中國儲能網訊：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)約和科技裝備司聯合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協會主辦并聯合240余家機構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、國內外駐華機構、科研單位、電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的1011余家產業(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和實踐》。以下是報告主要內容：
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信息。
虛擬電廠是能源與信息技術深度融合的重要方向，將不同的空間可調負荷、儲能側和電源側等一種或多種資源聚合起來，實現自主協調優(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資源配合電網運行調節(jié)，協調、優(yōu)化和控制需求側資源作為一個整體來參與電力市場交易。都以需求側可調負荷資源、儲能及分布式電源為主要聚合對象，通過物聯網、云計算等先進的信息通信技術將各類資源進行在線監(jiān)測和優(yōu)化調控。那么，區(qū)別，首先需求響應是側重于通過臨時調整用電功率或啟停用電設備，緩解電力系統(tǒng)的調峰壓力。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)的調度和電力市場中，特斯拉現在也是非常強力地在推進虛擬電廠的應用。
在國內，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，國網冀北公司也是啟動了研究示范的項目。2020年，國網上海電力啟動了城市公共建筑群虛擬電廠聚合調控關鍵技術研究及應用項目。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控關鍵技術項目。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等新興市場主體參與交易。今年，國家發(fā)改委發(fā)布了關于第三監(jiān)管周期省級電網輸配電價有關事項，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，抽蓄現在已經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，現在還沒有獨立的政策，前一段時間關于負荷側的征求意見稿里，提到了把負荷側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，這是比較傳統(tǒng)的云、管、邊、端的結構。云，VPP管控平臺，與電網運營商、電力交易平臺和邊緣服務器互聯，支撐資源管理、計劃實施與運營交易。管，就是通信網絡，專網或者公網，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，或根據上級平臺形成調節(jié)控制策略。端，是監(jiān)測與調控裝置，采集電熱環(huán)境參數，執(zhí)行調節(jié)的控制操作。
這是整體的物理架構。
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，國網公司經營區(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。去年國網公司經營區(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資源，提取資源響應速度、響應時長、響應容量等特征參數。在極端天氣或發(fā)電側出力不足的場景下，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、調峰輔助服務交易，最大程度支撐電網安全穩(wěn)定運行和電力可靠供應?，F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)圓雖河東的電網運行調節(jié)方式受到挑戰(zhàn)，靈活性調節(jié)資源容量不足。按照2025年風光裝機10億千瓦測算，將產生5.62億千瓦的調節(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調峰調頻等輔助服務，可提升系統(tǒng)靈活調節(jié)能力，減小電力平衡壓力。在電網用電高峰或低谷時段，可以根據邀約指令或輔助服務市場交易計劃安排，優(yōu)化調節(jié)負荷、儲能、分布式能源等資源。
就是說，我們剛剛已經是學習到了關于新型電力系統(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會特別多或者特別少，會對傳統(tǒng)的電源和供給的情況產生非常大的壓力，其中非常重要的一個就是對調峰這塊的壓力。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，已經無法滿足我們的建設需求了，它就需要把荷側也作為一個和源側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峰難度加大。虛擬電廠是可以實現各類分布式發(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、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?，F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資源互補特性，綜合內部資源最優(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控潛力，預測市場情況，支撐用戶參與中長期和現貨場景下的電能量、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)?？傆?1MW。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，主要提供調頻服務。
剛剛鄧主任已經介紹的非常清楚了，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?？捎^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，為電網提供平衡服務，根據市場交易信息優(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量超過20個，分布在14個聯邦州。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，國內虛擬電廠實踐。
首先看一下深圳的虛擬電廠，現在是在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度指令，全資源整合、閉環(huán)優(yōu)化調控，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建。資源接入方面，總容量達到358兆瓦，最大調節(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峰輔助服務市場，已在線連續(xù)提供調峰服務超過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，用戶側資源收益228.25萬元。
系統(tǒng)平臺架構方面，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)約異構適配技術架構，實現海量散布的異質資源分層分權控制需求，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負荷，生產負荷也是比較多的，目前已經有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)電調度超過1200幢次，累計響應削峰負荷超過200兆瓦，單次調峰收益超過170萬元，這還是非?？捎^的。
第四部分，虛擬電廠實踐經驗總結。
國內外的虛擬電廠對比來看，區(qū)別還是比較大的，國內現在一說到虛擬電廠，可能大家更多想到的是負荷側資源的調節(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，來實現虛擬電廠的規(guī)模效益。政策和市場的成熟度方面，國內現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配的資源參與市場的機制，進行完整的梳理。技術成熟度方面，國外目前核心技術比較成熟，協調控制技術、實現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。但是我們國內風光現在是無限上網，并沒有進行相應的控制，但是我相信很多廠商已經積累了對于控制方面的技術，只待在實踐中進行應用。我們的協調控制策略，依托5G技術和人工智能技術的發(fā)展，相信也會有非常亮眼的表現。商業(yè)模式，國外現在基本上已經實現商業(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一次。國內的商業(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。
經驗總結：第一，思想認識是根本。虛擬電廠不是新生事物，它是一個技術應用的集成，只是說現在是依托政策起飛了，那么我們也更多地去關注了虛擬電廠。第二，市場建設是基礎。市場建設是整體發(fā)展的基礎，盡管虛擬電廠的經濟效益、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貨市場、輔助服務市場的銜接機制。一方面調動用戶積極性，另一方面，為商業(yè)模式創(chuàng)新奠定基礎。第三，規(guī)范實施是關鍵。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。第四，信息安全是保障?？紤]電網安全問題，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)一的技術規(guī)范接入，實現與電網的雙向互動。第五，試點先行是出路。國內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，我們現在單價是按0.18萬元/千瓦時去算的，但是碳酸鋰現在的價格大幅下降，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，夜間調峰輔助服務收益0.2元/千瓦時，儲能調頻放電差價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大幅下來了，可能后面要重新算一下，數據會更好看一些，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品認證制度；第四，提升數字化支撐能力。
以上是我匯報的主要內容，謝謝大家！
