08中国电科PPT：虚拟电厂内涵定义相关研究

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国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 i ni 虚拟电厂内涵定义相关研究 李德智 中国电力科学研究院 二○二四年五月 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 anasi c s 背景与现状 目录 CONTENTS 存在问题 概念及释义 相关建议 2 一、背景与现状 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 mA f aci r raa i s 1. 业务背景 新型电力系统建设运行面临平衡性资源严重不足的挑战。 口 装机量方面，截至2023年底，全国风电、光伏装机达到10. 5亿干瓦1, 已占累计发电装机容量的36. 0?? 口 发电量方面，截至2023年底，全国清洁能源发电量达2. 7万亿千瓦时，占全国总发电量的30. 2其中风光发电总量达 1. 09万亿千瓦时，占总发电量12. 4??? 口 传统“源随荷动”的电网运行调节方式受到挑战，灵活性调节资源容量不足，到2025年可再生能源功率调节缺口需求约 为5.62 亿干瓦?。 4. 5 单位：亿干瓦 2020 2025 2030 2050 4 波动性可再生能源发电规模 5 10 15 40 3.5 3 装机/亿千瓦 灵活煤电机组 2 3 4 2.5 传统 天然气发电机组 1 1.5 1.8 2.3 2 调节 1.5 抽水蓄能 0.32 0.68 1.2 1.7 手段 电化学储能 0.03 0.2 2 6.1 0.5 合计 2.35 4.38 8 14.1 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 可再生能源功率调节需求 2.65 5. 62 7 25.9 ■水电■ 风电 ■太阳能发电 各类可再生能源累计装机规模' 系统调 1 数据来源于中电联历年《中国电力行业年度发展报告》 2数据来源：国家统计局 3 依据《“十四五”现代能源体系规划》等预测 3 一、背景与现状 国家电网 STATE GRD 中国电力科学研究院有限公司 AaK a 1. 业务背景 虚拟电厂作为新型电力系统的重要组成部分，对保障电网安全稳定运行、服务新能源并网消纳、促进电 力市场健康发展、推进能源绿色低碳转型，意义重大。 保障电网安全稳定运行 在极端天气或发电侧出力不足等场景下，虚拟电厂 组织多元用户资源主动参与需求响应市场邀约、调 峰辅助服务和现货交易，最大程度支撑电网安全稳 定运行和电力可靠供应。 促进电力市场健康发展 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需求侧资 源提供参与市场竞争的机会，为电力市场培育 新型市场主体。 服务新能源并网消纳 虚拟电厂引导需求侧资源主动匹配可再生能源出力曲 线，最大限度提升可再生能源消纳能力。 推进能源绿色低碳转型 虚拟电厂实现对能源供应的智能化控制，提高 能源利用效率，减少对传统化石能源的依赖， 降低碳排放 一、背景与现状 国家电网 STATE CRLD 中国电力科学研究院有限公司 G 2. 发展现状——国外虚拟电厂发展现状 欧洲：以分布式电源、储能资源为主，主要针对实 现分布式电源可靠并网和电力市场运营 典型实践—德国Next Kraftwerke欧洲最大虚拟电 美国：聚焦负荷资源聚合调配，推动小 规模分布式电源参与电力市场 厂：聚合资源包括沼气电厂、热电联产厂、水电、 光伏、电池储能、电动汽车、工业负荷等。截至 2022年底，聚合规模约为1230万干瓦，聚合单元 超过15000个，通过调控各类分布式电源、用户和 储能系统，参与电力市场交易为电网提供平衡服务。 典型实践—美国Tesl a虚拟电厂： 2022 年Tesl a与美国加州公共事业公司PG&E 合作，向符合条件的Powerwal l 用户提 供2美元/千瓦时的报酬激励，在电网紧 急状况时向电网输送电力，有5万个 Powerwal l 用户符合补贴条件，累容量 计达到50万千瓦时。 澳大利亚：以用户侧储能为主，提供频率控制辅助服务 典型实践一澳大利亚能源市场运营商(AEMO): 约有7150个签约用 户，规模总计3. 1万千瓦 , 聚合资源以用户侧储能为主，可以参与紧急 调频辅助服务市场和电能量市场。20 事件，VPP参与紧急频率控制，辅助服 。 5 一、背景与现状 国家电网 STATE CRID 中国电力科学研究院有限公司 s 2. 发展现状——国内虚拟电厂发展现状 山西：试点参与现货市场 山西风行测控、山西电动汽车、华能山 西能源3个虚拟电厂进入现货正式运行， 共接入用户22户，接入容量20万千瓦。 参与市场以来，共交易电量2965万千 瓦时，结算电量2911万千瓦时，结算 宁夏：试点参与调峰辅助服务 典型实践-宁夏综合能源服务有限公司虚拟电厂：涵 盖电采暖、数据基站、材料生产及制造等12个行业， 试点参与辅助服务市场(以调峰服务为主)。自 2023年10月28日启动虚拟电厂辅助服务以来，试点 项目已开展14次调峰服务，累计申报容量51. 27万千 瓦，累计计划响应电量262. 95万千瓦时。 金额583. 33万元，总红利46. 2万元。 深圳：全方位快速推进 典型实践-深圳虚拟电厂：平台接入分布式资源颜盖5G基 站、数据中心等信息通信基础设施、充换电场站、建筑 楼宇、工业园区、储能系统等资源。接入资源数量超过3 万个，规模超过265万千瓦，预计实时最大可调节负荷能 力约56万千瓦，是国内数据采集密度、接入负荷类型、 直控资源、应用场景走在前列的虚拟电厂调控管理平台。 冀北：常态化参与华北辅助服务市场 典型实践-冀北综能虚拟电厂：已连续运行4个采 暖季，接入22个电采暖及大工业用户，累计聚合 容量174. 3万千瓦，理论调峰能力61万千瓦，累 计填谷响应电量1. 86亿千瓦时，为用户和聚合商 创造服务收益3311万元。 上海：常态化参与市场化需求响应 典型实践-上海黄浦区商业建筑虚拟电厂：依托 政府支持资金常态化自主开展空调调控管理， 常态化参与需求响应实践。截止2024年3月底， 已接入主体101户，接入资源类型规模达 25219千瓦，累计响应电量17245千瓦时，最 大响应负荷9800千瓦，累计额产生的虚拟电厂 激励费用6. 2万元， 6 目录 CONTENTS 二 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 anasi c s 背景与现状 存在问题 概念及释义 相关建议 二、存在问题 国家电网 STATE CRID 中国电力科学研究院有限公司 G 在虚拟电厂建设发展过程中，由于虚拟电厂概念尚未统一，暴露出了社会各方认识不一致的问题。 ◆IEC国际标准《IEC DTS 63189-1 虚拟 电厂 第1部分 架构和功能要求》 虚拟电厂是指实现分布式发电、储能设备和 可控负荷的聚合、优化和控制的组织或系统。 ◆《电力需求侧管理办法(2023年版)》 虚拟电厂依托负荷聚合商、告电公司等机构， 通过新一代信息通信、系统集成等技术，实现需 求侧资源的聚合、协调、优化。 上述各定义均未对虚拟电厂定位、范围进 行明确界定。 储能 虚拟电厂 互联网为厂房。 以数据为“燃料” 资源的合理优 , 化直置和利用 面笛 *- - - + 协调优化 集控平台 可控负荷 能量交互 电力市场 市场 信息 可调 容量 稳定 出力 --- 充电桩 信息流 能量流 具有“源-荷”双重身份 大电网 8 二、存在问题 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 aa 由于虚拟电厂概念定义不统一、多主体利益诉求不一致、市场机制不完善、标准规范相对滞后、政策导 向力度不足，造成社会各方对虚拟电厂理解存在偏差，导致业务发展不规范，作用发挥不充分，主要表现有： 边界范围不清晰 ◆ 虚拟电厂运营商对聚合资源范围边界认识不清晰，比如部分地区将流域梯级小水电聚合作为 虚拟电厂，其本质是一种流域梯级优化调度，并没有新增调节能力，直接影响到虚拟电厂标 准制定、建设评审、测试认证、运营管理等工作的顺利开展。 技术要求不明确 ◆社会上对虚拟电厂技术性能要求理解有偏差，比如部分虚拟电厂运营商将形态类似但技术性 能不达标的项目进行简单包装，套用虚拟电厂概念，达不到参与电网运行调节性能要求。 系统接入不规范 ◆ 虚拟电厂接入电网不规范，比如部分虚拟电厂运营商技术支持系统直接接入调度及交易系统， 未与新型负荷管理系统对接，造成数据源头不统一，增加项目管理难度。 目录 CONTENTS 三 国家电网 STATE CRD 中国电力科学研究院有限公司 ami 背景与现状 存在问题 概念及释义 相关建议 10 三、概念及释义 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 ma tutrsi t a i si i at 1. 国内外虚拟电厂发展存在差异 从国内外虚拟电厂实践对比看，有较大差别，总结如下： 国内外 国外 对比项 聚合资源类型丰富，包括源侧、荷测及储 聚合资源类型 能等各类资源，尤其欧洲以分布式可再生 能源为主，负荷侧资源类型占比较小。 国内 以负荷侧资源调节为主。 市场成熟度 辅助服务市场和电力现货市场较为成熟， 相关配套机制较为健全。 电力市场建设仍在发展阶段，配套机制还不 完善，大部分省份以试点方式在推进。 商业模式成熟度 商业化路径清晰，以销售预置虚拟电厂平 台接口的储能设备和参与市场化交易盈利 为主。 商业模式尚不清晰，收益主要依赖提供综合 能源和能源管理服务，受市场发展阶段和电 价限制，尚未形成成熟稳定的盈利模式。 11 三、概念及释义 国家电网 STATE CRD 中国电力科学研究院有限公司 nx浓i k nai 2. 虚拟电厂与多种新业态的辨析 概念 需求响应 负荷聚合商 与虚拟电厂联系 均可为电力系统提供用户侧灵活性调节能力。 (1)均开展用户侧资源聚合； (2)均通过技术、管理等手段为电网提供 调节能力。 与虚拟电厂区别 (1)需求响应一般在迎峰度夏、迎峰度冬等局部时段实施； (2)虚拟电厂是在需求响应基础上，进一步衍生出来的系统，能够 常态化参与新型电力系统运行，实现与新能源波动性的高度匹配、 电力平衡的常态调节； (3)虚拟电厂的技术参数要求高，运行方式的标准化、市场化需求 迫切。 (1)负荷聚合商强调经济属性，是伴随需求响应业务产生的代理机 构。负荷聚合商依托相应的支持系统(包括负荷聚合系统、虚拟电 厂), 对需求侧可调节负荷资源进行聚合，参与电力负荷管理和市 场化需求响应，获得相应的经济补偿； (2)虚拟电厂在感知监测与控制能力方面，较传统的负荷聚合系统 要求更高。 微电网 (1)均靠近用户侧； (2)均为分布式可调节资源接入电网形式。 (1)微电网具备并网与孤岛两种运行模式，虚拟电厂仅可并网运行； (2)微电网面对主网风险采用主动孤岛策略，虚拟电厂需主动为电 网提供调节支撑能力，侧重参与市场交易和外特性展现； (3)微电网有严格的区域边界，是具有自平衡能力的小型电力网络。 虚拟电厂可以在较大范围内对 三、概念及释义 国家电网 STATE CRID 中国电力科学研究院有限公司 m Ga 3. 虚拟电厂概念 虚拟电厂是指利用数字化、智能化等先进技术，将需求侧一定区域内的可调节负荷、分布式 电源、储能等资源进行聚合、协调、优化，结合相应的电力市场机制，构成具备响应电网运行调 节能力的系统。 多元聚合 由需求侧分布式电源、分散式储能和可 调节负荷等资源组成，实现需求侧灵活 资源的多元聚合。 A 日 可调可控 以数字化、智能化技术为基础，通过对 各类资源进行监测、控制，实现对需求 侧灵活资源协调优化。 协同高效 虚拟电厂在一定的电网管理边界范围内 聚合资源，并达到一定的容量规模要求 才能与电网协同高效运行。 C D] 虚拟电厂特征 共赢互动 负荷聚合商、售电公司等市场主体，利 用虚拟电厂参与电力市场实现盈利，同 时为 13 三、概念及释义 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 Gnn 4. 虚拟电厂释义 (1)从定位看，虚拟电厂运营主要为需求侧业务 虚拟电厂是需求侧资源的一种组织方式，是需求侧资源管理的重要对象。虚拟电厂应能够常态化参与 现货、辅助服务、需求响应等，支撑电网供需平衡调节、促进新能源消纳。 资源接入场景 电动汽车 运营商 大型商业 综合体 大型写字楼 集中供冷站 分布式储能 数据!中心 可调节 负荷 分布式 分散式 电源 储能 需求侧资源 聚合资源类型 虚拟电厂 常态化参与现货、辅助服 务、需求响应 支撑电网供需平衡调节 促进新能源消纳 三、概念及释义 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 G t 4. 虚拟电厂释义 (2)从资源范围看，虚拟电厂存在地理空间位置约束 虚拟电厂依托电网发挥作用，其聚合资源电压等级较低，受电网拓扑和地理位置约束，主要参与省内 和局部区域调节互动。各级调度机构调管的发电资源已实现高质量的调控，虚拟电厂聚合资源不应与调度 直调范围重叠，避免调节混乱。小水电、自备电厂等资源不纳入聚合范围。 聚合资源不与调 度直调范围重叠 b 煤电/气电 来黑 水电 里 光伏 风电 每 输电 半 配电 聚合 协调 虚拟 电广 主要参与省内和局 功率 测量点 部区域调节互动 微网 居民可 电动汽车 储能和 控负荷 分布式光伏 H 商业/居民负荷 15 三、概念及释义 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 aan fatrsit roasn insiiati 4. 虚拟电厂释义 (3)从管理分工看，营销“一口对外”有利于虚拟电厂的统一管理和服务 虚拟电厂是已有需求侧资源的管理系统，没有建设“规划”环节，不存在重新“并网”问题，故无需签 署并网调度协议。按照《电力负荷管理办法(2023年版)》要求，虚拟电厂应接入公司新型电力负荷管理 系统。电网营销部门“一口对外”, 调度、交易等专业分工开展专业管理。 交易系统 调度系统 配网系统 营销系统 出清信息! 注册信息 系统平台层 结算信息! |申报信息 出清信息 运行数据 调控指令( 评估数据 虚拟电厂管理服务系统 (新型电力负荷管理系统) 管理服务 数端汇集 光纤/无线专网/无线公网 等 明应邀约i ! 注册信息 补贴信息! 邀约申报 虚拟电厂层 运营商虚拟电厂 技术支持系统1 虚拟电厂 技术支持系统2 ⋯⋯ 虚拟电厂 技术支持系统N 设备资源层 控制指令 运行数据 风机 分布式光伏 工业企业 商业楼字 控制指会 L.运行数据， 储能 V2G 16 目录 CONTENTS 四 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 anasi c s 背景与现状 存在问题 概念及释义 相关建议 17 四、相关建议 国家电网 STATE GRD 中国电力科学研究院有限公司 aai 1 加强虚拟电厂顶层设计。由政府主管部门出台虚拟电厂建设运营指导意见等政策，明确虚拟电厂 内涵定义、功能定位，完善虚拟电厂市场运行机制，从国家层面推进虚拟电厂规范化市场化发展。 2 加快虚拟电厂标准研制。加快推动虚拟电厂资源感知、系统交互、网络安全防护、入网测试等技 术标准体系建设，推进虚拟电厂规范化规模化发展。 3 加强虚拟电厂技术支撑。加强对虚拟电厂调节容量可信性评估、电网安全稳定运行影响评估、需求侧 电力电量分析预测等关键技术研究，鼓励试点应用创新，探索差异化虚拟电厂技术路线、商业模式。 4 强化虚拟电厂宣传引导。推动形成行业共识，编制并发布虚拟电厂白皮书，主动引导虚拟电厂相 关舆论方向，推动构建虚拟电厂健康发展的良好生态。 18 国家电网 STATE GRID 中国电力科学研究院有限公司 i crc roaei si i at 谢谢