新型电力系统背景下虚拟电厂实践-37页_11mb

新型电力系统背景下虚拟电厂实践总结

核心内容概述

虚拟电厂（VPP）是能源与信息技术深度融合的智慧能源系统，通过聚合不同空间的可调负荷、储能和电源资源，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易。其核心在于提升电力系统的灵活调节能力，缓解极端天气下的供需矛盾，促进分布式新能源并网消纳，并为用户提供多元化用能服务。

主要观点

• 虚拟电厂是一种跨空间、广域的源网荷储集成商，通常分为电源型、负荷型和混合型。
• 虚拟电厂与需求响应（DR）有共性，但更强调对多种资源的聚合和市场交易。
• 虚拟电厂通过先进的信息通信技术，如物联网、云计算等，实现对资源的在线监测与优化调控。
• 虚拟电厂在新型电力系统中扮演重要角色，特别是在应对可再生能源波动、提升系统灵活性和促进用户侧资源参与市场方面。

关键信息

虚拟电厂起源与发展

• 起源于1997年Shimon Awerbuch博士的著作。
• 21世纪初在欧洲国家（德国、英国、西班牙、法国、丹麦）兴起，Next Kraftwerke是欧洲最早的虚拟电厂运营商之一。
• 美国通过政策支持和试点项目推动虚拟电厂发展，市场潜力巨大。

国内虚拟电厂实践

• 深圳：2022年启动虚拟电厂试点，接入装机容量约87万千瓦，具备100万千瓦级可调能力，已形成稳定调节能力。
• 冀北：2019年起参与调峰辅助服务市场，已在线连续提供调峰服务超过3200小时，累计消纳新能源电量3412万千瓦时。
• 上海：启动“城市公共建筑群虚拟电厂聚合调控关键技术研究及应用”项目，接入资源包括工商业楼宇、冷热电三联供、电动汽车等，具备分钟级、秒级调度能力。

虚拟电厂分层架构

• 云：VPP管控平台，与电网运营商、电力交易平台和边缘服务器互联。
• 管：通信网络，保障信息交互的安全性、准确性与时效性。
• 边：边缘服务器，实现资源本地自治与策略执行。
• 端：监测与调控装置，采集电、热、环境参数，执行调节控制操作。

应用场景

1. 缓解极端天气下的电力供需矛盾：在高温天气或负荷高峰时段，虚拟电厂通过聚合资源，实现快速响应，保障电网安全运行。
2. 提升新型电力系统灵活调节能力：应对可再生能源波动，通过负荷、储能、分布式电源等资源的灵活调度，提升系统调节能力。
3. 促进分布式新能源并网消纳：通过本地交易与集中交易相结合，提高分布式新能源的利用率。
4. 服务用户开展多元化用能服务：通过优化资源调度与成本效益分析，为用户提供节能、用电监控、碳排放管理等增值服务。

虚拟电厂实践经验总结

国内外对比分析

经验总结

1. 思想认识是根本：虚拟电厂是需求响应的高级形态，也是综合能源服务的重要模式。
2. 市场建设是基础：需完善现货市场与辅助服务市场的衔接机制，提升经济效益与环境效益。
3. 规范实施是关键：应尽快出台国家层面指导性文件，明确虚拟电厂的定义、范围和发展目标。
4. 信息安全是保障：需建设统一接入平台，实现与电网的双向互动。
5. 试点先行是出路：国内以试点为主，应进一步扩大试点范围，加快虚拟电厂建设进程。

虚拟电厂发展建议

1. 完善试点支持政策：扩大激励资金来源，固化资金渠道，推动需求侧资源常态化参与市场交易。
2. 加强统筹管理和顶层设计：政府牵头，联合电力用户、电网企业、负荷聚合商等，将需求侧资源纳入双碳战略与能源安全体系。
3. 推行强制性标准和产品认证制度：推动统一互动接口标准，建立评价认证制度，完善技术支撑体系。
4. 提升数字化支撑能力：融合大数据、云计算、物联网、区块链、人工智能等技术，提升响应系统的自动化和智能化水平。

投资效益分析

投资测算（以200万千瓦VPP为例）

收益及回收期测算

投资回收期

• 若考虑调频服务与储能，投资回收期为5.08年。
• 若不投资储能，仅考虑传统需求响应市场，投资回收期为3.6年。

结语

虚拟电厂作为新型电力系统的重要组成部分，具有广阔的发展前景。通过技术进步与政策支持，其在提升系统灵活性、促进新能源消纳、优化用户用能服务等方面发挥着越来越重要的作用。未来需进一步完善市场机制、技术标准和商业模式，推动虚拟电厂的规模化、市场化发展。