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下载链接：https://pdf./pdf/H3_AP202209221578582931_1.pdf?1663838215000.pdf我们如何定义虚拟电厂？什么是虚拟电厂：“通信”和“聚合”构建电力能源新生态虚拟电厂（VPP, Virtual Power Plant是一种新型电源协调管理系统虚拟电厂通过信息技术和软件系统实现分布式电源储能可调负荷 等多种分布式资源的聚合和协同优化作为一个特殊的电厂参与电力市场和电网运行的协调管理系统它既可以作为“正电厂”向系统供电调峰又可作为“负电厂”加大负荷消纳 配合系统填谷在电网运行方式向源网荷储灵活互动转型和结构向清洁低碳转型的背景下大力发展虚拟电厂对促进电网供需平衡实现分布式 能源低成本并网充分消纳清洁能源发电量推动绿色能源转型具有重大的现实意义虚拟电厂由可控机组不可控机组如风光等分布式能源储能可控负荷电动汽车通信设备等聚合而成并进一步考虑需求响应不确定性等要素通过与控制中心云中心电力交易中心等进行信息通信实现与大电 网的能量互换根据虚拟电厂对外特征不同类型特征的虚拟电厂具有不同的服务能力虚拟电厂可以分为电源型虚拟电厂负荷 型虚拟电厂储能型虚拟电厂混合型虚拟电厂等类型聚合建模技术可以对所有可调资源进行处理在处理过程中不是对资源进行简单相加而是考虑网络约束设备运行约束以及经济特性下 聚合的响应能力聚合时不同聚合方式资源容量将得到不同的功率范围以及成本函数通过聚合建模技术选择适当容量比率可以发挥虚 拟电厂的经济性和灵活性数据驱动技术是虚拟电厂关键技术根据具体功能不同虚拟电厂分为商业型虚拟电厂（CVPP, Commercial Virtual Power Plant和技术型虚拟电 厂（TVPP, Technical Virtual Power PlantCVPP通过获取分布式能源的运行参数边际成本量测及预测结果结合电价预测结果等市场信息实现内部聚合分布式能源的投资组合并参与 市场竞标获取授权后制定合同提供系统平衡辅助服务等市场服务并向TVPP提供分布式可再生能源 (DER, Distributed Energy Resource)的调度 计划及成本信息TVPP侧重系统管理角度结合获取信息计算内部资源聚合整体的技术特性关注DER聚合后对本地网络的影响为配电网运营商 (DSO, Distribution Network Operator) 提供可视化信息获取满足配网安全稳定的调控指令制定内部调控方案实现所聚合的配电网资源主动管理储能是虚拟电厂推进的重要方向 储能自身特征：储能发展能够实现电力市场调频调压及暂态稳定在不同时间根据分布式电源的特征及用户用电特征进行短期功率的灵活调节实现灵活性应急的作用稳定的储能技术能够在电力短缺时释放电能达到应对中长期能量短缺的效果市场发展前景：云储能市场和分布式储能P2P市场是未来的重点发展方向云储能通过在云端聚合分布式储能资源为大量的用户提供储能服务作为共享经济与电力系统储能融合的产物是未来电网的一个新形态在能源交互机制基础上以点对点技术(P2P, (Peer-to-peer) 为典型代表 的分布式多边交易形式应运而生这种交易形式可实现配电网能量的就地平衡在挖掘用户的自主互动特性减少集中管理模式下的计算压力等 方面有诸多优势虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？围绕电力的产生和消耗大体分为发电测电网侧和用电 测· 电网对运行安全有严格要求电网安全的首要目标就是保证 发用电的实时平衡需要发电侧的不断调节去拟合负荷曲 线新能源发电严重依赖于自然资源（光照强度风力强度具有随机性间歇性和波动性的特点对负荷的支撑能力不 足若规模化直接并入电网发电将会对电网造成巨大冲击威 胁电力系统安全以及供电的稳定性另外由于小型分布式 新能源发电设施储能设施可控制用电设备电动汽车等 的持续发展普及在用电侧很多电力用户也从单一的消费 者转变为混合形态的产销者并且各类激增的大功率用电设 备（如充电桩“吃”起电来也是让电网直呼压力山大显然不能任由其“胃口大开”一哄而上因而新的发用电 势态下“虚拟电厂”应运而生光伏发电装机量分布不均：2022年一季度全国光伏新增并网装机1321万千瓦同比提高138%新增装机规模较大的省份包括河北180万千瓦浙江164万千瓦山东150万千瓦受地理位置和自然条件影响光能资源分布不均匀各省份装机量差异较大风电装机量分布不均：2022年一季度全国风电新增并网790万千瓦同比增加16.7%新增并网规模较大的省区主要有吉林163万千瓦甘肃90 万千瓦山西68万千瓦截至3月底全国风电累计并网3.37亿千瓦同比增加17.6%一季度海上风电新增并网36万千瓦受2021年底海上风 电国家补贴到期影响海上风电新增装机规模放缓同比下降79%用电负荷总量屡创新高：当前社会用电短期峰值负荷不断攀升加之极端天气的冲击2022年夏季我国部分地区区域电力供需紧张国 家电网5个区域电网和19个省级电网负荷屡创新高四川等省份启动了限电措施用电需求结构变化电力负荷特性恶化：近年第三产业及城乡居民用电的增长形成了“日内双峰”的特征同时拉大了用电负荷峰谷 差使能源电力保供形势更为复杂严峻以上海为例2020年夏季的最大峰谷差率高达43%导致本地发电机组频繁启停对机组安全 性造成了负面影响灵活性：把负荷侧的这些资源包括用电负荷储能以及分布式的资源通过信息化手段和技术自动化手段集合起来使其具备一个电厂的特性它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合填谷能够实现配电网侧新能源的聚合管理就 地消纳及灵活运行经济性:投入成本约为火电厂的1/8我国东西部电力供需关系趋紧电力峰谷差矛盾日益突出各地年最高负荷95%以上峰值负荷累计不足50小 时峰谷差问题可以依靠多种手段缓解但总体来看随着虚拟电厂技术的日渐成熟虚拟电厂将成为削峰填谷投资成本最低的手段根据国家电 网测算通过火电厂实现电力系统削峰填谷满足其经营区5%的峰值负荷需要投资4000亿而通过虚拟电厂在建设运营激励等环节投资仅 需500-600亿元既满足环保要求又能够降低投入成本虚拟电厂在各国如何落地？德国的虚拟电厂已实现商业化其主要业务是在批发市场销售 100kW以上中型可再生能源电厂生产的电量在日前市场优化其 售电使这些电厂成为虚拟电厂资源 虚拟电厂有利于灵活性较高的机组获利除可再生能源电厂外燃气热电联产电池储能应急发电机和需求响应等都可作为虚 拟电厂资源其主要应用场景是通过电力市场的灵活电价引导电厂管辖内系 统优化发用电成本优化交易收益欧洲虚拟电厂通常由独立虚拟电厂运营商发电企业或部分输电网运营 商 (TSO, Transmission System Operator) 提供服务从产业链角度：欧洲的电力系统分为发电输电配电和售用电环节而电网运营主体可以划分为输电网运营商和配电网运营商 (DSO, Distribution Network Operator) 输电网运营商负责控制和运行输电网包括监测和控制电网内断路器开关以及输电网的电压配电网运营商负责将能源进行分配和管理并输送给终端消费者属 于竞争性业务欧洲各国根据区域划分输电网运营商的管辖范围并依靠跨国电网链 接属于区域性垄断业务美国目前是世界上实施需求响应（DR, Demand Response项目 最多种类最齐全的国家也是较早开展需求侧管理的国家之一约有28GW的需求侧资源参与其中约占高峰需求的6%家庭虚拟 电厂技术兴起有助于整合更多的屋顶光伏和储能同时扩大基于 时间的费率试点美国虚拟电厂通过控制电力价格电力政策的动态变化降低用电负 荷或获取电力用户手中的储能来保证电网系统稳定性目前国家层面还没有出台专项的虚拟电厂政策省级层面仅有上海广东山西分别出台了《关于同意进一步开展上海市电力需求响应和虚 拟电厂工作的批复（2020.9.16《广州市虚拟电厂实施细则（征求意见稿（2021.6.30和《虚拟电厂建设与运营管理实施方案（2022.6.23与虚拟电厂相关的政策主要涉及需求响应辅助服务等为调动用户侧资源响应电力系统积极性在2013年需求侧试点基础上上海江苏广东浙江山东河南等14个省区出台了需求响应新政策；江苏湖北辽宁湖南河南安徽福建贵州江西等省区以及东北华东等五大区域出台或对电力辅助服务政策进行了修订；华北华中浙江江苏等地能源主管部门开放了虚拟电厂等第三方主体和用户资源 参与调峰辅助服务身份我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？电价是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：峰谷电价差越 大用户购买辅助服务和需求侧响应的激励也就越大；电价 平均水平越高用户购买能效优化服务虚拟电厂进行现货 交易的收益也就越大因此电价机制改革进程是虚拟电厂 盈利能力的重要影响因素分时电价机制进一步完善拉大峰谷价差：2021年7月国 家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知合 理确定峰谷电价价差系统峰谷差率超过40%的地方峰谷 电价原则上不低于4：1其他地方原则上不低于3：1；建立 尖峰电价机制尖峰电价在峰段电价的基础上上浮比例原则 上不低于20%在《通知发布后多省市相应政策制定 出台了相应的峰谷电价政策电价机制改革推高电价：自2021年7月推进分时电价机制与 2021年10月燃煤上网电价政策的调整以来电力生产工业生 产者出厂价格指数不断走高这体现了上网电价的提高我 们预计随着市场化电价机制改革的不断深入我国上网电 价上涨的趋势仍将持续盈利能力影响因素：电力市场改革推进电力现货市场建设推进现货市场建设是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素：电力现货交易与中长期交易互为补充其中现货市场具有重要的价格发现功能中长 期市场的电力价格往往根据现货市场价格而定因此电力现货市场建设是虚拟电厂盈利能力的重要影响因素电力现货市场建设加速推进形成“8+6”试点格局：2017年8月国家发改委能源局印发《关于开展电力现货市场建设试点工作的通 知在南方（以广东起步浙江蒙西山东山西福建甘肃四川8地开展电力现货市场试点工作；2021年5月国家发改 委能源局发布《关于进一步做好电力现货市场建设试点工作的通知在上海安徽江苏辽宁河南湖北6省市开展第二批电力 现货市场试点工作虚拟电厂的市场空间有多大？虚拟电厂的业务场景主要有辅助服务交易需求侧响应现货交易与能效优化辅助服务交易：参与电网调峰调频备用通过调配可控资源提供发电容量保证电网稳定运行并获取补贴收入需求侧响应：虚拟电厂根据合同要求按时按容量切负荷保障电网供需平衡并获取补贴收入现货交易：代表产销者集群在电力现货市场进行交易优化电网运行供需并获取分成收入能效优化：为大用户提供能源资源优化管理服务预测电力市场价格波动帮助用户决策可调负荷的用电行为代理购电业务提供智 能用电方案并从客户获取分成收入可调负荷资源库投资成本推算：根据国家电网2020年的测算若通过建设虚拟电厂满足其经营区5%的峰值负荷需求建设运维和激励的资 金规模为400-570亿元我们假设其中虚拟市场投资规模为400亿元根据国家电网报消息2020年国家电网经营区最高负荷为8.75亿千瓦满足其经营区5%的峰值负荷需求所需的可调资源库容量为4375万千瓦由此可推算出虚拟电厂可调负荷资源库的投资成本约为914元/千瓦报告节选：
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