中國儲能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合240余家機構(gòu)共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月25日上午，中國電力科學研究院有限公司虛擬電廠業(yè)務主管王舒楊受邀在用戶側(cè)儲能與虛擬電廠專場分享了主題報告，報告題目為《新型電力系統(tǒng)背景下虛擬電廠技術(shù)和實踐》。以下是報告主要內(nèi)容：
王舒楊：大家好！我是中國電力科學研究院有限公司的王舒楊，今天我來介紹一下新型電力系統(tǒng)背景下虛擬電廠實踐。主要分為五部分，首先介紹一下虛擬電廠的基礎(chǔ)信息。
虛擬電廠是能源與信息技術(shù)深度融合的重要方向，將不同的空間可調(diào)負荷、儲能側(cè)和電源側(cè)等一種或多種資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)，是一種跨空間、廣域的源網(wǎng)荷儲集成，通常分為電源型、負荷型和混合型。除了作為一個系統(tǒng)而言的實體，它也是作為市場的實體存在。
虛擬電廠和需求響應的關(guān)系是非常緊密的，因為虛擬電廠目前而言主要參與就是需求響應，在其他市場方面，我們也是在積極踐行各種探索，但目前還是主要以需求響應的形式來盈利。那么，共同點，首先都以市場化的方式引導需求側(cè)資源配合電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)、優(yōu)化和控制需求側(cè)資源作為一個整體來參與電力市場交易。都以需求側(cè)可調(diào)負荷資源、儲能及分布式電源為主要聚合對象，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進的信息通信技術(shù)將各類資源進行在線監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)控。那么，區(qū)別，首先需求響應是側(cè)重于通過臨時調(diào)整用電功率或啟停用電設備，緩解電力系統(tǒng)的調(diào)峰壓力。部分的虛擬電廠還能夠聚合非就地消納的分布式電源、小型發(fā)電廠參與電力交易市場。也就是說，最基本的一個區(qū)別就是虛擬電廠是可以包括電源的。
簡單介紹一下虛擬電廠的起源，它是源于1997年，Shimon Awerbuch博士提出了虛擬電廠這個概念，興起于德國、英國、西班牙、美國、丹麥等歐洲國家。在美國這邊，是頒發(fā)了能源政策法案，大力支持對需求響應的建設。隨著后面的推進，虛擬電廠也是逐步參與到了系統(tǒng)的調(diào)度和電力市場中，特斯拉現(xiàn)在也是非常強力地在推進虛擬電廠的應用。
在國內(nèi)，首先是從2015年上海黃浦區(qū)啟動了虛擬電廠試點工作，主要是參與需求響應。前一段時間，也是進行了一個規(guī)范的征求意見。國家發(fā)改委在2016年批復了上海黃浦商業(yè)建筑需求側(cè)管理示范項目，2017年，上海市建成了商業(yè)建筑的虛擬電廠示范工程。在2018年，虛擬電廠標準獲得了國際電工委員會的批準立項，主要是在冀北牽頭，編制了標準，國網(wǎng)冀北公司也是啟動了研究示范的項目。2020年，國網(wǎng)上海電力啟動了城市公共建筑群虛擬電廠聚合調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究及應用項目。2021年，中國電科院牽頭了國家重點研發(fā)計劃項目規(guī)?；`活資源虛擬電廠聚合互動調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)項目。2022年，虛擬電廠迎來了一波突飛猛進，就是從去年開始，虛擬電廠的概念算是起風了，在資本市場上獲得了非常大的支持，現(xiàn)在股票漲得很猛。之前有過一個說法，說是項目在等市場，市場在等標準，標準在等項目，那么從去年開始，我們是三方發(fā)力，一起推動虛擬電廠的落地實踐。
去年是國家發(fā)改委和能源局印發(fā)了《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，提出了開展虛擬電廠示范，國家能源局的《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則》也提出了推動儲能、分布式發(fā)電、負荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場主體參與交易。今年，國家發(fā)改委發(fā)布了關(guān)于第三監(jiān)管周期省級電網(wǎng)輸配電價有關(guān)事項，這個文件是對輸配電價進行了進一步理順，輸配電價改革取得實質(zhì)性突破，儲能、虛擬電廠等主體收益有望得到進一步提升。緊接著這個文件之后，出臺了抽蓄的容量電價的核定，抽蓄現(xiàn)在已經(jīng)是非常明確地可以獲得容量電價的補貼，我們也可以展望和暢想一下，以后儲能和虛擬電廠的容量補貼是否也能夠獲得國家方面的支持。
整體來講，虛擬電廠作為一個單獨的概念，在國家層面上，現(xiàn)在還沒有獨立的政策，前一段時間關(guān)于負荷側(cè)的征求意見稿里，提到了把負荷側(cè)資源聚合作為虛擬電廠來進行試點和探索。但是在省級和市級層面，現(xiàn)在一共有8個虛擬電廠的專項文件。
接下來介紹一下虛擬電廠的分層架構(gòu)，這是比較傳統(tǒng)的云、管、邊、端的結(jié)構(gòu)。云，VPP管控平臺，與電網(wǎng)運營商、電力交易平臺和邊緣服務器互聯(lián)，支撐資源管理、計劃實施與運營交易。管，就是通信網(wǎng)絡，專網(wǎng)或者公網(wǎng)，保障信息交互安全性、準確性和時效性。邊，指邊緣服務器，進行信息匯聚分析本地資質(zhì)，或根據(jù)上級平臺形成調(diào)節(jié)控制策略。端，是監(jiān)測與調(diào)控裝置，采集電熱環(huán)境參數(shù)，執(zhí)行調(diào)節(jié)的控制操作。
這是整體的物理架構(gòu)。
應用場景方面，這個應用場景其實到了市場里就是對應不同的交易品種，首先是緩解極端天氣下電力供需矛盾。去年8月份的時候，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)最高負荷達到10.69億千瓦，預計到2025年、2030年，最高負荷將達到12.8億前、14.07億千瓦。2021年，三華電網(wǎng)95%以上尖峰負荷持續(xù)時間達到5-65小時，尖峰的特征非常明顯。去年夏天，江蘇、河南、上海、湖北、杭州等都發(fā)布了高溫紅色預警，氣溫普遍達到40度以上，有的甚至連續(xù)十多天持續(xù)高溫。去年國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)最大負荷缺口達到3663.6萬千瓦。虛擬電廠是可以聚合多元用戶的海量異構(gòu)資源，提取資源響應速度、響應時長、響應容量等特征參數(shù)。在極端天氣或發(fā)電側(cè)出力不足的場景下，組織多元用戶資源主動參與固定費率的需求響應市場邀約、調(diào)峰輔助服務交易，最大程度支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應?，F(xiàn)在主要是以日前邀約的形式，這還不是非常靈活，而且資金的來源現(xiàn)在可靠度也相對有限，主要是通過政府撥款以及省間交易的電費差以及一些尖峰電費，但是這一部分還是不如我們以市場的形式來進行疏導，采取“誰收益、誰承擔”的形式，來為用戶獲取獲益收益的這種形式，會更加的靈活可靠。
第二個場景，提升新型電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力。大規(guī)模波動性可再生能源接入后，傳統(tǒng)圓雖河東的電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)方式受到挑戰(zhàn)，靈活性調(diào)節(jié)資源容量不足。按照2025年風光裝機10億千瓦測算，將產(chǎn)生5.62億千瓦的調(diào)節(jié)需求。虛擬電廠是聚合工商業(yè)、居民客戶等多元資源參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務，可提升系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，減小電力平衡壓力。在電網(wǎng)用電高峰或低谷時段，可以根據(jù)邀約指令或輔助服務市場交易計劃安排，優(yōu)化調(diào)節(jié)負荷、儲能、分布式能源等資源。
就是說，我們剛剛已經(jīng)是學習到了關(guān)于新型電力系統(tǒng)的特點，它是有“兩高”特性，一是高比例可再生能源，一個是高比例電力電子。新型電力系統(tǒng)中，可再生能源是比例非常高的，在這種情況下，新能源出力不穩(wěn)定的情況或者說在一定時段內(nèi)會特別多或者特別少，會對傳統(tǒng)的電源和供給的情況產(chǎn)生非常大的壓力，其中非常重要的一個就是對調(diào)峰這塊的壓力。所以由傳統(tǒng)的這種由源輸送到荷，荷作為一個單純接受方的形式，已經(jīng)無法滿足我們的建設需求了，它就需要把荷側(cè)也作為一個和源側(cè)同地位的打包成的機組或者電廠，來進行互動，以這樣的形式才能更好地去保障電力供應。
第三個場景，促進分布式新能源并網(wǎng)消納。截至2021年底，我國分布式光伏裝機達到1.075億千瓦，約占全部光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量的1/3，預計2025年、2030年分布式光伏裝機將達到1.8億、3億千瓦。分布式新能源出力存在不確定性，低電壓等級分布式電源信息接入率低，大規(guī)模發(fā)展后影響負荷預測精度，增大負荷側(cè)時空不確定性，同時疊加集中式新能源電站影響，將導致局部地區(qū)日間負荷低谷時段調(diào)峰難度加大。虛擬電廠是可以實現(xiàn)各類分布式發(fā)電資源間的高效連接與實時監(jiān)測，通過先進的自動響應控制技術(shù)、靈活的商業(yè)模式，開展分布式新能源本地交易，同時依托現(xiàn)貨市場進行集中交易，最大限度提升分布式新能源的消納能力。這里其實就是把分布式的光伏以及小風機打包起來，這樣才能達到市場或者是調(diào)度的準入門檻，這也是虛擬電廠的一個形式。
第四個場景，服務用戶開展多元化用能服務。“十三五”期間，我國單位GDP能耗約為經(jīng)合組織國家的3倍、世界平均水平的1.5倍?！笆奈濉币?guī)劃綱要指出，“十四五”期間要求單位GDP能耗降低13%-14%。住建部發(fā)布的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》自2022年4月1日起實施，我國建筑將強制性要求實施碳排放計算。現(xiàn)貨和輔助服務電力交易市場建設，對分析電力客戶用電行為、負荷特性，提升負荷預測和電量預測水平提出了更高的要求。虛擬電廠通過分析異構(gòu)資源互補特性，綜合內(nèi)部資源最優(yōu)碳流計算與成本效益，采用最優(yōu)碳流的虛擬電廠經(jīng)濟運行策略，為用戶提升用電能效的同時降低用戶碳排放。虛擬電廠可對用戶負荷特性進行深入挖掘，實時監(jiān)測用戶在線聚合容量與調(diào)控潛力，預測市場情況，支撐用戶參與中長期和現(xiàn)貨場景下的電能量、輔助服務及容量市場。這一部分主要是對用戶的能效可以提供很大的提升方面的幫助，可以減少用戶的能源方面的成本，也可以在節(jié)流的同時進行開源，幫助用戶在市場方面獲得收益。
第二部分，國外虛擬電廠實踐。
首先介紹一下澳大利亞電廠，2019年7月，澳大利亞AEMO開啟為期兩年、共計8個試點的虛擬電廠示范項目，主要位于國家電力市場主要區(qū)域，大約7150用戶簽約參與項目，規(guī)模總計31MW。2021年7月，澳大利亞國家電力市場已注冊居民儲能電池規(guī)模約168MW，AEMO預計到2022年底，虛擬電廠規(guī)模將有望達到700MW。澳大利亞虛擬電廠聚合資源以用戶側(cè)儲能為主，目前主要是參與緊急頻率控制輔助服務市場和電能量市場，主要提供調(diào)頻服務。
剛剛鄧主任已經(jīng)介紹的非常清楚了，我這邊再補充一下，我當時在澳洲念書的時候，當時還在講特斯拉大電池，以及規(guī)劃方面要不要再去建一個大的抽蓄。那么，到后面，特斯拉在澳洲推了Powerwall，這是非常大范圍的在很多居民家里安裝了，澳洲很多的房子上都有屋頂光伏。這個光伏在一開始并網(wǎng)的時候，西澳洲是40分，后來就變成了7分，也就是說，用戶在并網(wǎng)這方面是無法獲得很大收益的，那么只好自己存起來，然后去避峰，以減少家庭電費的支出。后來，他們可以通過聚合來參與市場，獲得更多的收益，這也是非常好的一個形式。
試點效果，截至2021年1月，AEMO虛擬電廠示范項目參與緊急頻率控制輔助服務市場效益，也是非常可觀的。
德國的虛擬電廠運營商組建了歐洲最大的虛擬電廠，截至2020年6月，規(guī)模大概達到了8000多MW，聚合單元超過9500個。資源包括很多的小的電廠，還有儲能，以及電動汽車、工業(yè)負荷?；谀K化的設計，調(diào)控各類的分布式電源、用戶和儲能系統(tǒng)，實時顯示記錄當前的系統(tǒng)聚合資源運行狀態(tài)。
試點效果，也是通過參與電力市場交易，為電網(wǎng)提供平衡服務，根據(jù)市場交易信息優(yōu)化資源聚合運行。截至2020年6月，虛擬電廠能源交易量約15.1億千瓦時，營業(yè)額達到6.3億歐元。
美國虛擬電廠，北美建成投運的虛擬電廠裝機規(guī)模約1000MW，其中大部分在美國，預計到2029年，北美虛擬電廠市場規(guī)模將達到8600MW。目前美國虛擬電廠試點項目數(shù)量超過20個，分布在14個聯(lián)邦州。主要包括居民社區(qū)、工商業(yè)園區(qū)、分布式光伏、儲能設施和電動汽車。
試點效果方面，主要基于需求響應計劃發(fā)展，兼顧考慮可再生能源的利用，解決了小規(guī)模分布式電源不能參與電力市場的問題，目前已經(jīng)成為負荷響應和分布式電源管理的一種新型解決方案。
第三部分，國內(nèi)虛擬電廠實踐。
首先看一下深圳的虛擬電廠，現(xiàn)在是在2022年的時候，4月16日，廣東電力交易中心印發(fā)了《廣東省市場化需求響應實施細則》。前一段時間，文件有所更新。6月份的時候，深圳市發(fā)改委也發(fā)布了深圳市虛擬電廠落地的工作方案。市場主體主要是通過三個來源獲得激勵：首先是廣東省市場化的需求響應補貼，二是深圳市政府建立的本地補貼，三是通過南方區(qū)域兩個細則規(guī)定的輔助服務的補貼。但是深圳的市場主體現(xiàn)在比較有趣的是，它在廣東市場里通常是賠錢的，在深圳自己的市場里再賺一筆。
截至目前，該平臺已接入聚合商14家，裝機容量約87萬千瓦，分布式光伏容量是21萬千瓦。前一段時間，深圳有一個征求意見，從市一級的層面來推動虛擬電廠的發(fā)展。
接下來是平臺建設亮點，包括實時準確的響應調(diào)度指令，全資源整合、閉環(huán)優(yōu)化調(diào)控，通用性強、功能擴展和配套終端，功能靈活定制。
運行效果方面，響應的非常快，達到了削峰的容量要求，也很快能夠很快達到，同時也在探索V2G的場景。
冀北虛擬電廠，這也是以云管邊端的形式來進行體系構(gòu)建。資源接入方面，總?cè)萘窟_到358兆瓦，最大調(diào)節(jié)能力是240MW，覆蓋范圍包括張家口、秦皇島、承德、廊坊、唐山，資源類型是11類19家，總體來講，冀北虛擬電廠是有一個系統(tǒng)，有的用戶可以直接接入，有的聚合商也可以通過自己聚合之后再進行接入。對比而言，剛剛說到的深圳虛擬電廠，它就是聚合商要自己先去建一個平臺，然后再去接入市一級的平臺。
運行效果，2019年起，冀北虛擬電廠全程參與華北調(diào)峰輔助服務市場，已在線連續(xù)提供調(diào)峰服務超過3200小時，累計消納新能源電量3412萬千瓦時，度電收益0.183元，運營商和用戶總收益624.2萬元。其中，虛擬電廠運營商收益395.95萬元，用戶側(cè)資源收益228.25萬元。
系統(tǒng)平臺架構(gòu)方面，上海虛擬電廠作為一個大受端，它有非常明顯的特點，首先是調(diào)度、交易、運營一體化的虛擬電廠運營，通過分布自治、層級間規(guī)約異構(gòu)適配技術(shù)架構(gòu)，實現(xiàn)海量散布的異質(zhì)資源分層分權(quán)控制需求，促進海量多元負荷資源友好高效接入。上海這邊其實主要接入了很多的空調(diào)負荷，生產(chǎn)負荷也是比較多的，目前已經(jīng)有12家虛擬電廠接入，初步形成了1千兆瓦發(fā)電能力，接入資源類型包括工業(yè)商業(yè)樓宇、冷熱電三聯(lián)供、電動汽車、動力照明、鐵塔基站等。
上海虛擬電廠通過非常細分的分鐘級、秒鐘去組織交易，黃浦區(qū)約50%的商業(yè)建筑接入了虛擬電廠平臺，響應資源約60MW。2018年起，黃浦區(qū)的商業(yè)建筑累計發(fā)電調(diào)度超過1200幢次，累計響應削峰負荷超過200兆瓦，單次調(diào)峰收益超過170萬元，這還是非?？捎^的。
第四部分，虛擬電廠實踐經(jīng)驗總結(jié)。
國內(nèi)外的虛擬電廠對比來看，區(qū)別還是比較大的，國內(nèi)現(xiàn)在一說到虛擬電廠，可能大家更多想到的是負荷側(cè)資源的調(diào)節(jié)。其實我們有非常豐富的可再生能源的資源加上分布式儲能的優(yōu)勢，我們可以進一步地拓展，來實現(xiàn)虛擬電廠的規(guī)模效益。政策和市場的成熟度方面，國內(nèi)現(xiàn)在市場機制還仍然在探索階段，因為整個電力市場還在試點和發(fā)展階段，所以我們也可以依托整體市場的建設，去把我們虛擬電廠或者所有可調(diào)配的資源參與市場的機制，進行完整的梳理。技術(shù)成熟度方面，國外目前核心技術(shù)比較成熟，協(xié)調(diào)控制技術(shù)、實現(xiàn)對各種可再生能源以及負荷的靈活控制，對分布式可再生能源可控。但是我們國內(nèi)風光現(xiàn)在是無限上網(wǎng)，并沒有進行相應的控制，但是我相信很多廠商已經(jīng)積累了對于控制方面的技術(shù)，只待在實踐中進行應用。我們的協(xié)調(diào)控制策略，依托5G技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，相信也會有非常亮眼的表現(xiàn)。商業(yè)模式，國外現(xiàn)在基本上已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，主要是通過電力市場獲得利潤，然后再通過聚合商和用戶進行分成。之前了解到美國是每年結(jié)一次。國內(nèi)的商業(yè)模式仍然在探索，以參與相對成熟的需求響應市場，以及以虛擬電廠的方式提供節(jié)能、用電監(jiān)測等增值服務為主，參與輔助服務市場為輔，參與電力現(xiàn)貨市場仍然在探索中。其實很多虛擬電廠的建設并不是單獨去建一個虛擬電廠，而是通過對用戶進行整體的綜合能源服務或者節(jié)能服務，同時進行了設備的改造或者是設備的加裝。通過加裝之后再進行聚合，從電力市場里再賺一筆的這種形式。
經(jīng)驗總結(jié)：第一，思想認識是根本。虛擬電廠不是新生事物，它是一個技術(shù)應用的集成，只是說現(xiàn)在是依托政策起飛了，那么我們也更多地去關(guān)注了虛擬電廠。第二，市場建設是基礎(chǔ)。市場建設是整體發(fā)展的基礎(chǔ)，盡管虛擬電廠的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益是非常顯著的，但仍需要成熟的市場機制來進行完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場、輔助服務市場的銜接機制。一方面調(diào)動用戶積極性，另一方面，為商業(yè)模式創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。第三，規(guī)范實施是關(guān)鍵。需要國家層面的虛擬電廠指導性文件，明確虛擬電廠定義、范圍、發(fā)展定位、發(fā)展目標及分步實施策略，積極推進省級層面虛擬電廠專項政策出臺，為市場主體開展虛擬電廠業(yè)務提供政策依據(jù)。第四，信息安全是保障?？紤]電網(wǎng)安全問題，亟需建設統(tǒng)一的虛擬電廠接入平臺，使得各類社會資本投資的虛擬電廠運營系統(tǒng)按照統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范接入，實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動。第五，試點先行是出路。國內(nèi)虛擬電廠仍處于初級階段，以試點示范為主，已有冀北、上海、深圳、山東等省市開展了試點，各具特色，應進一步擴大試點示范范圍，加快推進虛擬電廠建設進程。這也是有賴于在座的各位深度去參與和推動。
接下來，我相信是在座各位比較感興趣的環(huán)節(jié)，這是進行投資效益的測算，我們進行了一個非常粗略的測算，以200萬千瓦虛擬電廠建設為例，接入日前級資源150萬千瓦，其中50萬千瓦支持填谷，小時級資源30萬千瓦，其中10萬千瓦支持填谷，分鐘級資源15萬千瓦，秒級資源5萬千瓦，總建設成本5.36億元，年運行維護開支0.2億元。這是整體建設方面的一個投資，就是成本的測算，這樣算下來是5.36億元的投入。其中儲能建設，我們現(xiàn)在單價是按0.18萬元/千瓦時去算的，但是碳酸鋰現(xiàn)在的價格大幅下降，好像打了個對折，成本也能夠大幅的節(jié)約。
投資的效益和回收期的預測，按照提取代理服務費、賺取調(diào)頻服務費兩種方式核算收益，假設日前級激勵標準4元/千瓦時，小時級8元/千瓦時，分鐘級15元/千瓦時，夜間調(diào)峰輔助服務收益0.2元/千瓦時，儲能調(diào)頻放電差價0.5/千瓦時計算，年收益為1.255億元，考慮年運行維護成本0.2億元，投資回收期大概是5年。如果不投儲能，不考慮調(diào)頻，在年運行成本不變的情況下，回收期是3年。儲能這邊的價格已經(jīng)大幅下來了，可能后面要重新算一下，數(shù)據(jù)會更好看一些，也可以拿去和投資方講一下。
第四部分，虛擬電廠發(fā)展建設。
第一，進一步推動試點支持政策完善；第二，加強統(tǒng)籌管理和頂層設計；第三，推行需求響應強制性標準和產(chǎn)品認證制度；第四，提升數(shù)字化支撐能力。
以上是我匯報的主要內(nèi)容，謝謝大家！
