区域虚拟电厂探索与实践分析

XX区域虚拟电厂探索与实践分析素

素

素

素1.

虚拟电厂发展背景2.

虚拟电厂作用定位3.XX

区域虚拟电厂实践及展望主要内容新能源为主体的新型电力系统中，

新能源的随机性对电网调节能力提

出了更高要求，传统调节性电源占比减少，调节资源缺口大。·

新能源的随机性、波动性、弱抗扰

性、低转动惯量、反调峰特性，使

得电网调节需求剧增·

常规电源占比逐步降低，调节成本

高，调节资源不足仅依赖加强电源电网侧调控代价高、难度大；需求侧资源已具备发挥更大价值的技术条件。虚拟电厂是提升电力需求侧能效管理、促进新能源消纳、增强系统调节灵活性的关键技术

载体和有效手段

，具有重大现实需求。以新能源为主体的新型电力系统呈现“绿色高效、柔性开放、数字赋能”

显著特征，需要统筹好新能源与电力保障、电网安全和电能供应经济性的关系，亟需虚拟电厂技术快速发展并规模化应用。■1.1新型电力系统发展促进虚拟电厂应用·

商业楼宇空调负荷规模巨大·

电动汽车规模化发展·

储能技术快速突破·

5G

通信技术全面应用需求侧灵活性资源丰富，云大物

移智链和5G

等通信信息技术

发展为其利用提供了技术条件。虚拟电厂是解决问

题的突破口调节资源缺口大新资源待开发口国家及有关部门已出台和发布虚拟电厂、市场改革建设有关的一系列政策文件。●2

021年10月24日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,指出加快建设新型电力系统

，引导虚拟电厂等参与系统调节，建设坚强智能电网，提升电网安全保障水平。●2021年1月18日，国家能源局发布《2021年能源监管工作要点》

,强调：在粤港澳大湾区推进电力市场建设；推进虚拟电厂参与辅助服务市场，建立电力用户参与的费用分担共享机制。

发展虚拟电厂是具体响应和落实国家政策需求，推进大湾区电力市场深入和完善，提升系统能效的重要举措和有效途径。口1.2国家政策推动虚拟电厂发展1、XX

电网高峰负荷持续提升(年均增长率约6%),电网峰谷差越来越明显，同时电网调峰矛盾日益突出

，有待寻求新的手段解决供需矛盾。■1.5

XX区域虚拟电厂应用需求2、

区域性电力负荷快速增长与电力设施可用土地资源受限、局部电网卡脖子、电网阻塞等情况日益凸显，加之储能、分布式光伏快速发展，从可持续发展的角度考虑，电力供需互动技术的研发与应用势在必行。>存在季节性局部电力供应紧缺●以某市电网为例，其2019年负荷4次创历史新高；●区域性输配电设备重满载情况突出，部分区域供电容量不足。高峰负荷时期，其110kV及220kV重载

主变有70台，10/20kV线路重载线路254回(负载率超过80%),存在片区电网负载率过高，面临错

峰限电风险。>

电网建设受限条件多，本地电源可调能力不足●对典型城市受端电网，对外来电源依赖大，区域内可本地调度电源较少(例如，某市电网电源负荷占比

不到50%),自调节能力较弱；●为应对峰值负荷和区外电源故障减送的影响，

一方面需要电网企业尽快投资大量输变电设备，增大供电

能力，另一方面需核准新建大容量电厂及配套设备，提供电源支撑，但电力设施可用土地资源受限、成

本昂贵。■1.5

XX区域虚拟电厂应用需求3、XX

电网构建以新能源为主体的新型电力系统有赖于虚拟电厂技术发展及应用>“十四五”和“十五五”期间，

XX

电网公司将推动XX

五省区分别新增1亿干瓦风光新能源装机，新能源装机将在2030年增加到2.5亿干瓦，支撑提前实现碳达峰。>虚拟电厂通过资源聚合与优化控制，实现新能源发电与储能、负荷等资源之间的最大化匹配，从而减少新能源的波动性、随机性，保障电网安全稳定运行。>通过创新突破虚拟电厂应用技术，探索灵活多样的市场化需求响应交易模式，试点基于分布式可控资源聚合的虚拟电厂运营，促进能源消费从单一、被动、通用化的利用模式向融合多种需求、

主动参与、定制化的高效利用模式转变，最大化保障和促进新能源消纳。■1.5

XX区域虚拟电厂应用需求1.

虚拟电厂发展背景2.

虚拟电厂作用定位3.XX

区域虚拟电厂实践及展望主要内容口2.1虚拟电厂作用定位虚拟电厂通过构建技术支持系统、完善市场机制、培育新市场主体，激发用户侧低边际成本的灵活性资源参与电网运行调控的潜力，形成多方共赢的新业态，提升全社会福利。机制机制层面，建立虚拟电厂参与电

力系统运行的市场机制或补偿机

制，对用户贡献进行合理补偿，

让用户有动力参与电网调控。平台层面，通过计算机通信、自

动控制和物联网等技术，建立分布式资源与调度的联系，实

现分布式资源的可观可测可控。生产关系层面，培育和组织负荷集成商、

虚拟电厂运营商等新兴主体，协助电网组

织用户侧灵活性资源参与电网运行。新市场主体平台虚拟电厂>随着经济发展和工商业负荷的迅速增长，电网尖峰负荷不断增加，新能源装机比例不断上升，南网各省区均存在不同程度调峰困难，

尖峰负荷持续时间短，局部低谷时段需煤电机组压出力运行。>为应对尖峰负荷而扩建电网，投资成本大，经济性不高，区域级虚拟电厂将从负荷侧资源入手，

为各省电网提供削峰填谷的有效手段，解决电网日峰谷差大、局部时段调峰困难问题。>现有负荷削峰填谷大多是需求响应参与主体针对电价进行自发响应，起不到电网运行的全局优化运用。>

虚拟电厂是需求响应的更高形态，通过资源动态聚合和集中协调优化参与削峰填谷

，可实现日内更短时间尺度响应，精准削减负荷高峰、填充低谷负荷，达到电网运行的全局最优。■2.2削峰填谷负荷曲线负荷曲线风用

光状

—

—负荷>储能具有优良的调频性能，但户用储能容量较小，达不到进入调频市场的条件。>虚拟电厂通过聚合电网侧和用户侧分布式储能资源，精确响应电网AGC

调频指令信号，实现虚拟电厂调频应用。>发挥虚拟电厂协同互动调控作用，支撑区域电网快速频率响应，应对直流闭锁需切除负荷等严重故障场景。>用户通过储能调频获得调频收益，同时电网获得优质的调频资源，实现用户和电网合作共赢。zE

虚拟电厂400c1

Z.oc

r600FL2:00F虚拟电厂聚合分布式储能

对调频信号做出精确响应调频nmiondnMM■2.3聚合网侧、用户侧储能参与电网调频riywseelTnerey

Starsge

Output

iccomma聚合

优化用储能■2.4聚合灵活资源作为电网负荷侧备用系统总备用>未来新能源机组增多，常规机组减少，将导致发电侧

备用能力不足

，此外新能源出力波动将进一步提高系统备用需求。>虚拟电厂可以聚合灵活资源作为负荷侧备用

，待系统有需求时即可通过调度下令快速响应。最大统调负荷的2%

最大统调负荷的10%发电侧

负荷侧负荷备用事故备用>调度机构根据电网拓扑、断面约束等信息实时计算电网阻塞情况，并向虚拟电厂平台发出阻塞区域的负荷调节需求。>虚拟电厂平台通过对阻塞区域内的可调资源进行优化，响应调度需求指令，实现缓解电网阻塞的目标。调度调节需求虚拟电厂需求分配□2.5缓解电网局部阻塞断面阻塞信息区域B区域A通过参加虚拟电厂，用户可获得补贴收益：用户参与主动需求侧响应项目，可获取响应负荷调整的激励补贴；用户参与能效电厂和移峰填谷项目，可获取一次性补贴。虚拟电厂可减少用户停电损失：对用电

可靠性较高的用户而言，需求侧响应可通过在高峰时期降低其他用户的用电负荷，来保证高可靠性用户的用电需求，降低停电带来的损失。虚拟电厂可带动其生态构建：培育一大批负荷集成商等市场主体，带动新增就业(带动节能设备，平台建设，计量设备等产业),拉动GDP增长和带来额外纳税等收益。虚拟电厂可促进节能减排和新能源消纳：采用200MW

虚拟电厂通过调动清洁能源替代火电电量每年可节约标煤4.07万吨，减排二氧化碳10.8万吨、二氧化硫3261吨。1

促进节能减排2

培育市场主体，构建新业态3

引导用户获取补贴收益、减少停电损失等显著的节能减排效益，引导用户优化用电■2.6社会价值1.

虚拟电厂发展背景2.

虚拟电厂作用定位3.XX

区域虚拟电厂实践及展望主要内容>南网总调网级统筹建设>深圳、广州超大城市先行先试>南网科研院项目实施南网调度云部署、深圳先行先试

的虚拟电厂

运营

管理云平

台上线试运行。■3.1

XX区域虚拟电厂发展现状XX电网公司启

动“基于海量分

布式资源聚合的虚拟电厂运营”

灯塔项目建

设2020.1

2020.11

2021.07

2021.10全国首套自动化虚拟

电厂系统在深圳110

千伏投控变电站投入

试运行。广州印发实施了

《广州市虚拟电厂实施细则》虚拟电厂在不同调度层级具有不同作用，系统采用云平台技术架构，以确保多方参与，发挥最大价值：①区域电网调度负责通过快速调频体系建设，确保系统频率稳定。②省级电网调度负责通过削峰填谷、机组开停机和出力安排实现电力平衡。③地市级电网负责局部阻塞管理和局部电压和电能质量管理。最终形态：区域/省/超大城市级虚拟电厂统一优化调控，实现分布式资源网省地三级调度协同优化利用。■3.2虚拟电厂顶层设计云平台管道通信边缘集群终端设备网级调度统一市场

快速调频事故备用

电力现货省级调度

削峰填谷地级调度

阻塞管理重集群光伏发电楼宇集

群储能电站5G、

光纤、

通信组网雪

区域级虚拟电厂云平台人园区集

群社区集

群调度数据网/专线虚拟集群电动汽车中央空调风电场多时间尺度多类型电力市场中长期市场虚拟电中长期电能量市场容量市场需求响应市场虚拟电厂通过不同的资源组合方式，可参与不同的市场，发挥不同的功能：①参与需求响应进行削峰填谷，获取激励或补贴。②参与不同时间尺度能量市场：中长期、日前、实时等，进行电能量交易。③参与调频、备用等辅助服务市场，辅助电网运行，获取辅助服务收益。■3.2虚拟电厂顶层设计信用管理机制结算机制准入准出机制调频辅助服务市场快速频率响应

市场日前市场

实时市场备用市场调峰市场多品

种类

态型

聚市现货电能量市场分布资源电力市场合

场盘金口3.2虚拟电厂顶层设计依托虚拟电厂灯塔项目及后续项目，建设云管边端协同的区域级虚拟电厂云平台，实现分布式灵活性资源有效调度，支撑XX

电网安全稳定运行，助力构建新能源为主体的新型电力系统。新型电力系统灵活调度区域级虚拟

电厂平台电动汽车中央空调

储能电站

光伏发电XX

区域电力市场建设先发优势XX电网构建新型电力系统

的必然选择网省地三级电网调节需求(二)系统建设进展情况虚拟电厂运营管理云平台采用“云边协同+物联网+人工智能”技术，兼顾运营商(含监管机构)、负

荷

集成商、用户等三个角色，实现可调负荷资源常态化调度运行管理的全流程管控，切实发挥负荷侧可调资源在促进新能源消纳、减少系统尖峰负荷及其持续时段、保障电网安全稳定运行、优化电源电网投资、提升电力系统运行经济性等方面的作用。□3.3“灯塔项目”建设情况运营监视系统概览□3.3“灯塔项目”建设情况(二)系统建设进展情况>建成国内首家部署于南网调度云、与网省两级调度中心数据交互的虚拟电厂平台。南网调度云XX

电网基于云边融合的智能调度运行平台数据上送协同调控虚拟电厂运营管理平台深圳中调OCS

系统

节调系统数据上送协同调控物联接入区数据采集协同互动充电桩数据采集

协同互动建筑楼宇数据采集

协同互动储