主要由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，發(fā)出邀約信號，并由負(fù)荷聚合商響應(yīng)，獲得容量 / 電量補(bǔ)貼。而在市場型階段，電力市場建設(shè)較為完善，虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式，分別參與電能量交易、輔助服務(wù)和容量市場獲得收益，也會同時存在邀約型模式，其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。

（二）需求響應(yīng)的發(fā)展階段

需求響應(yīng)早期主要是通過電話通知等方式進(jìn)行邀約，隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸發(fā)展到通過平臺實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邀約和響應(yīng)以及可調(diào)資源的直接控制。比如20年浙江就在網(wǎng)上國網(wǎng)開展過居民側(cè)的需求響應(yīng)。目前我國需求響應(yīng)處于不斷發(fā)展和完善的階段，各地逐步探索創(chuàng)新需求響應(yīng)實(shí)施內(nèi)容，如山東嘗試通過需求側(cè)競價的模式確定補(bǔ)償價格，浙江明確 2020 年度電力需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金來源于跨區(qū)域省間富余可再生能源電力現(xiàn)貨交易購電差價盈余部分等。同時，需求響應(yīng)的補(bǔ)償價格市場化程度有所上升，補(bǔ)貼資金來源途徑獲得突破，參與負(fù)荷和響應(yīng)手段更多元，精準(zhǔn)、數(shù)字化成為亮點(diǎn)。

（三）兩者發(fā)展階段的聯(lián)系

虛擬電廠和需求響應(yīng)在發(fā)展過程中相互影響、相互促進(jìn)。在虛擬電廠的邀約型階段，需求響應(yīng)作為虛擬電廠聚合資源的一種方式，共同完成邀約、響應(yīng)和激勵流程，實(shí)現(xiàn)削減峰荷等目標(biāo)。隨著電力市場的不斷完善，虛擬電廠進(jìn)入市場型階段，需求響應(yīng)也更加多元化和市場化，兩者共同為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和能源轉(zhuǎn)型提供支持。在未來，隨著虛擬電廠向跨空間自主調(diào)度型階段發(fā)展，需求響應(yīng)也將在更廣泛的區(qū)域和更復(fù)雜的場景中發(fā)揮重要作用，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

四、未來趨勢展望

（一）虛擬電廠未來發(fā)展趨勢

技術(shù)創(chuàng)新推動發(fā)展：虛擬電廠的核心技術(shù)包括能源管理系統(tǒng)、儲能技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)等，這些技術(shù)在不斷發(fā)展和進(jìn)步。例如，電池儲能技術(shù)的持續(xù)提高，將有助于提升虛擬電廠的響應(yīng)速度和效率。數(shù)字化和自動化技術(shù)的應(yīng)用，能使虛擬電廠的運(yùn)營更加高效，從而降低建設(shè)和運(yùn)營成本。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到 2025 年，全球虛擬電廠裝機(jī)累計規(guī)模預(yù)計達(dá) 58 - 60GW，中國虛擬電廠累計裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá) 39GW，投資規(guī)模 300 億元。

市場需求增長：隨著社會對清潔能源的需求不斷增加，虛擬電廠將擁有更大的市場空間。政府對清潔能源的支持力度也在不斷加大，為虛擬電廠的發(fā)展帶來機(jī)遇。如歐洲一些國家提出的 “綠色能源” 計劃，鼓勵發(fā)展清潔能源，這將推動虛擬電廠的進(jìn)一步發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善：虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈包括上游基礎(chǔ)資源、中游虛擬電廠運(yùn)營以及下游電力需求市場。未來，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)將不斷發(fā)展和完善，上游基礎(chǔ)資源建設(shè)將更加豐富多樣，中游運(yùn)營平臺將更加智能化和高效化，下游電力需求市場將更加廣闊。

（二）需求響應(yīng)未來發(fā)展趨勢

數(shù)據(jù)驅(qū)動個性化服務(wù)：數(shù)據(jù)驅(qū)動的需求響應(yīng)將成為未來幾年的主要趨勢之一。借助高端數(shù)據(jù)分析軟件，需求響應(yīng)市場領(lǐng)域的制造商能夠提供個性化的服務(wù)。聚合商可以建立虛擬的能源使用模型，在分析客戶過去的用電趨勢后將其用作預(yù)測工具，確保較低的能源成本。

補(bǔ)償價格市場化：目前我國需求響應(yīng)的補(bǔ)償價格市場化程度有所上升，補(bǔ)貼資金來源途徑獲得突破。未來，需求響應(yīng)的補(bǔ)償價格將更加市場化，參與負(fù)荷和響應(yīng)手段將更加多元化，精準(zhǔn)、數(shù)字化將成為需求響應(yīng)的亮點(diǎn)。

與新型能源體系深度融合：隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，需求響應(yīng)將與分布式能源、儲能等新型能源資源深度融合，共同為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和能源轉(zhuǎn)型提供支持。

（三）虛擬電廠與需求響應(yīng)的協(xié)同作用

共同提升電力系統(tǒng)靈活性：虛擬電廠和需求響應(yīng)都能夠在不同程度上提升電力系統(tǒng)的靈活性。虛擬電廠通過聚合多種資源，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易；需求響應(yīng)則通過引導(dǎo)用戶改變用電行為，減少或增加用電，以促進(jìn)電力供需平衡。兩者協(xié)同作用，能夠更好地應(yīng)對電力系統(tǒng)中的各種變化和挑戰(zhàn)。

助力能源轉(zhuǎn)型：在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)下，虛擬電廠和需求響應(yīng)都將在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。虛擬電廠能夠提升能源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對分布式能源的響應(yīng)分配、靈活潛力挖掘、多元負(fù)荷預(yù)測、實(shí)時協(xié)調(diào)控制，參與電力交易市場和需求響應(yīng)；需求響應(yīng)能夠促進(jìn)用戶合理用電，提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。兩者共同為綠色能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。

拓展市場空間：虛擬電廠和需求響應(yīng)的協(xié)同發(fā)展，將拓展各自的市場空間。虛擬電廠可以為需求響應(yīng)提供更多的資源支持和技術(shù)手段，需求響應(yīng)可以為虛擬電廠提供更多的用戶參與和市場需求。兩者相互促進(jìn)，共同推動能源市場的發(fā)展和完善。

本文對虛擬電廠和需求響應(yīng)的異同進(jìn)行了分析，接下來將開展更多關(guān)于虛擬電廠和電力市場、新型電力系統(tǒng)相關(guān)的討論，感謝關(guān)注。

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來自：抱樸守拙之寧耐 > 《新能源》

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