资本 | 全国各地“虚拟电厂”图鉴

2024-08-05 09:26

新材料情报NMT

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7月4日，上海市经济信息化委印发《2024年上海市迎峰度夏有序用电方案》。方案提出加快推动虚拟电厂建设，进一步挖掘电动汽车、中央空调、数据中心、储能、分布式发电等实时可调资源，实现虚拟电厂可调能力60万千瓦。

虚拟电厂正在从概念走向现实，需求侧管理，聚合分布式电源，虚拟电厂正在被给予厚望，各省各地也正加速在虚拟电厂领域的布局，各种类型的项目正在投建。

虚拟电厂：电的搬运工

虚拟电厂自1997年提出以来，就受到欧洲、北美和澳洲多国广泛关注。近年来，随着信息通信技术，分布式协调控制技术和智能计量技术的提高，虚拟电厂正在迸发出新的生命与活力。

虚拟电厂并不是不是一个肉眼可见的电厂，而是通过技术搭建起来的一套能源管理系统，由于这套能源管理系统的特性、可控性方面类似一个电厂，故称之为虚拟电厂。

虚拟电厂将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合，参与电网调度，实现削峰填谷、协调分布式单元，促进新能源消纳和有效利用。一句话解释就是：虚拟电厂不生产电，只是电的搬运工。

此外，虚拟电厂的出现，还解决了电力市场“发不够”、“用不了”、“爬不到”等问题。

政策加速，邀约型→市场型

近年来，国家加强对虚拟电厂的支持，正常不断出台，虚拟电厂也逐步实现从邀约型到市场型的过渡。

2021年，国家能源局发布《电力辅助服务管理办法》，表明“电力用户可与虚拟电厂签订委托代理协议，参与电力辅助服务”，明确了虚拟电厂在电力辅助服务方向的作用。

2022年，国家发改委、国家能源局发布《“十四五”现代能源体系规划》，强调加强电力需求侧响应能力建设，力争到2025年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%-5%，首次在国家级能源规划层面提出需求侧响应能力的量化目标。

2023年，国家发改委发布《电力需求侧管理办法(征求意见稿)》，加码电力需求响应能力的量化目标，重点发挥虚拟电厂需求响应的能力。

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政策支持不断，虚拟电厂建设持续提速。

纵观各国虚拟电厂发展历程，依据外围条件的不同，虚拟电厂可分为以下三个阶段：

邀约型阶段：在没有电力市场的情况下，由政府部门或调度机构牵头组织，各个需求响应服务商参与，共同完成邀约、响应和激励流程。

市场型阶段：在电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场建成后，虚拟电厂以负荷聚合商或实体电厂的模式，参与市场获得收益。

跨空间自主调度型：随着虚拟电厂聚合的资源种类越来越多，数量越来越大，空间越来越广，其中既包含可调负荷、储能和分布式电源等基础资源，也包含由这些基础资源整合而成的微网、局域能源互联网。

有业内人士认为，我国虚拟电厂已经实现从邀约型到市场型的过渡。

对比海外，仍有差距

虽已实现向市场型的过渡，但与海外相比，仍有较大差距。

①聚合资源类型不同，国外聚合资源类型丰富，包括源、荷、储等各类资源（如德国Next Kraftwerke公司分布式资源占比达97%），而国内以负荷侧资源为主，类型单一，难以形成规模效益

②市场成熟度不同，国外辅助服务市场和电力现货市场已经较为成熟，相关配套机制较为健全，而国内仍未形成稳定的电力市场机制，配套机制仍不完善

③核心技术发展程度不同，国外核心技术更加成熟，尤其是虚拟电厂中核心的协调控制技术，已经可以实现大规模资源的协调优化控制，而国内对发电侧分布式能源尚不可控，协调控制技术有待完善

④商业模式成熟度不同，国外虚拟电厂商业化已较成熟，通过电力市场交易、参与调峰调频、配置储能等获得收益，而国内虚拟电厂的商业模式不清晰，仍处于探索阶段。

与海外相比，虽有差距，但国内近年来的发展也可谓“神速”。

上海虚拟电厂项目：最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一

上海是全国最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一。在工商业用电比例极高的情况下，构建了以商业楼宇为主的调度-交易-运营一体化虚拟电厂运营体系，实现了虚拟电厂直接参与电力市场交易和跳读系统优化调控，主要应用场景包括商业楼宇能源管理、削峰填谷等。

截至2023年3月底，上海市级平台已接入12家虚拟电厂，初步形成1000MW发电能力。所涵盖资源类型包括工商业楼宇、冷热电三联供能源站、电动汽车充换电站、动力照明、铁塔基站分布式储能等。

上海虚拟电厂目标消纳能力将达到地区最高负荷的5%，以保障电网的安全稳定运行。目前上海虚拟电厂实现了对负荷资源的监测，但尚未实现对负荷资源的在线自动控制，且总体规模相对于电网负荷规模仍旧较小，还需通过不断培育负荷聚合商、接入用户可控资源，以扩大虚拟电厂规模。

深圳虚拟电厂项目：国内首家虚拟电厂管理中心

深圳虚拟电厂管理中心于2022年8月26日成立，是国内首家虚拟电厂管理中心。其平台采用“互联网+5G+智能网关”的先进通信技术，打通了电网调度系统与聚合商平台接口，实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，可满足电网调度对聚合商平台实时调节指令、在线实时监控等技术要求，为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应，实现电网削峰填谷提供坚强技术保障。

深圳虚拟电厂平台已成功接入了14家聚合商，接入装机容量约为87万千瓦（相当于约9万户家庭的用电报装容量，接近一座大型煤电厂的装机容量），其中分布式光伏容量为21万千瓦。

预计到2025年，深圳将建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，逐步形成年度最大负荷5%左右的稳定调节能力。

广州市虚拟电厂

2021年9月13日，广州市虚拟电厂顺利完成了基于电网实时运行状态的负荷资源精准调节，标志着南方电网首个市级虚拟电厂正式投入运行。

本次需求响应结合广州电网变电站负荷水平和资源分布情况，选取荔湾区110千伏增窖站作为虚拟电厂运行试点。指令下达1分钟内，110千伏增窖站主变峰值负荷下降约2000千瓦，削减比例约10%，保障了2000户家庭的空调用电。

目前，该平台接入负荷资源超过500兆瓦，相当于约9万户家庭的用电报装容量，并接入分布式光伏容量300兆瓦。

浙江平湖县域虚拟电厂

2021年6月21日，浙江平湖县域“虚拟电厂”首次投入实战应用。

随着“虚拟电厂”项目推进，将可实现该市全域调峰2万至3万千瓦。以建设100万千瓦虚拟电厂资源池计算，预计每年可节约3亿元电网新建投资成本，提高清洁能源消纳空间9600万度电量，可减少碳排放约7.6万吨。

目前，嘉兴平湖县域虚拟电厂已接入涵盖商业综合体、行政机关、酒店以及商业写字楼等四类16家空调用户，累计运行容量23050千瓦，其中柔性调节能力2242千瓦，节能能力600千瓦。

小结：

虚拟电厂不生产电，只是电的搬运工，它的出现，解决了电力市场“发不够”、“用不了”、“爬不到”等问题。目前，虽有政策提速，但我国对虚拟电厂的建设，仍需投入大量资本与技术。不过，在优秀项目的逐步累积下，虚拟电厂的地基将越发牢固。