国家电网：新型电力系统背景下虚拟电厂实践_4页_11mb

新型电力系统背景下虚拟电厂实践总结

核心内容

虚拟电厂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、储能和电源侧资源，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。它通常分为电源型、负荷型和混合型三种类型，是解决电力系统调节缺口、促进分布式新能源并网消纳、服务用户多元化用能的重要手段。

主要观点

• 虚拟电厂定义：虚拟电厂是一种跨空间、广域的源网荷储集成商，通过信息通信技术对资源进行在线监测和优化调控。
• 虚拟电厂与需求响应的关系：两者均以市场化方式引导需求侧资源配合电网运行调节，聚合对象相似，但虚拟电厂更注重资源的综合协调和控制。
• 虚拟电厂起源：起源于1997年Shimon Awerbuch博士的著作，21世纪初在欧洲国家如德国、英国、西班牙等兴起，并在2019年启动了全球首个虚拟电厂项目VFCCP。
• 虚拟电厂分层架构：包括“云-管-边-端”四层结构，分别承担资源管理、通信传输、本地自治和终端监测调控的功能。
• 应用场景：包括缓解极端天气下的电力供需矛盾、促进分布式新能源并网消纳、服务用户开展多元化用能服务。

关键信息

国内发展历程

• 2015年：国家发改委批复上海黄浦商业建筑需求侧管理示范项目。
• 2018年：“虚拟电厂”标准获得国际电工委员会（IEC）批准立项。
• 2022年：国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》提出开展虚拟电厂示范。
• 2023年：海黄浦区启动需求响应型虚拟电厂试点工作，上海建成黄浦区商业建筑虚拟电厂示范工程，国网冀北公司启动多主体多能虚拟电厂关键技术研究与示范应用项目。

国内实践情况

深圳虚拟电厂

• 平台建设亮点：实现系统闭环、实时在线、全自动运行，具备通用性强、功能易扩展的特性。
• 资源接入情况：接入14家聚合商，总容量约87万千瓦。
• 运行效果：
  • 2021年11月8日，响应负荷共计3000kW，10分钟内完成精准调节。
  • 2022年4月28日，最大削减负荷5344kW。
  • 2022年4月29日，V2G充电站实现秒级响应，充电功率降为零并反向供电。

冀北虚拟电厂

• 系统平台架构：采用“云-管-边-端”体系架构，具备分布自治和层级间规约异构适配技术。
• 资源接入情况：总容量358MW，最大调节能力204MW，覆盖张家口、秦皇岛、承德、廊坊、唐山等地，资源类型包括可调工商业负荷、储能、分布式光伏等。
• 运行效果：2022年已响应最大调节功率为154MW，最大调节速率为15.7MW/min。

上海虚拟电厂

• 系统平台架构：实现交易-运营一体化虚拟电厂运营体系，具备分钟级、秒级调度能力。
• 资源接入情况：已有12家虚拟电厂接入，初步形成1000MW发电能力，接入资源类型包括工商业楼宇、冷热电三联供、电动汽车等。
• 运行效果：2018年台风期间，黄浦区商业建筑虚拟电厂实现5.6亿元销售金额；2019年用电高峰时段，实现电力运行保障。

国内外对比分析

投资效益分析

投资测算

收益及回收期测算

• 投资回收期：若投资储能并参与调频服务，投资回收期为5.08年；若不投资储能，回收期为3.6年。

发展建议

1. 推动试点支持政策完善：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辅助服务市场交易。
2. 加强统筹管理和顶层设计：建议政府牵头，组织电力用户、电网企业、负荷聚合商、用电设备制造厂家等联合发力，从源头上将需求侧资源纳入双碳战略和能源安全体系。
3. 推行需求响应强制性标准和产品认证制度：推动各部门联合出台统一互动接口标准，建立评价认证制度，完善可调节资源实时感知、便捷接入、灵活互动、合作运营的技术支撑体系。
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，提升用户侧需求响应的自动化和智能化水平，实现响应系统决策智能化、执行方式自动化，提升用户无感需求响应参与度。