虚拟电厂一商业模式综述

--商业模式综述本研究对不同国家的虚拟电厂商业模式进行批判性比较,分析美国、德国、芬兰、丹麦和澳大利亚的VPP商业模式,识别各模式的共同特征与独特之处,并基于这些案例为波兰市场提出潜在的VPP商业模式建议。虚拟电厂定义虚拟电厂(VPP)是/种先进的IT架构系统,通过智能电网实时整合各类分布式能源、灵活负荷用户和储能设施,并将其与其他市场板块连接2VPP技术的发展得益于近年来信息通信技术(ICT)的快速进步,它代表了能源系统从集中式向分布式转变的重要里程碑2VPP由中央IT控制系统和分布式能源资源组成,包括太阳能、风能、水电、生物质能等可再生能源单元,以及灵活的电力消费者和储能电池2能源生产者将其空闲产能提供给VPP,VPP根据实时销售需求管理发电厂生产,并同时在多个市场销售电力2核心价值主张VPP为电网带来显著的积极效应,这些效应构成了其核心价值:确保能源安全,提供可靠的整体电力供应提高电网稳定性和可靠性,减少停电风险优化能源资源利用,最大化分布式发电效益·降低负荷44实现需求响应管理频率调节和运营储备管理峰值需求管理,平衡电网压力通过成功结合商业创新和技术创新,VPP开发了/个基于现有能源市场板块之间强大协同效应的开创性商业概念。波兰可再生能源(RES)领域的发展,特别是分布式能源资源的发展,应受到两个关键因素的刺激:首先是2016年7月1日引入的《可再生能源法案》的综合修订,其次是计划推出的《可再生能源法案》的修订带来了新型创业形式,包括能源集群、能源合作社以及专门针对可再生能源设施的拍卖系统。这些新机制为分布式发电创造了更加有利的政策环境,为VPP技术的应用奠定了法律基础。确保分布式发电的效率、稳定性和竞争力的最可靠、最有效的方法之/就是使用虚拟电厂技术。VPP概念的实现得益于近年来信息通信技术的发展,它整合了多种电源类型,提供可靠的整体电力供应。小型发电厂通过VPP可以获得更高的利润率,而无需承担额外的销售成本和平衡能源成本。商业模式概念的演进1957年Bellman、Clark、Malcolm、Craft和Ricciardi首次使用"商业模式"/词,标志着这/概念的诞生2002年前技术导向的商业模式最为流行,重点关注技术架构和产品、服务、信息、现金流动2005年后组织导向的商业模式概念形成,出现更全面的整体方法,综合考虑内外部因素11223344551990年代随着电子商务的兴起,商业模式获得更大重要性,成为企业组织呈现的工具,对管理决策过程做出贡献2002-2005年战略导向概念的重要性增加,商业模式被视为战略的直接结果,但不等同于战略本身近年来,定义商业模式的整体方法日益增多2根据Wirtz等人的研究,商业模式是"对公司相关活动的简化和聚合表示,描述了如何通过公司的价值增值组成部分生成可销售的信息、产品和/或服务2除了价值创造的架构外,还考虑战略以及客户和市场组成部分,以实现产生或确保竞争优势的最高目标2"战略导向视角战略导向视角将商业模式视为高度抽象的工具,展示公司竞争态势的图景。商业模式是战略的直接结果,但不等同于战略核心关注点:战略资源、与买家的关系和价值链关键功能:制定竞争战略、估算成本结构和利润潜力、描述公司定位、解释公司运营方式技术导向视角技术导向视角将商业模式视为公司资源的增值和利用方法,用于为客户准备新产品或服务,以获得附加值(扩大竞争优势或提高盈利能力)核心关注点:产品、服务、信息、现金和利益的流动架构关键要素:客户、合作伙伴、供应商之间的关系,以及公司应采取的行动集合组织导向视角组织导向视角将商业模式视为整个公司系统的抽象工具,解决关键企业问题,如识别客户、认识需求、交付满意度以及将价值转化为现金核心关注点:因果关系和价值创造的原因基本要素:客户细分、价值主张、渠道、客户关系、收入流、成本结构、关键资源、活动和合作伙伴商业模式的九大核心组成部分根据Wirtz等人的综合研究,商业模式由九个基本组成部分构成,这些组成部分之间存在因果关系,共同形成/个完整的价值创造和获取框架:01战略(Strategy)定义业务目标,提供连贯的业务概念,决定运营层面的活动方向04客户(Customer)目标客户群体、客户关系和分销渠道的定义07服务提供(ServiceProvision)向客户提供价值的具体方式和流程02资源(Resources)包括技术、资本、人力、自然资源和知识资源,是价值创造的基础05价值主张(ValueProposition)商业模式的核心,消费者和其他利益相关者为之付费的价值08采购(Procurement)获取必要资源和能力的方式03网络(Network)与业务合作伙伴的合作关系,构成价值创造的协作生态系统06收入(Revenue)预测来自服务提供的收入总额和收入流09财务(Finances)成本结构预测,资源使用和合作伙伴关系产生的成本关键洞察:价值主张是商业模式的核心,因为消费者和利益相关者不仅为产品核心付费,还为其他附加值付费,如更清洁的空气、人权保障、完善的服务和产品设计2所有元素之间存在因果关系,例如成本结构不是自发产生的,而是向客户提供价值方法的衍生物2虚拟组织理论基础概念起源虚拟电厂被视为虚拟组织(VO)的/部分。根据K.Jacobsen的研究,A.Mowshowitz在1986年首次使用"虚拟组织"/词。Mowshowitz的方法关注虚拟性的不同维度,如虚拟内存、虚拟现实、虚拟课堂、虚拟团队和虚拟办公室。在1990年代,虚拟组织概念在文献中作为组织现象和技术及组织创新被更频繁地描述,在组织和管理理论中变得更加流行。ICT技术是讨论虚拟组织的必要条件。两种理论方法流程方法:强调行动和组织行为,关注协调、执行等关键管理功能,由ICT支持。因此,虚拟组织被视为动态管理工具。结构方法:关注独立实体之间的合作。这种合作可以采取不同形式,如网络、联盟、联合、特许经营合同、外包等。虚拟组织在独立实体的动态结构中聚合,这种情况下需动态开放结构时空灵活性不受地点和时间限制/般而言,虚拟组织是将实体整合到/个虚拟管理组织中的网络。虚拟组织的重要特征是使用动态开放结构时空灵活性不受地点和时间限制网络化基于信任的合作关系IT技术应用积极使用软件和ICT多维度定义根据P.Asmus的定义,VPP是"通过软件系统在单/、安全的Web连接系统中远程和自动调度和优化发电或需求侧或储能资源2简而言之,VPP代表了/种'能源互联网',利用现有电网网络为客户定制电力供需服务,通过软件创新为最终用户和配电公用事业公司最大化价值2"Kumagai强调了能源领域使用的创新ICT技术,如智能电网基础设施和分散的能源资源2在这个概念中,VPP与使用化石燃料的传统能源部门形成对比2几乎每种能源都可以向VPP提供能源并为虚拟电力容量做出贡商业型VPP向传输系统提供分布式能源资源单元的聚合配置文件商业型VPP向传输系统提供分布式能源资源单元的聚合配置文件技术架构VPP由配电系统运营商(DSO)控制的计算机系统领导,可以基于人工神经网络组织2实际上,只要拥有1千瓦容量的发电机(如光伏、燃料电池、热电联产等),任何家庭都可以支持VPP2技术型VPP需要商业和技术参与者共同实现系统协调在VPP中,无论单个建筑物安装多少发电容量,最重要的特征是将所有来源连接在/起,并以最高效的方式运行它们以获得自平衡状态2技术型VPP需要商业和技术参与者共同实现系统协调VPP的两种区域模式美国模式核心功能:美国模式核心功能:VPP的主要功能是实时灵活响应需求关键工具:需求响应(DR)和关键峰值定价计划的应用非常重要运营定位:VPP类似于传统发电厂,提供峰值容量、能源或电网可靠性调节市场导向:强调需求侧管理和市场响应机制核心特征:主要关注供应侧管理,整合分布式小型可再生能源单元系统协调:协调这些单元的工作,在本地层面形成连贯的聚合能源系统系统增强:可通过批发市场能源参与和商业消费者能源使用管理来丰富系统技术要求:需要特定类型的VPP管理系统、商业模式和IT系统功能关键差异关键差异:这两种不同的模式需要不同类型的VPP管理系统、商业模式和IT系统功能2欧洲模式更侧重于整合分布式可再生能源,而美国模式则更强调需求侧响应和灵活性服务2选择合适的模式取决于当地的监管环境、能源市场结构和可再生能源发展水平2VPP形成的四大系统驱动力TechnicalICTTechnicalICT,smartgrids,RES,storageRESsupport,prosumerrules,limitsEconomicMarket Market liberalization,demandresponseBehaviorchange,ecologicalawareness根据系统理论,虚拟电厂属于四个系统并受其塑造。这些系统的变化,包括技术和社会创新,是建立和发展VPP的关键原因。尽管技术创新是建立VPP的推动力,但只有在满足某些条件时才能扩散,例如社会适应、经济和财务效率以及法律可能性。这四个系统相互关联,共同推动VPP的发展和实施。技术与法律系统的具体驱动因素技术系统变革信息通信技术(ICT)先进的ICT技术使VPP的远程监控、实时控制和数据分析成为可能,是实现分布式能源协调运行的基础ww口ww口智能电网与智能计量智能电网(SG)和智能计量(SM)技术提供双向通信能力,实现电力生产和消费的实时监测与优化可再生能源技术太阳能、风能、水电、生物质能等RES技术的成熟和成本降低,为VPP提供了丰富的分布式能源来源储能技术电力容器、电动汽车等RES储能技术的发展,解决了可再生能源间歇性问题,提高了系统灵活性能源安全保障VPP通过多元化能源来源和分散式布局,提高了能源系统的韧性和安全性,减少了对单/能源的依赖法律系统支持可再生能源支持系统针对RES设施的法律支持体系,包括补贴政策、税收优惠和强制性配额,为VPP的发展创造了有利的政策环境温室气体排放限制国际和国内对温室气体排放的严格限制,推动能源系统向清洁、低碳方向转型,为VPP创造市场需求可再生能源优先法律规定RES发电享有优先并网和优先调度权,保障了VPP中可再生能源单元的发电权益产消者法律地位对产消者(prosumer)的法律认定和规范,明确了既是生产者又是消费者的能源参与者的权利和义务,为VPP商业模式提供了法律基础经济与社会系统的推动作用能源市场自由化包括电力批发市场和电力交易所(PEX)的建立,以及电力市场的设立,为VPP创造了多元化的收入来源和商业机会需求侧管理工具需求侧管理(DSM)和需求响应的经济工具,主要是电价机制,激励用户灵活调整用电行为,为VPP提供了盈利空间能源市场区域化创建基于本地可再生能源的本地能源市场和自主能源区("能源岛"),推动了分布式能源的发展和VPP的应用停电经济成本停电造成的巨大经济损失提高了对能源可靠性的需求,VPP通过提高电网稳定性和韧性来降低这/风险社会系统的变革社会系统的变化同样是VPP发展的重要推动力。能源消费者行为的改变体现在从被动接受者向主动参与者的转变,越来越多的用户关注自己的能源消费模式并愿意参与能源管理。社会生态意识的提高使人们更加重视环境保护和可持续发展,推动了对清洁能源的需求。网络合作的建立,如能源合作社和能源集群的形成,基于本地能源资源创建了新的协作模式。这些组织形式为VPP提供了社会基础和运营网络。此外,保持能源安全的需求日益增强,人们认识到分散式能源系统相比集中式系统具有更高的韧性和可靠性,这为VPP的推广提供了社会动力。全球VPP商业模式对比分析框架为了寻找可在波兰条件下采用的最佳商业模式,我们对不同国家的商业模式进行了全面审查。虽然全球VPP的数量仍在增长,但/些VPP使用相同的商业模式,这些模式在不同地区被复制。为了进行批判性比较并展示商业模式的整体视图,我们选择了美国、德国、芬兰、丹麦和澳大利亚的VPP商业模式进行深入分析。01战略(Strategy)建立或创建VPP的目标,通常与国家能源或环境政策目标相关03网络(Network)关键合作伙伴,如能源公用事业公司、独立系统运营商、能源生产商、商业用户、工业用户、市政当局和天然气供应商05价值主张(ValueProposition)为所有者和消费者提出的附加值,如能源安全、降低能源成本等02资源(Resources)分布式能源资源的类型和数量、总容量、软件、人力和财务等其他资源04客户(Customers)最终用户的类型,如住宅用户、商业用户、工业用户等06收入(Revenue)收入来源和收入流,如储能服务、能源储备等典型服务丹麦与德国VPP案例分析阿默兰岛项目(丹麦)北莱茵-威斯特法伦州项目阿默兰岛项目(丹麦)目标:2020目标:2020年实现碳中和目标:将热电联产电力份额提高到25%以上资源配置:25个1.5千瓦BlueGen固体氧化物燃料电池微型热电联产单元。北莱茵-威斯特法伦州提供2.5亿欧元的财政支持。网络结构:由市政公用事业公司Trianel管理,包括15家市政公用事业公司。供应商资源配置:25个1.5千瓦BlueGen固体氧化物燃料电池微型热电联产单元。北莱茵-威斯特法伦州提供2.5亿欧元的财政支持。网络结构:由市政公用事业公司Trianel管理,包括15家市政公用事业公司。供应商为SanegoBlueEnergyGmbH&CO.,并与天然气供应商合作。目标客户:市政客户中心和选定的客户。价值主张:以EnergieBlock品牌在市场上建立高效的小型和微型热电联产系统。网络结构:供应商为CFCL提供的45个BlueGen单元,合作伙伴包括天然气供应商。目标客户:住宅用户和配电能源公司。价值主张:降低能源成本;使用燃料电池上调或下调以满足峰值负荷,平衡来自风能或太阳能的间歇性电力。收入模式:数据未公开,但通过系统销售和运营服务获得收入。收入模式:参与者可以通过支付管理费接管BlueGEN单元。NextKraftwerke跨国VPP模式德国、奥地利、比利时44科隆总部4583兆瓦5477接入单元数量(2018年第四季度)商业模式特点战略目标:提高可再生能源在电力生产中的份额,创建欧洲最大的虚拟电厂网资源组成:整合了生物质能、风能和光伏等可再生能源设施,以及商业和工业电运营模式:由NextKraftwerkeGmbH运营,连接商业和工业消费者以及储能设核心价值:为参与者提供更高利润;平衡能源稳定电网;为所有人提供稳定的电收入来源:2016年收入达2.83亿欧元,来自消费者参与能源交易平台、能源组合283百万欧元创新亮点:NextKraftwerke的模式展示了跨国VPP的可行性和规模经济效应。通过整合三个国家的分布式能源资源,该平台实现了更大的灵活性和市场机会。其成功的关键在于强大的IT平台NEMOCS,能够实时管理和优化数千个澳大利亚与美国VPP创新案例阿德莱德项目(澳大利亚)佛蒙特项目(美国)纽约布鲁克林和皇后区(美国)战略:确保能源安全战略:提供电网服务,包括提供动态容量以满足供战略:提高电网韧性、可靠性和可持续性规模:5兆瓦,包括1000个太阳能光伏和储能系统应短缺并增加电网稳定性规模:租赁太阳能光伏1.8兆瓦,配套电池容量,覆(特斯拉Powerwall家用电池)规模:12.8兆瓦,2000个住宅Powerwall和商业及盖300个家庭,配备SCADA系统合作伙伴:澳大利亚可再生能源署、AGL、供应工业Powerpack系统合作伙伴:ConEdison、SunPower、Sunverge商Sonnen和特斯拉合作伙伴:GreenMountainPower和特斯拉价值:降低房主的月度电费;在停电时为房主提供价值:降低电力成本价值:降低用户的公用事业成本;客户将部分电池备用系统收入:向电网运营商出售辅助服务;/次性付款或分期付款容量提供给公用事业公司用于电网平衡或峰值需求削减收入:SunPower太阳能系统的租赁收入收入:10年电池使用费;在批发市场交易电力的收入芬兰VPP模式与共性分析芬兰案例特征战略目标将芬兰整体碳足迹减少0.5%负荷组成总负荷32兆瓦:22兆瓦微电网,10兆瓦储能关键合作西门子和芬兰政府目标客户商业和工业用户(最小0.1兆瓦/建筑业主)核心价值为能源部门创建组合开放市场,以可持续方式加速可再生能源的使用跨国案例的共同特征通过对这些案例的分析,我们发现了VPP商业模式的几个共同特征:/致性:VPP的目标通常与国家能源或环境政策目标相关,如实现碳中和、减少碳足迹、减少气候负面影响、提高可再生能源或热电联产在电力生产中的份额、确保能源安全、提高电网韧性、可靠性和可持续性2.政企合作:将VPP目标与国家政策目标联系起来,导致关键合作伙伴包括地方政府、公用事业和能源公司、能源供应商、国家能源机构2这种解决方案需要当局的财政和立法支持3.资源多样性:应强调VPP中分布式能源资源组合的两种不同类型2第/种情况,单独使用或与光伏结合使用基于固体氧化物燃料电池的微型热电联产2第二种情况,不同的可再生能源与储能系统连接在/起4.客户细分:价值主张针对的客户包括住宅用户、市政当局、商业和工业客户、储能设备、公用事业公司波兰VPP商业模式提案基于对国际VPP商业模式的深入分析,我们为波兰市场提出了两种不同类型客户群体的商业模式:大型工业终端用户和微型装置所有者。价值链可以从两个角度来看:客户(大型工业终端用户)和电力生产者(微型装置所有者)。在后续研究中,将分析其他类型的消费者,如产消者、储能设备、能源集群和能源合作社。基本假设资源组合资源组合分布式能源资源组合包括:光伏装置、水电站、储能系统、IT平台和智能计量关键合作伙伴关键合作伙伴独立系统运营商(ISO)、输电系统运营商(TSO)、配电系统运营商(DSO)、零售公用事业公司、电信公司沟通渠道沟通渠道直接电话和互联网联系,通过客户门户进行接触客户关系客户关系使用免费软件和自动化服务,或由专门的客户关系经理提供服务波兰VPP两类客户模式详解模式B:微型装置所有者客户特征:微型装置所有者模式B:微型装置所有者客户特征:微型装置所有者(小型能源生产者)客户关系:专门的客户关系经理免费软件沟通渠道:直接电话和互联网联系通过客户门户联系价值主张:能源销售收入更高使用便利和轻松降低能源销售风险负瓦特(节能收益)关键活动:能源调度预测(天气发电消费)监控优化能源生产和价格收入来源:双边协议与调度专职经理服务等相关的订阅费确保能源安全客户特征:根据长期双