工业园区级虚拟电厂建设实践

中国能源建设集团天津电力设计院有限公司2025年04月天津 虚拟电厂背景与概念 虚拟电厂发展现状简述 虚拟电厂关键技术介绍 四、虚拟电厂市场模式 五、园区级虚拟电厂建设实践 虚拟电厂背景与概念 一、虚拟电厂背景与概念 新型电力系统发展背景：2023年6月2日，国家能源局组织发布《新型电力系统发展蓝皮书》。 一月虚拟电厂背景与概念 、虚拟电厂背景与概念 新型电力系统一一高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性 虚拟电厂背景与概念 一、虚拟电厂背景与概念 >分布式电源点多、量大，变动频繁，面临海量可控资源，难于直接调控 >分布式电源配电侧接入，过电压导致脱网风险大 >高压直流输电送出取代了本地电源，降低了一次调频容量和动态调压能力 >大规模分布式可再生能源发电的并网进一步恶化电力系统调频、动态调压能力不足问题，威胁电网安全 >配售侧市场化改革，引入不同利益主体，信息隐私问题不可回避 一、虚拟电厂背景与概念 虚拟电厂(virtualpowerplant，VPP)是将分布式发电机组、可控负荷和分布式储能设施有机结合，通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控的载体，作为一个整体参与电力市场和电网运行。 虚拟电厂建设目标是打造典型的多方（政府、电网、企业及用户）共赢的商业模式。 一、虚拟电厂背景与概念 虚拟电厂作为一种聚合电网可控资源的新兴实体，可实现分布式电源、可控负荷、储能系统协司控制，并具备聚合性、分布性、灵活性、可拓展性四大特征 虚拟电厂背景与概念 聚合资源：利用智慧系统聚合海量分布式资源，实现优化调控 虚拟电厂的价值 响应需求：挖掘需求响应资源，平抑负荷波动，促进新能源消纳 调节出力：增加电力系统可调电源和可调负荷，补充尖峰电力缺口 节能管控：通过数智化技术，使用电合理、稳定且高效，降低成本 辅助服务：提供调峰、调频、调压、备电等辅助服务，赚取收益 现货交易：可直接参与电力市场现货交易，赚取收益 一、虚拟电厂背景与概念 新型电力系统面临的问题 ·新能源随机性强、波动性大、影响电能质量·分布式电源数量众多，可控性差·导致电力系统调频、调压能力不足，威胁电网安全·小规模发电单元布局分散，无法独立参与电力市场或电网调控 虚拟电厂可以解决的问题 ·集群管理分布式资源，中和预测偏差，提升可靠性聚合多类不同性质的电源，提高光伏、风能等可再生能源利用率可参与主网调峰、调压、调频，为主网提供灵活性辅助服务聚合小规模发电单元参与电力市场竞价 一、月虚拟电厂背景与概念 随着虚拟电厂参与的业务种类不断拓展，不同资源对象物理特性的参数化解析可以充分支撑虚拟电厂的外特性描述，形成可对标传统机组的灵活可调聚合体。 一、虚拟电厂背景与概念 虚拟电厂技术特征包括本征技术和支撑技术，本征技术包括多样形态的资源动态拓展、复杂运行的协同优化调控和多元运营的市场交易模式，支撑技术包括海量信息的高频并发处理、异构网络的通信承载能力和全局加密的安全防护体系。 一虚拟电厂背景与概念 虚拟电厂技术已在的示范应用中得到初步验证，形成了虚拟电厂的基本互动模式 虚拟电厂发展现状简述 二虚拟电厂发展现状简述 国外发展现状从世界范围来看，欧洲、北美、澳大利亚等国家和地区均已开展了虚拟电厂工程实践欧洲、北美自2005年起开展虚拟电厂的研究实践，澳大利亚于2019年7月启动虚拟电厂示范工程 虚拟电厂发展现状简述 国内发展现状我国虚拟电厂处于示范阶段，"十三五”"十四五”期间，我国江苏、上海、浙江、广东等地开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点 二、虚拟电厂发展现状简述 国内发展现状-2024年逢勃发展 1.9《2024年能源监管工作要点》将虚拟电厂、负荷聚合商等新型主体引入电力市场，引导虚拟电厂等新型主体参与系统调节。2.8《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》电网公司将不再100%收购可再生能源产出的电量，可再生能源电力市场迎来全新市场化交易时代，虚拟电厂成为推进电力市场化交易的重要载体。4.25《电力市场运行基本规则》明确全国统一电力市场”1+N”基础规则体系，虚拟电厂、负荷聚合商等清洁能源产业新兴领域相关主体被明确界定为市场新型经营主体6.1《电力市场监管办法》明确新增虚拟电广作为电力交易主体，这将为可控负荷、新型储能、分布式新能源等灵活性资源提供进入市场的机会7.25《加快构建新型电力系统行动方案（2024-2027年）》结合电力保供、新能源发展等需求，利用当地源荷储资源，建设一批虚拟电厂。建立健全虚拟电厂技术标准体系，完善虚拟电厂的市场准入、安全运行标准和交易规则，常态化参与系统调节，提升电力保供和新能源就地消纳能力。9.30.《电力市场注册基本规则》明确虚拟电厂（含负荷聚合商）经营主体基本条件。12.5《关于支持电力领域新型经营主体创新发展的指导意见》鼓励虚拟电厂聚合分布式光伏、分散式风电、新型储能可调节负荷等资源，为电力系统提供灵活调节能力 二月虚拟电厂发展现状简述 虚拟电厂发展历程及形态按资源类型和业务模式划分，虚拟电厂可以分为邀约型、市场型和自洽型三类，当前我国虚拟电厂主要处于邀约型向市场型的过渡阶段，各省开展的虚拟电厂项目以电网引 导实施为主。 邀约型 面向解决应急问题，主要包括可控负荷资源，政府部门或电力调度机构发出邀约信号（需求响应），通过专项资金、特定合同、激励政策引导虚拟电厂组织资源参与。 市场型 进一步提升系统灵活调节能力，源、荷、储各类资源都可参与，建立电力现货、辅助服务等市场化机制，虚拟电厂能够基于自身商业模式参与并获得收益 自洽型 虚拟电池成长为“虚拟电力系统”，包含源、荷、储各类资源，按照自身利益最大化原则灵活制定运行策略，如既可参与跨区域电力市场交易获得利润分成，亦可参与电力辅助获取补偿收益。 虚拟电厂关键技术介绍 虚拟电厂理论研究框架将按照动态聚合、安全通信、可信交易和协同调控4个方面。 三、虚拟电厂关键技术 动态构建与响应能力量化分析技术规模化分布式资源的动态分层分区技术；虚拟电厂面向不同司需求维度的外特性刻画技术；基于机理数据融合的不同资源对象的行为模式提取技术和行为逻辑解析技术；基于发用电行为模式的动态聚合方法；不同分布式灵活资源集群响应需求潜力分析技术，面向平衡、调峰、调频等不同维度运行需求的虚拟电厂响应互动能力快速量化评估技术等。 通信资源调度与安全防护技术、虚拟电厂业务承载通信指标映射方法；云-边协同网络攻防渗透技术；网络时延带内遥测技术，实现虚拟电厂复杂通信网络时延精准测量与细粒度监测；软件定义通信控制技术和虚拟电厂通信调度与安全监控子系统；基于网络实时在线仿真提出网络承载能力量化评估方法；虚拟电厂智能终端边缘计算技术和边缘侧源网荷储的协同管控技术；面向复杂虚拟电厂用户的敏感数据高效识别技术。 三、虚拟电厂关键技术 分层市场机制与商业互动运营技术、构建面向不同治理结构的差异化虚拟电厂信用评价指标体系；设计适应于虚拟电厂不同利益主体的区块链节点部署方法；自标导向下基于深度强化学习的聚合商主链最佳交易策略模型；计及电力用户隐私性和交易安全性需求的分布式资源层智能合约化表征方法；提高电力交易效率的自适应灵活定价技术；两层协同的主侧链分布式可信交易子系统 分布式协同互动调度与运行控制技术：计及云-边分布式协同调控框架及流程；云-边协同的调峰需求指令分解模型；结合调频需求及市场出清情况，制定动态决策的云侧互动运行策略；基于数据驱动的边端自适应频率控制策略；基于强化学习技术的频率策略离线优化及在线控制方法；基于虚拟电厂云-边协同互动灵活调度策略及自适应分布式控制技术 四、虚拟电厂市场模式 四、尽虚拟电厂市场模式 市场主体虚拟电厂市场主体分三大部分，即服务购买方、市场运营方、服务提供方。虚拟电厂与其内部用户（可控资源）、外部市场运营机构（调度、交易等）进行能量、信息和业务之间的交换协调。 四、虚拟电厂市场模式 市场交易流程呈虚拟电厂通过参与系统调节，可获得的回报通常有两种方式，一种为固定回报模式即对参与辅助服务（调峰）市场的主体按照度电固定补偿方式进行补偿。另外一种为市场竞价方式按照报价由低到高的顺序依次出清，并按照最终出清价格给予补偿 四、虚拟电厂市场模式 市场模式虚拟电厂参与电力市场模式主要有参与辅助服务市场、电能量（中长期+现货）市场。 参与辅助服务市场以可调负荷或储能为主的虚拟电厂，可以通过市场化的方式响应系统运行中的系统调节需求。虚拟电厂近期以参与电力调节市场交易为主，未来可逐步参与中长期、现货等电量市场和技术要求更高的辅助服务市场。 近期，我国虚拟电厂可以参加调节性电力市场为主。可考虑两种参与调峰辅助服务的方式：一种是与火电机组在调峰辅助服务交易平台上开展集中竞价，另外一种是与调度机构签订长期的调峰辅助服务协议。虚拟电厂参与调峰辅助服务市场面临与传统火电机组的市场竞争。 参与现货市场虚拟电厂作为一类市场主体参与现货市场的模式，与传统市场主体参与方式类似。由于虚拟电厂具有掌握其所聚合的资源的各类约束、调节性能信息，在申报电量、电价策略上更具有合理性和优化性，也具有控制和价格引导发用电微调的能力。因此较传统市场主体更为灵活，从而在现货市场中更能避免风险、获取利益。 四、虚拟电厂市场模式 市场模式虚拟电厂参与电力市场模式主要有参与辅助服务市场、电能量（中长期+现货）市场。 参与中长期电力市场虚拟电厂作为市场主体参与中长期交易，可包括中长期双边电量交易、集中电量交易、发电权交易、容量（备用）市场等。 虚拟电厂作为购售电代理机构，可参与的中长期交易包括双边或集中电量交易、发电权交易等。若虚拟电厂聚合的资源以可控负荷为主，则其在中长期市场中需进行购电交易。若以分布式电源为主，则进行售电交易。若虚拟电厂所聚合的资源多样化，包括分布式电源、储能和电力用户，则其可在虚拟电厂内部实现自发自用后，将仍不能平衡的发电或用电需求在市场上进行交易。 虚拟电厂作为灵活调节资源，可参与的中长期交易主要是容量（备用）市场。通过竞价或政策规定方式提前与虚拟电厂签订容量备用合约，包括正备用和负备用。 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 基础：雄安新区零碳（近零碳）园区研究，提出=1+5+X"的解决方案 五、园区级虚拟电厂建设实践 基础：雄安新区零碳（近零碳）园区研究实施路径 充分挖掘园区可再生自然资源，优先采用地源热泵和空气源热泵进行园区供暖、供冷，电锅炉和电制冷机等作为调峰设备 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 基础：伊利现代智慧健康谷智能化应用示范规划综合能源建设总体方案 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 基础：风、光、储能、零碳建筑、光伏路面智慧路灯、V2G充电桩等绿色能源公建 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 实践：天津经开区园区虚拟电厂建设项目 搭建园区级智能化的虚拟电厂平台，对可调节资源进行分类监视及管理，实现资源的最优配置和调度；实现与新能源群调群控系统、新型电力负荷管理系统、充电管理系统集成，推动区域内外各类可调节资源的接入和整合；开展需求响应及辅助服务业务。 现状资源： 可调节电源：57.9MW/87.9MW（分布式风光，可调/总）；可调节负荷：14.7MW/593.1MW（工业生产负荷、电蓄热、冰蓄冷等，可调/总）；可调节储能：23.45MW/46.9MWh可调节充电桩：居民10.5MW，快充10.42MW，超级充电堆4.56MW综合能源一体化园区类资源：1.631MW（热泵、储能等柔性资源）各类弹性资源，参与华北辅助服务市场分钟级的实时互动和秒级的精准调控 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建设实践 五、园区级虚拟电厂建