虚拟电厂政策解读及商业运营模式

汇报人：刘沅昆 目录 为什么要发展虚拟电厂 虚拟电厂国内外应用案例 关键技术和典型案例 思考和展望 为什么要发展虚拟电厂 碳中和基本路径---能源生产清洁化、能源消费电气化 电力碳中和路径---构建以新能源为主体的新型电力系统 新能源成为新型能源体系的主体 根据预测，如果现有路径不变，实现碳中和发电侧需要将安装超过50亿干瓦的新能源 随着大量煤电机组的退出，“源随荷动”模式将难以为继，发电侧的波动性变得越来越大 高比例可再生能源，电网压力巨大 “灵活性资源“的乏将成为电力系统安全经济运行的长期挑战 我国新能源生产和消费的空间分布特性决定未来西电东送的格局不会变缺乏同步电源的远距离输电送受端交流系统运行风险极大， 从目前电力系统的稳定性理论来讲，火电机组为主的同步电源主导的系统从经验到机理到手段上，都是最熟悉也是认知最深刻的。新能源这类电力电子设备电源在稳定性的表征和特性上差异还是很明显的，无论是物理意义上惯量和功角的概念缺失，还是其外特性与控制结构高度关联的特点目前在理论层面理解还完全不透彻。 举例：对于一个风电装机容量超过5吉瓦的电力系统来说，1米/秒的风速变化就可能造成超过500兆瓦的发电装机变化。 可再生能源其本质是不可调度的，要实现系统平衡和安全稳定，就必须要求电力系统中的其他单位能够对这些变化做出快速响应。如果电力系统不够灵活，这种巨大的变化就可能导致弃光弃风、电网拥塞和不平衡，甚至威到系统安全。 （1）经济性（2）建设周期（3）技术实现难度（4）可调节性 虚拟电厂的轻资产特性使其具备更强的市场竞争力 在国家能源革命、电力体制改革的大背景下，能源电力行业的形态发生了深刻变化 到2030年预计全国将发展至3亿kW灵活性资源，我国虚拟电厂总运营资产潜力将超越目前中国五大发电集团的规模 虚拟电厂国内外应用案例 02PART 虚拟电厂基本概念 虚拟电厂是聚合用户侧资源的新型市场主体。通过对多种类型用能负荷资源的聚合，对内实现多能的协同运行，对外参与电力系统调控和电力市场运行，助力解决电力供给侧与需求侧的供需平衡难题。 虚拟电厂链接电网调度系统和可调资源，对电网进行“削峰填谷”“负荷平移” 支撑技术 设备终端边缘网关安全通信平台支撑应用交互? 关键技术 资源监控终端边缘智能网关智能监控终端通信网络云平台loT平台+大数据业务微应用与其他系统交互安全体系 全球虚拟电厂发展历程 虚拟电厂国际情况：欧洲以电源侧虚拟电厂为主 欧洲虚拟电厂，侧重于发电资源的聚合：聚合发电侧能源、参与统一调控，以此避免负电价带来的损失：参与电网侧灵活性调控，以及电力交易获取收益，参与需求侧响应获取收益。以分布式电源、储能资源的整合，并形成统一调配，降低弃风弃电负电价损失为主要目标。 虚拟电厂典型案例---欧洲VPP主要业务模式和技术方式 欧洲最大的虚拟电厂NextKarftwerke，将可再生能源平稳整合到电力系统中。截止2020年6月，NextKraftwerke运营着13930个分布式能源单元，接入发电装机容量10613兆瓦，其发电能力相当于4座核电站。 基于SAAS的模块化设计的系统，使VPP能够连接、监控和控制DER（分布式能源）、用户和存诸系统，以高频率和最精确的方式显示和记录当前输入和资产状态的实时信息。 3.短期柔性储能 1.可再生能源辅助交易 2.需求响应业务 1）A公司拥有1.8MW风力发电机2服务商向其提供虚拟电厂的辅助交易功能，辅助其在现货市场的日常交易中出售20%的电力，3）20%的电力占据了发电量60%-70%的总收入。公司将从辅助可再生能源发电厂进行现货交易中获得的分成收入， 1）为C公司安装两台紧急备用发电机2）当电网频率发生过度偏移时，A公司虚拟电厂的控制系统将激活这两台设备，向电网输送提供高达500KW的电力； 1）帮助B公司更高效地利用其备用发电机，通过将可调度的备用发电机联网到A公司的虚拟电厂中，2）B公司可以提供400千瓦功率的电能，并利用辅助服务来获取利润，公司则从诊所获得的利润中分成。 虚拟电厂国际情况：美国以负荷侧虚拟电厂为主 美国虚拟电厂，源于需求侧响应，聚焦于负荷端资源统一调配，更注重整合用电负荷侧的资源，填补电力供应缺口并获取补偿收益。 2021年美国家用光伏装机容量已达到22.5GW，可实现家庭电力的自发自用，需求侧响应成为了美国应对电力供应紧张的主要措施，并遂演化为虚拟电厂 虚拟电厂典型案例---美国特斯拉VPP主要业务模式和技术方式 特斯拉与加州公用事业公司PG&E合作虚拟电厂项，基于负荷侧聚集资源，在电网承压时给与支撑 特斯拉与佛蒙特州公用事业公司GMP合作，充许电力公司使用储能设备中的部分电能峰填谷 Autobidder能源资产实时交易和控制平台，在全球求范围内提供干兆瓦时的电网服务，实现虚拟电厂，聚合负荷资源参与能量交互响应，提供价格预测、负荷预测、发电预测、调度优化、智能竞价、优化调度等业务功能 国内典型企业 聚合资源情况 10GW工商业负荷1000多个用户 （1）“兆瓦云”是国家电力投资集团三级公司，也是集团资本助力能源创新首个案例（2）作为中国虚拟电厂领域的先锋创新企业，长期专注于虚拟电厂技术的研发。具有设计、建设、运营的全链条解决方案和以数据为驱动的虚拟电全流程核心技术（3）不同于单纯的虚拟电厂软件提供商，“兆瓦云”是“下场实际运营的虚拟电厂技术运营公司，目前在聚合资源、业务省份、参与交易等领或，居国内第一梯队。 运营覆盖省份 市场交易品种 虚拟电厂实际案例 运营范围覆盖华北电网（北京、天津、河北北部）、河北南部电网、山西电网、山东电网、西北电网（陕西宁夏、甘肃、青海、新疆）、浙江电网、广东电网（深圳供电局）、湖北电网等14个省或区域级电网系统签约用户1000余户，签约容量达10GW通过接入电网的调节能力测试和功率跟踪测试，满足辅助服务要求，实际运营收入稳定 4.浙江虚拟电厂 1.山西负荷聚合商 （兆瓦云自主运营，2024年2月上线）新开拓市场，已接入用户15户，并网容量60.5MW （兆瓦云自主运营，2023年8月上线）接入用户82户，并网容量3621.23MW 2.华北虚拟电厂 5.重庆虚拟电厂 （兆瓦云自主运营，2021年11月上线）接入用户43户，并网容量150.58MW 预计接入用户数百户，建设容量1500MW（建设中） 6.山西虚拟电厂+现货交易 3.西北虚拟电厂 预计接入建设容量超过200MW，以虚拟电厂主体身份直接参与电力现货交易（建设中） （兆瓦云自主运营，2024年2月上线）新开拓市场，已接入用户40户，并网容量2984.637MW 关键技术和典型案例 03PART 资源动态聚合 资源种类多、行为特征复杂、时域差异性大，需要建立多类型异构分布式资源发用电动态的统一描述方法为上层电网调用提供接口； 需要考虑调频、紧急控制等多业务场景，需要考虑多市场多业务，实现多服务的调节的实时指令分解下达 协同互动调度与运行控制 关键技术 功能实现 控制对象分散复杂 构建“边侧自治-云边协同”白勺虚拟电厂分布式协同互动调度与运行控制技术体系，提出云边协同互动灵活调度及分布式控制方法，实现快速调频指令响应时延<280ms（通信响应时延<120ms，就地响应时延< 160ms) ·数量庞大，种类繁多·资源分散、特性各异 2、主动支撑协调困难 ·支撑响应要求快 3、运行环境复杂多变 ·通信环境考虑不完备 ·海量资源互动模式复杂 提出“边侧自治-云边协同”的虚拟电厂协同互动调度及分布式控制技术体系，研发聚合管控装置，解快多重复杂因素下虚拟电厂云-边协同调控 市场实战案例 案例1：山西虚拟电厂，收益稳定，“既是运动员，又是裁判员” 兆瓦云是山西唯一非本省的负荷聚合商运营商，已获得山西市场的准入资格，成功接入山西电网，参与铺助服务。 2024年4月，承担的虚拟电厂建设与运营方案通过第三方评估和山西省能源局公示，成为“负荷类”虚拟电厂。2024年6月，虚拟电厂+电力现货”实现了日滚动自动交易、现货辅助、虚拟电厂聚合、辅助服务申报等功能。 市场实战案例 案例2：西北虚拟电厂，首批资质，“运营代驾+深度服务”模式 瓦云还获得宁夏首批省内虚拟电厂果聚合商资质代驾青铜峡铝厂参与辅助服务，并为青铜峡铝厂开发“源网荷储”综合能源管控系统，支撑掌铝业公司对源网荷储全要素资源进行管理，通过协同铝厂负荷及其自备火电厂、光伏自备电厂、储能设备之间的合理组合运营，优化青铜峡铝厂综合用电成本。 市场实战案例 案例3：京能集团虚拟电厂平台 2022年-2023年，帮助京能集团搭建集团级“虚拟电厂”平台，截止2024年6月，已接入100余户用户资源，并网容量达到1626.15MW，并参与到华北、浙江、深圳三个市场 相关平台成为京能集团虚拟电厂系统在国家能源局展示的案例业绩 服务京能集团实现南馆零碳公园数字李生平台建设，构建分布式资源发电、碳排、公园植被的统一监控平台 市场实战案例 案例4：蒙西大用户电力现货市场交易决策 结合现货市场分时价格，优化用户生产计划，价高时段低负荷，价低时段满负荷，在保证安全及产量的基础上，控制电价上涨风险约度电2分： 结合全年电价趋势，调整用户生产检修计划（一个半月）规避了高价月份的风险，将炉子检修从4月提前2月中旬，度电节约1毛2。高价时段降低生产负荷 思考和展望 04PART 虚拟电厂助力新能源发展，具有双重视角 虚拟电厂对于新能源发展应保持双重视角。一体两面，互相促进共同，共同促进新能源发展。 服务电网，虚拟电厂“北向”重电力交易、响应电网调度使得虚拟电厂对系统更能发挥“电厂”功能。 服务分布式资产，在配电网，虚拟电厂“南向”重资产运营、兼顾投资收益，可为“分布式新能源”保驾护航。 在此之前，电网的角色是尽量去促成交易消纳；在物理基础设施和调度模式上提升自身的保障能力。从此之后，电网不再是完成消纳的唯一主体。 从新办法执行之日起，分布式光伏的量和价都没了绝对的保障，发还是弃都要以电网接纳能力、电网安全为前提，价格上都要通过交易来决定，不管是通过现货市场还是跟本地的电力用户、售电公司。 1、并网难，投不进去 2、电力市场化推进，投资模型不再确定 全国统一电力市场正在构建，分布式新能源进入市场已经是大势所趋。保障性上网电价将逐步发生变化。 分布式新能源发展讯猛，而传统电网管理保守滞带后，呈现出电网承载能力不足，红区在扩大 虚拟电厂，针对分布式能源运行方式 分布式光伏进入电力市场已是大势所趋，“旱涝保收”的模式将发生重大转变，动态智能运营模式呼之欲出：虚拟电厂将分布式光伏项目与工商业储能、可调负荷等资源进行联合优化运营，对抗电力市场风，保障分布式光伏项目收益；光伏+储能+负荷所构成的自平衡单元将更大程度开放配电网新能源并网容量，穿越红黄区，创造更多投资机会 联通“源、储、荷”，对内优化协同，对外参与电力市场 虚拟电厂会成为新能源发展最好的伙伴，无论大电网还是配电网，无论集中式还是分布式 当前分布式能源发展遇到困境，“危中有机”，是转型升级的重大机遇 回归助力新能源发展的初心，虚拟电厂也许会开拓崭新的格局 谢谢