雷宪章院士：全时域储能技术可为新型电力系统提供支撑
动态2023-04-12
2.3 智能化应用 3—虚拟电厂需求端响应&多负荷管理
发电侧、电网侧及用户侧需求推动储能快速发展。 1)发电侧：储能主要应用于电源调 频辅助服务、备用电源、平滑出力波动的场景，通过配置储能设备可以实现可再生能源发电 的削峰填谷，将风光发电高峰时段的电量储存后转移到用电高峰释放，从而减少弃风弃光率， 另一方面，储能系统可以对随机性、间歇性和波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制， 从源头降低波动性，满足可再生能源并网要求。2)电网侧：储能通过参与电网调峰调频、 缓解输电设备拥堵、提升电能质量，保证电力系统稳定运行。3)用户侧：电力用户通过配 置储能，聚合可中断负荷，协同分布式发电参与需求响应推动新能源消纳;利用峰谷价差， 降低用电成本;以“储能+微电网”形式可保证用户侧用电的稳定性。储能装置通过虚拟电 厂实现能源聚合，储能技术为虚拟电厂发展提供重要基础。
虚拟电厂(VPP)本质是通过通信网络技术，将储能、分布式能源(发电)和可控负荷 (用电)三大要素进行聚合，形成为需求侧响应的“虚拟集中式电厂”。虚拟电厂通过先进 信息通信技术和软件系统，实现三大要素的聚合和协调优化，形成一个虚拟的电厂来做统一 的管理和调度，参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。
虚拟电厂具有需求侧响应、多负荷管理等多种功能，可应对发电系统多样化困难。虚拟 电厂可以应对发电系统不稳定性(风光随机性和间歇性对能源系统平衡造成挑战)、电力需 求冲击(大量电动汽车随机接入，对能源系统造成冲击)、调控难度大(分布式能源增多， 导致动态调度与控制难度提升)和用户需求日益提升等多种困难。
上游基础资源、中游系统平台、下游电力需求构成虚拟电厂产业链。1)上游基础资源 主要包括可调负荷、分布式能源和储能设备，可调负荷按应用可分为工商业和居民，其中工 商业可调负荷包括空调、照明等，居民负荷由于分散化且单点容量小，导致聚合难度高;分 布式能源主要是用户附近配置的发电装置;储能设备可分为机械储能、电化学储能、空气储 能等多种形式。2)中游能源聚合商依托互联网及大数据技术，对各层数据信息进行整合、 优化、调度和决策，从而增强虚拟电厂协调控制能力。3)下游电力需求方由电网公司、售 电公司和大客户构成，其中电网公司作为电力系统运营商，是电力市场的重要买方。虚拟电 厂连通产业链上下游，使得发电企业、电力公司、电力用户三方受益，发电企业实现存量机 组利用效率的提升，电力公司提升电力系统稳定运行水平，同时虚拟电厂为用户带来便捷手 段参与市场交易，实现利益最大化。
我国虚拟电厂目前主要商业模式是获取补贴分成，未来有望通过参与电力交易获益。我 国目前虚拟电厂多为邀约型，通过政府机构或电力调度机构发出邀请信号，由负荷聚合商、 虚拟电厂组织资源进行削峰填谷等需求响应，并以此获取补贴分成。此外，在具有电力现货 市场试点的省份，虚拟电厂可通过参与市场交易获取收益分成。
商业模式 1：以需求响应、削峰填谷获取补贴分成(当下主流)
虚拟电厂相较传统的火电削峰填谷具环保及经济性的优势。根据国家电网测算，通过火 电厂实现电力系统削峰填谷，满足 5%的峰值负荷需要投资 4000 亿，而通过虚拟电厂，在 建设、运营、激励等环节投资仅需 500-600 亿元，随着虚拟电厂技术发展，虚拟电厂有望成 为削峰填谷重要手段。
商业模式 2：参与电力交易获取盈利分成(未来可行方向)
发电侧能源聚合参与现货市场交易，依托调度灵活性获得收益。虚拟电厂参与电力市场 交易种类主要包括中长期市场和现货市场两种，虚拟电厂可单独参与单级市场交易，通过市 场价格与内部成本之间的价差获得收益。基于虚拟电厂的灵活的特性，可参与联合市场进行 交易，结合虚拟电厂内部单元出力特性，通过预测市场价格与负荷量，进行产品组合交易。结合我国目前电力市场改革状况，由于现货市场目前仅在试点中进行试运营，随着电力市场 化改革的推进，虚拟电厂参与电力市场交易规模有望进一步加大。
虚拟电厂案例：国电投虚拟电厂——需求响应、辅助服务与电力现货相结合。国家电投 集团上海发电设备成套设计研究院牵头研发的虚拟电厂平台实现了“虚拟电厂+电力需求响 应”、“虚拟电厂+电力辅助服务”和“虚拟电厂+电力现货”3 项基础功能试验，并步入商业 化运营。国家电投江苏综合能源公司于 2022 年 2 月完成与江苏省电力需求侧管理平台数据 接入试验，其日运行负荷达 700MW，最大可调容量 300MW，平台整合了多类型用电大客户， 并完成了交易管理、负荷规划、调度监盘等关键应用，具备了参加江苏需求响应和辅助服务 的能力，通过虚拟电厂充分激发和释放用户侧灵活调节能力，不但能为电网供需平衡做出贡 献，还能提高售电公司的市场营销竞争力。深圳能源虚拟电厂于 2022 年 6 月投运，公司通 过预测电力现货市场价格，通过调节用户可控负荷将用户负荷从现货高价调整至现货低价时 段，实现售电公司电力现货盈利的提升，实现平均度电收益 0.274 元。
2.4 智能化应用 4—辅助电力交易决策
全国统一电力市场体系加速构建，售电侧市场逐步放开。2022 年 11 月，国家能源局在 《电力现货市场基本规则(征求意见稿)》中明确要求，按照统一市场、协同运行的框架， 构建省间、省/区域现货市场，建立健全日前、日内、实时市场。然而电力现货交易具有价格 波动大、交易频次高等特点，随着售电主体数量、交易规模、交易品种的增加，极大增加了 交易员的工作量，针对电力交易中的痛点问题，电力交易辅助决策系统可提供实时的、可量 化的数据决策支撑。
电力交易辅助决策系统助力发电企业提升售电收入。电力交易辅助决策系统作为信息化 的现货交易辅助工具，可结合市场行情预测、自身发电能力分析等，提供多种目标的现货及 中长期交易决策方案，形成可行的交易策略库，并通过对交易合同、市场占有率、收益组成 等数据的分析，为交易员提供实时的、可量化的数据决策支撑，发电企业可凭借更高精确度、 更全面的数据来提升交易能力，从而进一步提升交易收益。
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