虚拟电厂技术和商业模式研究

2022年7月14日一、基本概念和关键技术三、我国VPP发展政策和应用情况VPP是一种通过先进信息通信和监测控制技术，实现对海量分布式新能源、储能系统、可控负荷(电动汽车)等的聚合和协调优化，并将其整体作为一个特殊电厂参与电网运行和电力市场的电源协调管理系统，对外表储能市场信息市场信息电力市场突源的合理优化配盖及利用可调容量大电网能量交互可控负荷能量交互充电桩“虚拟电力系统”,将能实现跨空间>需求侧资源型：可控负荷以及用户侧3.主要参与方发电侧电网侧用电侧发电侧电网侧用电侧输电输电4.功能价值4.功能价值提供清洁发展思路助力分布式电源管理提供清洁发展思路助力分布式电源管理助力分布式能源监管保障系统价格稳定促进市场多元竞争助力缓解电网阻塞提供负荷备用服务助力缓解电网阻塞提供负荷备用服务提供电网调频服务具备电网调峰能力提供应急电源服务提供用户节能服务提供参与市场机遇提供衍生增值服务创造全产业链效益虚拟电厂发展历程虚拟电厂发展历程美国以可控负荷为主；日本以聚合用户侧储能和分布式电源为主；澳大利亚以聚合用户侧储能为主。我国尚未形成成熟的成套解决方案，基本处于前期试点研究阶段；“十三五”期间，江苏、上海、河北、广东等地概念提出益兴起以中研究探索“VPP”国外实践作组成立相继建成20182018至今●冬谷期间，为充分电量以保障居民供暖用电；夏峰期间，预先安排需求侧响应资源参与量和预留量。人工智能、大数据等可提升决策精准度和实时性。●自动测量和读取用户状态，远程测量实时用户信息，方便用户直观获取自身消费或生产○主要包括基于互联网协议的服务、虚拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术、区块链、云计算、大数据、物联网、网络与信息安全等。项目开发截至2020年，项目开发截至2020年，VPP项目数量已超过32个，总容量达到616万千瓦。独立运营商发起推动了VPP项目开发，提供技术服务和解决方案。技术类型主要聚合可再生能源发电项目，308万千瓦，占比约50%。需求侧响应，23%储能，14%居民侧电源等，13%500基于社区(用户)的商业模式可再生能源电站需求侧响应储能装置可再生能源电站需求侧响应储能装置居民侧电源及其它1.1.欧洲地区一英国基于社区(用户)的商业模式基于社区(用户)的商业模式社区居民、平台开发商、电网公司居民用户：获得每年120英镑额外>技术开发商：分享电网平衡服务的项目开发2014-2015年之后，相项目开发2014-2015年之后，相关项目开发和并购愈发项目数量累计已超过17个，总容量超150万千瓦。实施成效重在缓解联络线阻塞压力保障供应为主。电网企业直接进场，确保技术符合电网需求。政策允许VPP参与系统平衡调节机制。电网公司明确门槛和流程。8642电网公司、售电公司加大相关科研投入以引领642商业架构等于550克发电商+售电商混合型基于社区(用户)基于社区(用户)的商业模式>法国电力公司：获得政府资金资混合型模式(用户侧+发电侧)混合型模式(用户侧+发电侧)530万千瓦。光伏电站、风电场、家庭储能、发电售电企业：增加卖电收益，VPP相关平台聚合技术的积累。(法国特有)项目开发主要由独立运营商、售电公司主导开发运营。项目开发主要由独立运营商、售电公司主导开发运营。电网公司允许VPP参与系统平衡调节。相关条例允许参与需求响应。0总容量已达到600万千瓦，年营收6.18亿欧元(约合44亿人民币)。实施成效实现聚合资源参与平衡调节，增加商机和盈利空间解决新增分布式电源的并网和参与市场交易的问题总容量已达到600万千瓦，年营收6.18亿欧元(约合44亿人民币)。实施成效实现聚合资源参与平衡调节，增加商机和盈利空间解决新增分布式电源的并网和参与市场交易的问题商业架构二次控制备用5分钟5兆瓦容量价格+二次控制备用5分钟5兆瓦容量价格+能量价格三次控制备用5兆瓦能量价格最小投标单一次控制备用1兆瓦容量价格售电企业运营的混合模式基于社区(用户)的商业模式引领欧洲VPP技术发展1.欧洲地区一德国1.欧洲地区一德国丝丝粪第三方运营的混合型模式第三方运营的混合型模式NextKraftwerke项目：不隶属于传统电力公司，专注于VPP平台运营和技术开发，还为能源公司提供定902万千瓦，包括发电侧资源、需参与用户：增加售电、平衡等收益。平台运营商：分享电网平衡服务收业将自身电源以及负荷等整合，除信息系统外，一般自身拥有电源。荷、水泵、热电联产、储能等资源。所聚合用户：降低用能成本。获得电网平衡服务收益。基于社区(用户)的商业模式基于社区(用户)的商业模式Sonnen项目：通过社区组织实现能源聚合，并以此为基础推出虚拟电TenneT预审，具备为电网提供平衡服务资格，审核规模为1兆瓦。>居民用户：分享电网平衡服务收益。还可获得技术服务费。俄勒冈州，连接525个用户俄勒冈州，连接525个用户,结合储能。加州，有3个试点，共25MW的建设计划。总共500万美元的奖励，鼓励住宅安装光伏存储三方服务的电网聚合器州，集计划签约2800个威斯康辛州：在社区集成分布式发电和储能科罗拉多州能源的500住宅用户纽约，300个用户，集成分布式太亚利桑那州，计划连接900个用户，提供最高2500美元的安装补贴，Powercreate智能社区试点政策环境碳中和目标、气候与环境正义法案、国家能源行动政策环境碳中和目标、气候与环境正义法案、国家能源行动法案联邦能源监管委员发布2222号法令狄格州计划补贴每千瓦225美元；总共提供31MW调节能力佛罗里达，提供高达4000美元/套住宅储能补贴实施成效解决小型DG实施成效解决小型DG不能参与电力市场问题，为居民创收。增加电网可调资源，提供备用电源，减少停电概率。通过削减高峰负荷，延缓了配电网投资需求。商业架构均为基于社区(用户)的商业模式至2020年建成投运的总装机规模接近100万千瓦，试点项目数量超过20个。预计2029年，市场总规模将达860万千瓦，年均增长率约为31%。2.北美地区分布式分布式节点节点节点节点长长电源【响应时间：3小时】项目开发与居民、工厂等需求侧项目开发与居民、工厂等需求侧储能、分布式能源与电网、发售电企业直接交易，并通过VPP平台参与调度。实施成效通过开发灾害备用的热电联产、储能、电动车反供电等，有效缓解东西部频率隔离、电力不足等问题响应时间电源Ⅲ“日本再兴战略2015”首次明确提出推广VPP,响应时间电源Ⅲ【响应时间：【响应时间：5分以内】【响应时间：15分以内】5分以内】短商业架构可再生能源集约化VPP和公共设施的配用储能资源。有效利用蓄电池代替油基燃料启动的仪器设备。及固定式蓄电池，培育并扩大VPP市灾、电力高峰时的辅助电源等活用频辅助电源等活用频用发电机。电网平衡调节，并为参与方带来额外收益。(1)日本降低电费避免弃风弃光提升设施利用率保持电力质量聚合调度商资源聚合商热电联产系统(燃料电池等)避免供应不平衡提供调整力保持电力质量可再生能源发电企业电动车电力需求调节控制示意向下调节向下调节平时电需求量向下调节零售运营商零售运营商向下调节零售运营商和签约用户供需平衡调整(调整力储备)负功率调电费热:发电厂①枇发①枇发▶①负功率调节负功率霞用负功季调节零售特定批发负功幸调节负功单调节电力用户调节收入(2)澳大利亚项目开发主要由独立运营商开发运营。1991年开始电力市场改革，建立了国家电力批发市场和零售市场。运营商兼顾资源的聚合运营商兼顾资源的聚合与调度，为参与方提供储能设备及定制化解决Source:Tesladata,verifiedSource:Tesladata,verified实施成效实施成效为电网提供调节能力，改善煤电老化退役停电问题推进光伏开发，减少了输电成本，有效降低了电价。缓解午间低电价甚至负电价的情况，稳定电价。Powerinjectiontosuppo主要采用独立运营模式，由政府补贴并进行监管。(2)澳大利亚PowerWall系统(安装费另算)(澳分/KWh含税)31.13+22.63(预充电电费额度)入网售电电价(澳分/KWh含税)每日供应费用(澳分旧含税)6个月或12个月>允许发电侧、用电侧等参与获得叠加收益。>分阶段实现电量、容量及调节市场向VPP开但辅助服务市场、容量市场等其他电力市场机制欠缺。>完善辅助服务市场机制，向VPP开放。VPP参与市场交易，将可能对项目盈利和价值体现产生影响。澳洲澳洲规定了1兆瓦的最小申请准入门槛。更新法律以激励DG聚合参与电力市场。电改中明确了监管、运营及服务主体与责任。建设主体、调度、运营、管理等方面，存在乱象的风险。>修改调整相关并网导则。政府资助，电网公司直接牵头投资示范项目。多州提出储能投资激励，促进VPP项目部署。通过试点示范项目和用户补贴方式提供支持。>VPP还是一个比较新的概念，用户及分布式电源所有者对其知之甚少。VPP的实施需要用户及大量分布式电源的广泛参与，这就要求相关部门完善激励机制，吸引更多利益相关方参与其中。现有政策条件不允许电网公司参与所聚合的资源进行统一协调和管理。专业的独立运营商扮演重要角色。VPP细分为资源整合、资源调度与资源提供方。将来可能出现独立VPP,需充分借鉴5>我国处于探索初期，暂时较少出现>获取电网数据、模型参数等存在权限问题。各区的市场规则、监管、电力公司要求不同吸引社会力量参与分布式新能源发展的需要我国的VPP应用尚处在概念验证和试点阶段，冀北、上海、江苏、广东等地均有VPP示范项目>经济社会发展水平以及电力市场苏、上海等地项目规模及运营经2多为合约型需求响应类2合约型，按照特性电网实施>部分项目与家电、提高负荷控制深资源聚焦源(如楼宇、园区能、充电桩等实体。少数项目(如浙江丽水及冀北)聚合冀北VPP示范项目深圳供电局(含深圳中调)分布式光伏、光伏电站、空气源热泵、暂无固定盈利模式；后期拟参与南方区域辅助服务市场，加强市场化需求响应力度，为用户提供节能效或额外收益，并完善商业模式。政策机制已出台省市场化需求响应政策、明确VPP容量补偿机制；正在协调推进VPP参与电力辅助服务。深圳中调牵头申报南网新型电力系统负荷侧资源灵活调控技术标准化工作组。负荷型、合约+市场型江苏电力需求测管理平台(中心)、江苏电网(调度)最初2015年主要为工业企业参与，后期商)。单次削峰规模达创纪录的402万千瓦达到最高负荷的3%～5%;最大填谷规模达257万千瓦，规模居全球前列。海全域通过运营平台纳入商业建筑VPP,平台由政府主导(财政拨款)电网等公司配合。政策机制政府建立资金池定期开展削峰填谷等需负荷型+市场型国网综能集团聚合分布式电源、可控负荷和储能装参与华北、河北南网辅助服务市场获政策机制(包含调峰、调频和旋转备用)>我国大多数用户侧负荷可调控性差，安装相应调>我国大多数用户侧负荷可调控性差，安装相应调√聚合资源：用户侧、发电侧、发电+售电混合型√独立第三方运营，或电源、储能等业主自行运营√英、法出现电网公司新模式，主要是为解决电网平衡调节和阻塞问题，引导VPP技术发展方向。√较为容易地获得储能用户资源，通过与设施业主签订VPP运营协议等方式，便于组建并运营VPP。√我国储能企业，从单纯设备供应商向综合能源运营商转型，VPP是未来可能的发展方向。√独立运营商在欧美普遍存在并发挥巨大价值，尤其是VPP发展初期，例如在德国。√在我国，独立能源聚合商仍处于起步摸索阶段，随着电力市场持续推进，将有机会获得较广阔的空间。√该模式是在配电网挖掘平衡调节资源的新探索。√电网公司支付平衡费用，资源、技术商分享收益。√成效上，发掘了额外的可调节资源，降低电网运营改造成本，实现技术积累；参与方获得额外盈利。法国“电网发起采购的模式”,√先期由电网投资，后期电网公司出售相关资产，按照合同支付稳定费用给资产收购方。√电网公司直接参与前期开发，引导技术发展方向，对拥塞管理、电网级储能等投资收益等提供参考。√美国配售电公司不仅可以拥有用户资源，还可以拥有电源资产，如分布式电源、储能设施等。√我国电网企业不允许拥有发电资产。运营、资产拥有相分离模式更适合国情，配售电企业可仅承担VPP的运营。激励补贴政激励补贴为型主导。发展中期目标商业参考案例电网公司通过示范获得额外灵活调节资源。价值体现价值体现资金来源资金来源发展中期架构架构案例发展中期发展中期售电公司、发电企业、负荷聚合商等先天优势主体下沉价值体现运营规则价值体现资金来源盈利模式资金来源盈利模式完善参与制度，例如电网不直接参与项目。独立运营商作为新增市场主体，存在野蛮生长可能性，需加强监管和风险防控，尤其是资本无序扩张。远期展望架构案例大型专业化VPP运营商成为主流模式，业务上将可为电网提供峰谷调远期展望远期展望电网企业获得更多的可调节资源同于维持系统平衡、保