中國儲能網訊：ChatGpt等大語言模型的出現(xiàn)，帶動了對人工智能在各行業(yè)應用落地的探索。AI在新型電力系統(tǒng)建設中應用場景廣泛，虛擬電廠是AI在新型電力系統(tǒng)建設中的極佳落地場景，結合AI賦能，虛擬電廠是實現(xiàn)需求側響應的智能化升級手段，也是聚合海量可調節(jié)異質資源參與電力市場的可靠途徑。
隨著頂層設計完善、統(tǒng)一電力市場和市場化電價交易機制建立以及運營基礎不斷夯實，虛擬電廠將在AI助力新型電力系統(tǒng)建設中發(fā)揮重要作用，迎來廣闊市場空間。
5月19日，發(fā)改委發(fā)布的《電力需求側管理辦法（征求意見稿）》提出：建立和完善需求側資源與電力運行調節(jié)的銜接機制，逐步將需求側資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡，提高電力系統(tǒng)的靈活性。據說招商證券預測，2025年我國需求側響應市場規(guī)模約為369億元/年，2030年約為466.5億元/年；作為提升需求側響應智能化的重要方式，虛擬電廠在需求側響應市場有哪些值得關注的呢？
虛擬電廠與新型電力系統(tǒng)
虛擬電廠（VPP）是一套智慧能源管理系統(tǒng)，可將電網中分布式清潔能源、可控負荷和儲能系統(tǒng)等資源聚合起來作為一個“虛擬”的電廠參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易。
虛擬電廠要聯(lián)通源網荷儲多個環(huán)節(jié)，基于發(fā)電量、用電量、電價等數據信息制定更加經濟、合理的電力分配方案，依據實際情況與用電規(guī)律對電力生產進行合理安排，同時對負荷端進行智能控制，AI接入有望在這些環(huán)節(jié)極大提升分析準確度和響應速度。
通過AI賦能虛擬電廠，涵蓋了AI在電力調度、電力市場兩個方向的應用場景。虛擬電廠，是AI在新型電力系統(tǒng)建設中的極佳落地場景。
圖源：《虛擬電廠基礎特征內涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述》鐘永潔等
虛擬電廠與需求側響應
電力市場一方面尖峰負荷供應不足，另一方面棄風棄光現(xiàn)象頻發(fā)，兩者矛盾表明我國用電主要問題是尖峰時段保供難、低谷時段消納難，通過需求側響應調節(jié)負荷用時實現(xiàn)“削峰填谷”尤為重要。
此外，我國用戶側靈活異質資源呈現(xiàn)數量多、體積小、總量大、種類各異的特點，聚合這些海量可調節(jié)資源參與電力市場面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)需求側響應手段主要依賴于市場補貼，未實現(xiàn)市場化和與電力系統(tǒng)的連續(xù)閉環(huán)響應，虛擬電廠依托AI賦能和現(xiàn)代信息通信及控制技術，可以靈活高效的參與負荷調節(jié)，是實現(xiàn)需求側響應的智能化升級手段。
需求側響應市場龐大，每年可產生300+億收入
根據預測2025年全國需求側響應規(guī)模7000萬千瓦，2030年8849萬千瓦。參考國家電網數據，假設削峰和填谷容量占比分別為63%、37%，響應次數分別為60次/年、30次/年，響應時間2小時，參考江蘇省政策，削峰價格12元/千瓦，填谷平均價格6.5元/千瓦，我們測算，2025年我國需求側響應市場規(guī)模約為369億元/年，2030年約為466.5億元/年。
數源：招商證券
用戶側靈活資源海量增加，有效聚合問題凸顯
用戶側靈活資源呈現(xiàn)海量增加趨勢。近年來我國分布式光伏飛速發(fā)展，并網容量保持每年20%以上增長，2012年分布式光伏并網容量2.3GW，2022年并網容量達157GW。我國電動汽車保有量也連年遞增，從2014年22萬輛增長至2022年1310萬輛，復合年均增長率67%，相應的充電樁業(yè)務也快速增長，根據國家能源局，2022年充電樁數量同比增長接近100%。
我國電化學儲能裝機規(guī)模從2016年243兆瓦增長至2022年7000兆瓦，復合年均增長率達75%，其中用戶側儲能占比12.9%，約900兆瓦。
數源：中電聯(lián)電動交通與儲能分會、招商證券
隨著分布式光伏、用戶側儲能、電動汽車充電樁等行業(yè)發(fā)展，我國用戶側靈活異質資源呈現(xiàn)數量多、體積小、總量大、種類各異等特點，難以直接參與電力系統(tǒng)運行。根據國網冀北電力，2021年我國用戶側可調節(jié)資源約為4000萬千瓦，占最大負荷比例3.6%，預計2030年將增長至11000萬千瓦，占最大負荷8%。喚醒并聚合這些海量用戶側可調節(jié)資源參與電力市場，建立低碳、安全和經濟的新型能源電力系統(tǒng)，需要一種能夠協(xié)同優(yōu)化運行控制和市場交易的途徑。
數源：國網冀北電力
AI+虛擬電廠是實現(xiàn)需求側響應的智能化升級手段
AI+虛擬電廠實現(xiàn)需求側響應更加靈活高效。傳統(tǒng)需求側響應通過電網邀約負荷用戶參與，主要依賴于補貼，未實現(xiàn)市場化和與電力系統(tǒng)的閉環(huán)響應。虛擬電廠依托智能計量技術、協(xié)調控制技術和信息通信技術，依靠AI賦能，提升
在計量、協(xié)調和控制環(huán)節(jié)的響應速度，對分布式能源進行聚合和協(xié)調優(yōu)化，更加靈活高效實現(xiàn)需求側響應。
虛擬電廠削峰填谷成本優(yōu)勢明顯。根據國家電網測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負荷需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)投資僅需500-600億元，虛擬電廠參與調峰成本優(yōu)勢明顯。
數源：國家電網
政策端不斷助力虛擬電廠建設
政府層面已經意識到虛擬電廠是實現(xiàn)需求側響應的重要智能化升級手段，出臺了一系列相關規(guī)劃和建設方案。根據我們統(tǒng)計，2021年以來有21省份和直轄市明確提出支持虛擬電廠發(fā)展政策，北京、深圳和天津等地開展虛擬電廠試點項目，加快推進虛擬電廠建設，多個省份支持虛擬電廠、儲能等市場主體參與電力市場交易。
虛擬電廠參與調峰市場經濟效益良好
冀北虛擬電廠2020年11月至2021年4月試運行期間，已在線連續(xù)提供調峰服務超過3200小時，累計增發(fā)新能源電量3412萬千瓦時，虛擬電廠運營商和用戶收益624.2萬元，平均收益0.18元/千瓦時。
我們測算了2023年虛擬電廠新能源消納業(yè)務的市場規(guī)模，根據2022年風光發(fā)電量和裝機增速，得到2023年預計發(fā)電量分別為6867億和5033億千瓦時，假設棄風率3%，棄光率2%，根據冀北虛擬電廠的新能源消納度電收益 0.18元，得到2023年市場規(guī)模約為68億元。隨著我國能源轉型，新能源裝機占比繼續(xù)提升，未來這一市場規(guī)模將繼續(xù)擴大。
數源：招商證券
虛擬電廠聚合分布式光伏資源潛力巨大
國家能源局《關于促進新時代新能源高質量發(fā)展實施方案的通知》提出，到2025年公共機構新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%，我國分布式光源將進入快速發(fā)展時期。2020年我國建筑總面積達700億平方米，南墻和屋頂面積為300億平方米，僅利用10%的面積安裝光伏，按照光伏每平方米發(fā)電功率100W計，裝機或可達到3億千瓦，年發(fā)電量約3800億千瓦時，上網電價取1.1元/千瓦時，則市場規(guī)?？蛇_4200億元，虛擬電廠在聚合分布式光伏能源方面市場潛力巨大。
數源：招商證券
我國虛擬電廠處于試點運行階段
在政策引導下，各省市紛紛開展虛擬電廠試點項目，已建成的虛擬電廠最低容量在10萬千瓦級別，最高容量可達100萬千瓦，每天可消納幾十萬千瓦時新能源電量。類型主要為需求側資源型和混合資源型，市場機制處于邀約型向市場型探索階段，市場化程度不高。對比國外虛擬電廠，其商業(yè)化模式成熟主要得益于電力市場機制和市場化電價交易機制完善，未來我國虛擬電廠發(fā)展也將依賴于此。
未來隨著統(tǒng)一電力市場體系的建成，電力中長期、現(xiàn)貨、輔助服務市場一體化設計、聯(lián)合運營實現(xiàn)，AI賦能虛擬電廠快速整合、優(yōu)化、調度、決策各層面數據信息，增強統(tǒng)一協(xié)調控制能力，對標國外成熟行業(yè)現(xiàn)狀，我國虛擬電廠發(fā)展前景十分可期。
