虚拟电厂，炸裂！100+1-韭研公社

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虚拟电厂，炸裂！100+1

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2023-08-11 22:53:49

什么是虚拟电厂：

虚拟电厂并不是一个物理意义上的电厂，而是通过数字化手段和调节策略搭建起的一套能源管理系统，通过先进的控制、计量、通信等技术，能实现将碎片化负荷资源的集中灵活调配，参与电网的削峰填谷，提高电网的稳定性和可靠性。

关于虚拟电厂的政策：

2023年5月19日，国家发改委就《电力需求侧管理办法（征求意见稿）》和《电力负荷管理办法（征求意见稿）》向社会公开征求意见，针对短时的电力供需紧张、可再生能源电力消纳困难等情况，对电力需求响应的主体范围、响应能力等提出新要求。并提出了新目标：省级电力运行主管部门应组织电网企业制定需求响应实施方案。到 2025 年，各地需求响应能力达到最大用电负荷的3%—5%，其中年度最大用电负荷峰谷差率超过 40%的省份达到 5%或以上。需求侧资源整合新模式：支持各类电力需求侧管理服务机构整合优化需求侧资源，逐步将需求侧资源以虚拟电厂等方式纳入电力平衡。

要实现这样的目标，虚拟电厂必须作为参与需求响应的重要主体。

新能源电力供应稳定性的要求：

新能源电力供应稳定性问题亟待解决，虚拟电厂成为需求侧解决方案。在“双碳”目标下，我国风电、光伏发电将加快成为主体电源的步伐。据预测，2030年，新能源装机容量占比将由2020 年的24%提高至41%，发电量占比由9.5%提高至22%。新能源装机容量提升成为大势所趋，新能源供电不稳定问题迫在眉睫。

虚拟电厂是依托负荷聚合商、售电公司等机构，通过新一代信息通信、计量控制和系统集成技术，实现可调节负荷、新型储能、分布式电源、电动汽车等需求侧资源的聚合、协调、优化，形成规模化调节能力支撑电力系统安全运行。

虚拟电厂既可作为“正电厂”向系统供电，又可作为“负电厂”通过负荷侧响应以配合系统填谷。

虚拟电厂作用主要有：

促进新能源消纳：新能源发电严重依赖于光照强度、风力强度等自然资源特性指标，具有随机性、间歇性和波动性的特点，对负荷的支撑能力不足。虚拟电厂可以通过对分散的新能源资源进行集成和管理，实现对新能源的接入和有效利用；

助力调峰调频：虚拟电厂是解决电网负荷的最具经济性选项之一。根据国家电网的测算，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，而通过虚拟电厂仅需投资500-600 亿元。目前国内已有北京、上海、广东、江苏、浙江及河北等地开展了虚拟电厂的项目试点。

虚拟电厂的核心技术：

调控是虚拟电厂的核心技术。虚拟电厂必须具备资源采集能力、资源聚合仿真能力，从而了解整个社会的用电或发电特性，分析其调节能力，并将所有可用资源聚合起来进行模拟仿真。调控技术强，资源的利用率和精细度就越高。

调控技术依赖云计算、信息通信、物联网等技术的进步。首先，虚拟电厂在运行过程中，会不断产生大量的资源配置数据和交易数据，因此需要云计算技术分析、预测电力负荷并进行调控，从而精准地完成相应分配。其次，虚拟电厂对上提供调控中心和电力交易市场的接口，对下执行资源配置，因此需要及时高效地处理通信信息。此外，虚拟电厂需要实现与各类型资源站的智能终端的交互，这些则需要依赖物联网的发展。

虚拟电厂行业分类：

按照聚合资源的不同，虚拟电厂可主要分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂。

电源型虚拟电厂

电源型虚拟电厂可聚合各类分布式光伏发电站、分散式风电场等资源，具有能量出售的能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。

负荷型虚拟电厂

负荷型虚拟电厂可协调优化各类可控负载、楼宇冷气机用电、小型工商业用能负荷等资源，进行需求侧灵活响应，具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。日本和德国以储能和分布式电源作为虚拟电厂的主体，美国则是以可控负荷为主，规模已占尖峰负荷的5%以上。

储能型虚拟电厂

储能型虚拟电厂可聚合各类储能资源(独立储能电站、光储一体化储能项目)，参与辅助服务市场，也可以部分时段通过放电来出售电能。

混合型虚拟电厂

混合型虚拟电厂是一种全能型角色，将源网荷储整合一体化形态参与调峰调频等辅助服务，能量出售属性较强。

虚拟电厂发展历程：

虚拟电厂行业迄今主要经历三个发展阶段：

萌芽期 2000年至2018年

2000年，德国、荷兰、西班牙等5国启动全球首个虚拟电厂项目VFCPP。2005年，英国、法国、西班牙等8国启动FENIX项目，搭建首个连接欧洲电力系统的虚拟电厂模型，美国颁发《能源政策法案》，大力支持需求响应建设。2009年，丹麦、德国等国7家公司启动EDISON项目，以电动车系统为核心，美国颁布《美国复苏与再投资法案》，划拨45亿美元用于整合需求响应设备和实现智能电网技术。

2009年3月，中国广东省亚行贷款能效电厂项目执行中心与纳入能效电厂第批项目的七家单位签订合作协议，拥有全国第一家“虚拟电厂”。

2010年，欧洲启动WEB2ENERGEY项目，并采用智能计量、智能能量管理和智能配电自动化为支柱技术聚合多种不同形式电力资源，美国颁布《需求响应国家行动计划》，将需求响应上升到国家层面。2012年，比利时、德国、法国启动TWENTIES项目，提高海上风电的电能质量，挪威公司Statkraft在德国建立第一个商业虚拟发电厂。

2013年，虚拟电厂在欧洲开始大规模商业化应用。2016年，美国纽约州ConEdison公司启动CEVPP计划，首次探索虚拟电厂。

2018年10月，国网江苏与苏宁重点发力智能家居领域，鼓励客户利用家电海量微负荷参与电网互动，建立“虚拟电厂”。

20世纪初，欧洲开始利用可再生能源发电，由于欧洲发电资源较为分散，早期虚拟电厂主要聚焦于电力供给侧，聚合发电资源，帮助可再生能源稳定并网，协调发电功率。21世纪初，欧洲5国启动全球首个虚拟电厂项目，至2013年，虚拟电厂已开始在欧洲实现大规模商业化应用。此阶段中国出现第一家“虚拟电厂”，并进行少数探索实践。

启动期 2019年至2021年

2019年12月，国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程启动，首次实时接入与控制蓄热式电采暖，可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源，容量约16万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。2020年10月，广东深圳自动化“虚拟电厂”项目启动，首套虚拟电厂系统在深圳110千伏投控变电站投入试运行，承载系统装置占地不足1平方米，却可凭借前沿的通信和自动化聚合技术，发挥与大型电厂等效的调峰、电压控制等功能。2021年5月，国网上海电力主持的上海“虚拟电厂”项目启动，通过开展规模化的“削峰”和“填谷”，虚拟电厂需求响应行动在不到两天内，累计调节电网负荷56.2万千瓦、消纳清洁能源123.6万千瓦时，减少碳排放约336吨。

中国各省市陆续开展虚拟电厂示范项目，响应国家政策提倡探索虚拟电厂商业模式的要求，参与电力市场和电网运行的协调管理，促进电网供需平衡，实现分布式能源低成本并网，充分消纳清洁能源发电量，推动绿色能源转型。

高速发展期 2022年至今

2022年5月20日，部署于国电投深圳能源发展有限公司的虚拟电厂平台发出指令，调度尚呈新能源蛤地智能充电站将50千瓦时电量从0时转移至4时。根据5月26日广东电力现货市场数据，国电投深圳能源发展有限公司通过此次试验获利，平均度电收益0.274元，成为中国首个虚拟电厂调度用户负荷参与电力现货市场盈利的案例。广东、上海、江苏、河北等地纷纷开展虚拟电厂试点建设。

虚拟电厂产业链分析：

虚拟电厂产业链上游为基础资源，产业链中游为虚拟电厂系统平台，产业链下游为电力需求方。

虚拟电厂产业链上游为基础资源，包括可调负荷、分布式电源和储能设备。可调负荷的重点应用领域主要包括工业、商业和公共建筑和居民等，不同应用场景负荷可调潜力差异较大，商业和公共建筑可调负荷主要是空调、照明、动力，约占楼宇负荷的25%。居民可调负荷分布散、单点容量小、聚合难度较大。分布式电源指用户现场及附近配置较小的发电机组，包括小型燃机、小型光伏和小型风电、水电、生物质、燃料电池等一种或几种组合。储能设备可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能。在实践中各类资源经常混合杂糅，特别是可调负荷中掺杂越来越多自用型分布式能源和储能，

或经过组合发展出微网、局域能源互联网等形态，作为虚拟电厂的次级控制单元。产业链上游基础资源的特点是分布零散、种类杂糅，因此掌握大量分散灵活性资源的投资主体将占据先发优势。

产业链中游为虚拟电厂系统平台，参与主体包括虚拟电厂的负荷资源聚合商与技术提供商。资源聚合商有电网集团子公司、能源集团售电公司、新能源汽车充电运营商等，主要依靠互联网、大数据等，整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一协调控制能力，是虚拟电厂产业链的关键环节。中国虚拟电厂尚处于起步阶段，但市场需求量巨大，因此资源聚合商综合多种路线开展研究探索：一是获得提供辅助服务并取得补偿的合约，通过调节用户负荷提供削峰填谷等辅助服务，调配可控资源提供发电容量；二是对电力市场价格波动进行预测，决策可调负荷的用电行为，代理购电业务，为用户提供智能用电方案；三是引导分布式电源以最佳方式参与市场交易，包括签订交易合约、确定竞价方式等。

虚拟电厂产业链下游为电力需求方，由电网公司、售电公司和大用户构成。电网公司作为电网运营商，是电力市场的重要买方。售电公司包括独立售电公司、拥有配网运营权的售电公司和电网领域的售电公司。