2022-08-29-全球能源互联网发展合作组织-全球能源互联网发展合作组织-虚拟电厂技术和商业模式研究_52页_46mb

虚拟电厂技术和商业模式研究总结

一、基本概念和关键技术

1. 定义

虚拟电厂（VPP）是一种通过先进信息通信和监测控制技术，对分布式新能源、储能系统、可控负荷等进行聚合和协调优化，形成一个可控电源参与电网运行和电力市场的管理系统。

2. 内部资源形态组成

• 需求侧资源型：以可控负荷、用户侧储能和分布式发电（DDG）为主。
• 供给侧资源型：以分布式发电（PDG）、电网侧和发电侧储能为主。
• 混合资源型：由分布式发电、储能和可控负荷共同组成。

3. 发展阶段与应用模式

• 合约型：通过专项资金、合同、激励政策等引导。
• 市场型：通过电量现货、辅助服务市场获得收益。
• 自主型：实现跨空间自主调度，形成“虚拟电力系统”。

4. 主要参与方

• 发电企业
• 电网公司
• 售电公司
• 用户（包括居民、工商业）
• 技术开发商
• 储能运营商

5. 功能价值

• 提升电网调节能力
• 降低电力系统运行成本
• 促进清洁能源消纳
• 提高用户用电效率和收益
• 优化电力资源配置

6. 发展历程

• 1997年：VPP概念首次提出
• 2001年起：欧洲多国开展VPP研究
• 2006至今：我国江苏开展全球最大规模需求响应，投运世界首个最大规模VPP
• 2016年：上海建成首个商业建筑VPP示范工程
• 2017年：IEC首批VPP国际标准立项

7. 关键技术

• 协调控制：实现储能、电源、可控负荷之间的配合，包括集中、集中-分散、完全分散控制。
• 靶向决策：利用人工智能、大数据提升决策精准度和实时性。
• 资源组合：公平分摊或简单结算，影响用户满意度和系统效率。
• 指令分配：预测不同场景下的资源响应容量，形成出力调度指令。
• 智能计量：实现自动测量、远程读取用户信息，提升用户透明度。
• 信息通信：涵盖互联网协议、区块链、云计算、物联网等技术。

二、国外VPP政策和商业模式研究

1. 英国

• 政策环境：碳中和进程提供发展环境，增设平衡服务参与者VLP与SBMU。
• 项目开发：超过32个项目，总容量达616万千瓦。
• 商业架构：
  • 基于社区（用户）的商业模式
  • 发电企业模式
  • 电网公司的平台模式
• 技术类型：
  • 可再生能源发电：308万千瓦（50%）
  • 需求侧响应：23%
  • 储能：14%
  • 其他：13%
• 主要结论：
  • VPP发展与电力市场建设相适应
  • 明确市场准入门槛和权责利是关键
  • 完善激励政策是推动VPP发展的催化剂
  • 健全管理机制是重要保障
  • 跨区协调与数据权限问题需关注

2. 法国

• 政策环境：允许VPP参与系统平衡调节，电网公司明确门槛和流程。
• 项目开发：EDF开发超过17个项目，总容量超150万千瓦。
• 商业架构：
  • 基于社区（用户）的商业模式
  • 发电商+售电商混合型
  • 电网发起采购模式（法国特有）
• 主要结论：
  • VPP发展与电力市场建设相适应
  • 明确市场准入门槛和权责利是关键
  • 完善激励政策是推动VPP发展的催化剂
  • 健全管理机制是重要保障
  • 跨区协调与数据权限问题需关注

3. 德国

• 政策环境：《可再生能源法》激励DG聚合成VPP参与电力市场。
• 项目开发：Next Kraftwerke项目总容量达600万千瓦，年营收6.18亿欧元。
• 商业架构：
  • 第三方运营的混合型模式
  • 售电企业运营的混合模式
  • 基于社区（用户）的商业模式
• 主要结论：
  • VPP发展与电力市场建设相适应
  • 明确市场准入门槛和权责利是关键
  • 完善激励政策是推动VPP发展的催化剂
  • 健全管理机制是重要保障
  • 跨区协调与数据权限问题需关注

4. 北美地区

• 政策环境：碳中和目标、电力市场改革。
• 项目开发：至2020年，总装机规模接近100万千瓦，预计2029年达860万千瓦。
• 商业架构：均基于社区（用户）的商业模式。
• 主要结论：
  • VPP发展与电力市场建设相适应
  • 明确市场准入门槛和权责利是关键
  • 完善激励政策是推动VPP发展的催化剂
  • 健全管理机制是重要保障
  • 跨区协调与数据权限问题需关注

5. 亚太地区

• 日本：
  • 政策环境：推广VPP，完善电力市场。
  • 项目开发：与居民、工厂签订VPP协议，聚合用户侧储能和分布式电源。
  • 商业架构：交易型、可再生能源集约化、本地生产与消费型。
• 澳大利亚：
  • 政策环境：电力市场改革，明确辅助服务市场机制。
  • 项目开发：主要由独立运营商开发运营，特斯拉等企业参与。
  • 商业架构：独立运营，政府补贴与监管并行。
• 主要结论：
  • VPP发展与电力市场建设相适应
  • 明确市场准入门槛和权责利是关键
  • 完善激励政策是推动VPP发展的催化剂
  • 健全管理机制是重要保障
  • 跨区协调与数据权限问题需关注

三、我国VPP发展政策和应用情况

1. 发展必要性

• 促进可再生能源消纳
• 提升电力系统灵活性
• 实现源网荷储一体化

2. 政策环境

• 我国VPP仍处于试点研究阶段
• 多个省份出台相关政策
• 两大电网开展示范项目
• 主要盈利模式为需求侧响应
• 逐步探索参与辅助服务市场

3. 应用案例

• 南网深圳VPP试点项目：
  • 项目类型：负荷+储能型、合约型
  • 被聚合资源：包括数据中心、充电站、工厂等，总计36.7万千瓦
• 冀北VPP示范项目：
  • 项目类型：混合型、市场型
  • 被聚合资源：分布式光伏、空气源热泵、工业负荷等，总计约16万千瓦
• 江苏VPP：
  • 项目类型：负荷型、合约+市场型
  • 被聚合资源：包括工业负荷、储能、充电桩等
  • 盈利模式：政府主导，电网配合

4. 面临问题

• 用户参与意愿不强
• 政策缺乏统一标准
• 盈利模式不具可持续性
• 电网调度和管理机制不完善

四、我国特色VPP商业模式分析和政策建议

1. 国外VPP发展模式的适用性分析

• “设备供应商+VPP运营商”模式：具有发展潜力，便于组建并运营VPP。
• 独立运营商模式：在欧美发展成熟，我国可借鉴其经验。
• 电网公司平台模式：具有参考价值，可提升配电网灵活资源配置。
• 电网发起采购模式：适合我国国情，可引导技术发展方向。
• 美国配售电公司模式：不适用于我国，我国电网企业不能拥有发电资产。

2. 我国VPP分阶段发展模式

• 发展初期：
  • 以政府主导、电网企业为主，开展试点项目
  • 主要采用合约型模式
• 发展中期：
  • 推动市场化运营，参与辅助服务市场
  • 推动VPP成为电力市场交易主体
  • 引导新交易品种和机制
• 远期展望：
  • 完善顶层设计和行业标准
  • 明确主管部门和各方职责
  • 推动VPP参与调峰辅助服务
  • 深化试点示范，培育适合国情的商业模式
  • 推动VPP成为电力市场交易主体
  • 引导VPP服务新能源和电网发展
  • 加强技术研发、标准、管理体系建设

3. 政策机制建议

• 战略重视：将VPP纳入新型电力系统建设
• 企业布局：将VPP纳入企业战略，拓展新业务
• 规则建设：参与市场规则建设，引导VPP服务新能源和电网
• 产业链协同：发挥自身优势，加强与上下游合作，争当“链长”
• 标准制定：推动行业标准和国家标准制定，引导有序发展

五、总结

虚拟电厂（VPP）是一种通过聚合分布式能源、储能和可控负荷等资源，实现对电网运行的优化协调管理。国外VPP发展已较为成熟，尤其在欧洲、北美和亚太地区，VPP已形成多种商业模式，并在电力市场中发挥重要作用。我国VPP尚处于试点阶段，主要以政府引导、电网企业实施为主，盈利模式以合约型需求响应为主。我国VPP发展面临用户参与意愿不足、政策机制不完善、市场规则缺失等问题，需完善激励机制、统一标准、加强技术研发和产业链协同。未来，我国VPP有望成为电力市场的重要交易主体，推动绿色低碳能源转型，实现源网荷储一体化发展。