2024年深圳市虚拟电厂建设潜力分析：空调和电动汽车专题报告

深圳市虚拟电厂建设潜力分析：空调和电动汽车 电力圆桌项目课题组 2024年12月 电力圆桌项目 电力圆桌（全称电力可持续发展高级圆桌会议）项目于2015年9月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）由中国科学院、深圳市人民政府及香港中文大学于2006年2月共同建立，实行理事会管理，探索体制机制创新；瞄准国际一流工研院，致力于建设与国际学术接轨、与粤港澳大湾区产业接轨的新型科研机构，定位为提升粤港澳大湾区制造业、健康产业和现代服务业的自主创新能力，推动自主知识产权新工业建立，率先建成国际一流科研机构。 深圳先进院目前已初步打造了科技、人才、产业一体的“创新体系”，由八个研究所（中国科学院香港中文大学深圳先进集成技术研究所、生物医学与健康工程研究所、先进计算与数字工程研究所、生物医药与技术研究所、脑认知与脑疾病研究所、合成生物学研究所、先进材料科学与工程研究所、碳中和技术研究所）组成，牵头组建2个全国重点实验室、3个国家创新中心、79个省市创新载体。 深圳先进院将抓住粤港澳大湾区和中国特色社会主义先行示范区“双区驱动”的建设机遇，在改革热土上孜孜探索体制机制创新，不断冲击国际科学前沿，前瞻布局战略性新兴产业，不断多方位促进科教融合和创新发展。 感谢深圳虚拟电厂管理中心、南方电网深圳供电局有限公司为本课题研究提供的指导。感谢自然资源保护协会专家为本报告提供的宝贵建议。 Cover Image @Freepik所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 深圳市虚拟电厂建设潜力分析：空调和电动汽车 Potential Analysis for Virtual Power Plant Developmentin Shenzhen: Air Conditioners and Electric Vehicles 目 录 1.1全国虚拟电厂建设现状与经验..............................................................61.2全国新能源和空调电动汽车负荷的发展情况........................................81.3深圳新能源和空调电动汽车负荷的发展情况........................................9 2.国际虚拟电厂建设经验....................................................................10 2.1因地制宜发展特色虚拟电厂.................................................................102.2明确法律框架，为虚拟电厂发展提供保障...........................................112.3多层级平衡机制提升电力市场效率......................................................112.4制定统一的技术标准和通信协议，实现设备互联互通.........................122.5推广智能设备与控制技术，提升能效与需求响应便捷性.....................122.6多元化商业模式与激励措施推动虚拟电厂发展....................................132.7电价激励与响应奖励优化用户行为，提升电网效率............................14 3.深圳市虚拟电厂现状与经验..............................................................15 3.1深圳虚拟电厂发展现状........................................................................153.2深圳虚拟电厂管理平台建设成效..........................................................173.3深圳市虚拟电厂建设经验.....................................................................18 4.深圳市响应潜力和效益评估.............................................................204.1响应潜力评估......................................................................................204.2灵活性资源响应经济性评估.................................................................275.研究发现和行业建议........................................................................365.1研究发现.............................................................................................365.2行业建议.............................................................................................38参考文献...............................................................................................46 摘要 我国电动汽车保有量快速增长和极端气候频发导致电力需求激增，加之可再生能源的大规模接入，电网面临着巨大的调节压力，亟需提升系统的灵活性，实现源荷高效互动。虚拟电厂作为一种新型的电力管理模式，通过聚合分布式能源、储能系统和可控负荷等资源，能够有效提升电力系统的灵活性和可再生能源的消纳能力，为落实双碳目标要求，提高电网平衡调节能力提供有效支撑。 欧美发达国家已经建立起成熟的政策框架和体制机制，并逐步形成了基于当地能源资源禀赋和市场需求的虚拟电厂体系和运营模式，而作为国内的先行者之一，深圳市在虚拟电厂建设方面处于全国领先地位。本报告首先梳理了国际虚拟电厂发展历程，总结了欧美等先进国家和地区的虚拟电厂建设经验。报告接下来对深圳虚拟电厂建设现状与响应潜力做了分析和评估。结合国际经验，报告提出深圳市虚拟电厂发展建议，关注空调与电动汽车两类高潜力资源，设计政策路线图，为深圳市虚拟电厂的可持续发展提供参考。报告还根据我国实际情况，提出因地制宜发展虚拟电厂、明确法律框架、建立多层级平衡机制、统一技术标准和通信协议、推广智能设备、多元化商业模式与激励措施以及实施电价激励等助力全国虚拟电厂发展的建议。 2023年深圳市虚拟电厂管理平台接入容量约2650兆瓦、调节能力达560兆瓦。2025年全市预计建成具备1000兆瓦级可调能力的虚拟电厂，逐步形成年度最大负荷5%左右的稳定调节能力，并在2030年负荷调节能力达到1500兆瓦。报告在梳理深圳市虚拟电厂政策支持、发展状况和建设成果的基础上，发现深圳市在虚拟电厂建设发展方面具 有如下优势：虚拟电厂的政策支持力度大，市场活跃度高，资源整合能力强，参与主体综合收益可观；建设了国内首个网地一体虚拟电厂运营管理平台，已形成全国可推广的管理模式。 在深圳虚拟电厂资源中，本报告重点分析了空调和电动汽车的调控响应潜力，对这两大领域的市场潜力和经济效益进行了详细评估。研究发现，在响应潜力评估方面，最佳情景下，2030年深圳市空调调节潜力可达4844兆瓦，削峰能力达到最高用电负荷16%，电动汽车调节潜力可达1859兆瓦，填谷能力达到低谷用电负荷10%。 在响应经济性评估方面，空调的响应经济效益主要体现在避免发电成本、减少碳排放成本及GDP损失方面，而电动汽车响应经济性主要以避免发电成本、减少碳排放成本、GDP损失及充电峰谷分时电价的差价优惠表现。最佳情景下，2030年，假设深圳市约65%居民户和51%工商业空调提供灵活性资源响应，单次响应可避免发电成本约在1608-6438万元之间，实现净经济效益284-5114万元，避免损失GDP1.78亿元，减少碳排放成本139万元；43%电动汽车提供灵活性资源响应，单次响应可避免发电成本约在644-2577万元之间，实现净经济效益114-2047万元，避免损失GDP 0.71亿元，减少碳排放成本55万元。 背景 在我国新能源电力系统建设全面启动的背景下，可再生能源的迅猛发展引起了电源结构的显著转变。2023年，全国太阳能发电装机容量约6.1亿千瓦，同比增长55.2%；风电装机容量约4.4亿千瓦，同比增长20.7% [1]。一方面，可再生能源快速发展显著影响着我国能源电力绿色转型。另一方面，我国电力系统迫切需要增加系统调节资源以优化新能源的吸纳效率。此外，空调和电动汽车等用电负荷的急剧攀升，对电网的承载能力提出了更高的要求。以深圳市为例，2023年深圳市公共建筑空调负荷占全社会用电负荷比重超过32%，新能源汽车总量已达76.6万辆。在电动汽车充电高峰时段，全市充电负荷超过1200兆瓦，相当于即时消耗广东最大的火电机组发电容量；截至2024年6月，深圳市机动车保有量约为426.3万辆，其中，新能源汽车达108.0万辆，占比超四分之一[2]。这意味着，空调和电动汽车将对电网承载能力造成挑战，电网供需平衡将面临阶段性压力。虚拟电厂作为一种创新的电力资源管理平台，为平衡供需两侧提供了一种高效的解决方案。 1.1全国虚拟电厂建设现状与经验 国家与地方协同推动虚拟电厂政策支持与发展目标，深圳市虚拟电厂处于全国领先地位。为推动虚拟电厂发展，国家和地方层面发布了一系列政策文件，并提出了相应的政策目标。地方层面约24个省份推出虚拟电厂相关支撑政策，23个地区出台了需求侧响应相关政策。 在国家层面，2022年1月，国家发改委、国家能源局联合发布《“十四五”现代能源体系规划》，明确提出力争到2025年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%-5%，其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右[3]。今年7月，国家发展改革委等三部门印发的《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》，提出要完善市场和价格机制，实现典型地区需求侧响应能力达到最大用电负荷的5%或以上，具备条件的典型地区需求侧响应能力达到最大用电负荷的10%左右，利用源荷储资源建设一批虚拟电厂，建立健全标准体系，研究完善电动汽车充电分时电价政策[4]。 地方层面，2022年广东省发布了《广东省市场化需求响应实施细则(试行)》，建立以市场为主的需求响应补偿机制，拓宽电力需求响应实施范围，逐步形成年度最大用电负荷5%的响应能力[5]。深圳市发布的《深圳市虚拟电厂落地工作方案(2022-2025年)》，《深圳市碳达峰实施方案》以及今年的《深圳市支持虚拟电厂加快发展的若干措施(征求意见稿)》等文件提出深圳到2025年，全市源网荷储一体化发展取得显著成效，建成具备1000兆瓦可调能力