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关于我国虚拟电厂的典型运营模式解读

作者:丹弗顿电气发表时间:2023/8/22

入夏以来,全国多地持续高温天气,虽然现在已经处于末伏,但依旧酷暑难耐,居民用电负荷也快速增长。且今年以来,多份政策文件相继出台,支持虚拟电厂建设。在“高温+缺电”的考验下,“虚拟电厂”回应了电力行业的痛点,迎来了建设热潮。

虚拟电厂作为能源互联网中的新兴力量,正逐渐崭露头角。所谓虚拟电厂,又称为 " 看不见的电厂 ",它不是传统意义上的发电厂,而是相当于一个电力 " 智能管家 ",其核心就是“虚拟化”技术。即通过先进信息通信技术和软件系统,把分散各地的电源,比如企业、工厂、居民住宅等可调节负荷的太阳能、风力、储能设备、备援发电机等聚合起来,变成可靠的电力供应来源,然后对大电网提供调峰、调频、备用等服务,能够实现能源高效利用和经济运行。且据统计,虚拟电厂行业的市场规模预计将达到千亿级别,发展空间巨大。


我国虚拟电厂产业链及市场格局

虚拟电厂产业链由上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求方构成。

上游基础资源由可控负荷、分布式能源与储能构成;中游是提供运营服务与技术支持的虚拟电厂运营平台;下游则由电力公司、售电公司、工业企业、商业用户等电力需求方构成。

市场端来看,目前已经有朗新科技、东方电子、恒实科技等公司参与到了需求侧响应的平台建设及调控之中。

中游系统平台主要厂商包括远光软件、科陆电子、易事特、国能日新等;分布式资源运营经验丰富的公司包括南网能源和芯能科技等; 智能配网终端供应商有国电南瑞、炬华科技等。

政策方面来看,2023年5月,发改委发布《电力需求侧管理办法(征求意见稿)》、《电力负荷管理办法(征求意见稿)》,提出到2025年,各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%,其中年度最大用电负荷峰谷差率超过40%的省份达到5%或以上,其中“5%或以上”为首次提及。


2023年7月11日,全面深化改革委员会第二次会议召开,审议通过了《关于深化电力体制改革加快构建新型电力系统的指导意见》。会议强调,要健全适应新型电力系统的体制机制,推动加强电力技术创新、市场机制创新、商业模式创新。虚拟电厂作为促进新能源消纳的重要环节和电力商业模式创新的重要形式,后续政策支持力度有望持续加大。

当前虚拟电厂的盈利来源主要为需求侧响应等辅助服务市场或政府补贴;随着现货市场在全国各地逐步推广、新能源加速参与现货交易,若2030年前后电能量市场、辅助服务市场、容量市场能够形成,虚拟电厂盈利模式空间将会打开。


我国虚拟电厂模式及框架

虚拟电厂需具备:分布能源集合、能源网络管理、源荷供需优化能力


从目前国内的虚拟电厂发展现状来看,因为电力交易市场仍在区域试点阶段,该技术所对应的商业化市场仍不成熟。所以目前,在资源整合角度,主要以分布式发电、微电网等为电源端整合基础。在辅助服务端,主要以电源端(分布式)的发电预测、发电计划为主。当然从长期来看,虚拟电厂在具备了,分布能源集合、电力能源网络管理、源荷供需优化的基础上,以云中心形式,贯穿”电源端”、“电网输配端”、“负荷端”。


基于投资周期和产业分布特征,虚拟电厂的类型可分为供给/需求两端

从核心差异上来看,供给侧虚拟电厂具备独立发电机组,对应有效的负荷匹配,调配弹性更高。但是,这也决定了其投资周期相对更长,固定调配成本更高。需求响应侧虚拟电厂,具备更强的技术协调性,可以在相对成熟的电力交易市场的基础上,有效控制可转移、可中断负荷,具备更强的技术投资特征。当然,从长期来看,混合型虚拟电厂基于两者的优势更能兼顾经济效益和社会效益。


从微观试点向宏观管理过渡,兼顾能源安全、合理消纳和经济收益平衡

通过梳理,国内已运行或者试运行的虚拟电厂相关项目,从最初的电网安全、新能源合理消纳以及传统投资替代为出发点。逐渐向省级电网系统的电力辅助服务和交易参与升级。同时,在电源/负荷两端的有效聚合也开始呈现出规模化趋势,同时在一些垂直应用场景下,诸如工业园区、冷链服务、数据中心等,也逐渐摸索出“网、站、点”三位一体的融合模式,以实现平台化有效管理。


我国虚拟电厂典型运营项目

国网冀北虚拟电厂:国内最为成熟的虚拟电厂运行示范项目

国网冀北虚拟电厂无论在物理架构设计,还是线上平台都具备极强的完整性,并且从区域试点,到单资源项目改造,以及多态能源资源接入,均维持了极高的技术应用水平。并且在工程运营之初,就兼顾了电源供给侧“调配输”和负荷侧“聚响并”的双向特征,构建了较为完整的虚拟电厂智能管控平台。


相较于国内其他运营项目的有效覆盖范围和调控规模,国网冀北虚拟电厂示范项目,不仅围绕着“云-管-边-端”建立起了较为完善的管控架构,在实际的运营中,也完成了从社会效益向经济效益的有效过渡。从其参与华北调峰辅助服务市场的实际效果来看,不仅具备了跨区域协同的管控经验,同时也具备了对电力市场的服务性有效接入的示范经验。

上海虚拟电厂:以点带面,协同推进,兼顾资源多样性和交易规模性


上海地区本身就面临着较为复杂多样的负荷类型,同时在平台化的目标下,还需要考虑不同区域因为经济禀赋不同所对应的聚合特征的差异性。同时,从长期发展路径上来看,双向发电用能的可协调性,以及在电力交易市场接入后的安全性、有效性也是其建设虚拟电厂过程中需要时刻锚定的目标。


无论从上海虚拟电厂的聚合资源类型的广度,还有在参与辅助服务和电力交易的深度来看,其运营的有效性均得到了验证。并且在当下国内电力交易市场机制尚待完善的背景下,能够结合虚拟电厂的资源建设和平台运营,实现相对盈利,也是可以作为典型案例进行在不同城市,不同区域场景下推广的典型模板。






来源:艾瑞咨询,乐晴行业观察,鹏华基金

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