新型電力系統(tǒng)背景下虛擬電廠實踐

新型電力系統(tǒng)背景下虛擬電廠實踐中國電力科學(xué)研究院有限公司2023年5月233虛擬電廠1是能源與信息技術(shù)深度融合的重要方向，是將不同空間的可調(diào)負(fù)荷、儲能側(cè)和電源側(cè)等一種或多種資源聚合起來，實現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)，是一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲的集成商。通常分為電源型、負(fù)荷型和混合型。/市場可調(diào)可調(diào)容量虛擬電廠組成共同點均以市場化方式引導(dǎo)需求側(cè)資源配合調(diào)、優(yōu)化和控制需求側(cè)資源作為一個整體參與電力市場均以需求側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源、儲能及分布式電源為主要聚合對象，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進(jìn)的信息通信技術(shù)將各類資源進(jìn)行在線非就地消納的分布式電源、分散式小區(qū)別>DR側(cè)重于通過臨時調(diào)整用電功率或啟停部分VPP能夠聚合非就4歐洲歐洲虛擬電廠源于1997年ShimonAwerbuch1博士的著作《虛擬公共設(shè)施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及競爭力》。21世紀(jì)初，興起于德國、英國、西班牙、法國、丹麥等歐洲國家。,大力支持對資法案》,整家行動計劃開始啟動C設(shè)。備和實現(xiàn)智能響應(yīng)上升到,首次探索電廠平臺，接廠測試。入2000余個家56國家發(fā)革委批復(fù)上海黃浦商業(yè)建筑需求側(cè)管理得國際電工委員會國網(wǎng)上海電力啟研究及應(yīng)用”項國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《"十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》的通知(發(fā)改能源〔2022〕210號),提出開展市場基本規(guī)則(征求意見稿)》”推動上海黃浦區(qū)上海建成黃浦國網(wǎng)冀北公司啟動"啟動需求響區(qū)商業(yè)建筑虛能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)型虛擬電擬電廠示范工多主體多能虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究與示范價格〔2023〕526號),輸邊緣服務(wù)器能量流-信息流邊集群3邊端儲能77□2022年8月5日，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)最高負(fù)荷達(dá)到10.69億千瓦，預(yù)計2025年、2030年公司經(jīng)營區(qū)最高負(fù)荷將達(dá)到12.8億千瓦、14.07億干瓦。2021年“三華”電,組織多元用戶資源主動參與固定公司經(jīng)營區(qū)2022年8月5日用電負(fù)荷曲線三華地區(qū)95%以上尖峰負(fù)荷持續(xù)時間8一、虛擬電廠基礎(chǔ)波動性可再生能源發(fā)電規(guī)模5傳統(tǒng)調(diào)節(jié)手段靈活煤電機(jī)組1234天然氣發(fā)電機(jī)組1抽水蓄能電化學(xué)儲能2可再生能源功率調(diào)節(jié)缺口7》1指出“十四五”期間要求單位GDP能源消耗降低13%~14%?？谧》亢统青l(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的國標(biāo)《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》自2022年4月1日起實施，我國建筑將口現(xiàn)貨和輔助服務(wù)電力交易市場建設(shè)，對分析電力客戶用電行為、負(fù)荷特性，提升負(fù)荷預(yù)測和電量預(yù)測水平，口虛擬電廠通過分析異構(gòu)資源互補(bǔ)特性，綜合內(nèi)部資源最優(yōu)口虛擬電廠可對用戶負(fù)荷特性進(jìn)行深入挖掘，實時監(jiān)測用戶在線聚合容量與調(diào)控潛力，預(yù)測市場情況，支撐用戶參與某省2022年1月4日24小時日分時電量預(yù)測某省2022年1月4日24小時日分時電量預(yù)測國外虛擬電廠實踐退退微網(wǎng)居民可電動汽車儲能和控負(fù)荷H光伏分布式能源數(shù)據(jù)庫電網(wǎng)WebAPP時序數(shù)據(jù)庫注冊功能監(jiān)測功能容量管理功能運(yùn)營商運(yùn)營商后端系統(tǒng)用戶側(cè)2021年4月，虛擬電廠在緊急頻率控制輔助服務(wù)市場份額約3%,提供緊急頻率響應(yīng)服務(wù)平均水平約14MW。2019年10月9日，澳大利亞國家電力市場中最大發(fā)電機(jī)組意外脫網(wǎng)，當(dāng)時機(jī)組出力748MW,導(dǎo)致電網(wǎng)頻□2020年2月，南澳電網(wǎng)發(fā)生孤島運(yùn)行事件，虛擬電廠參與緊急頻率控制輔助服務(wù)市場收益高達(dá)117萬2009年，德國虛擬電廠運(yùn)營商N(yùn)extKraftwerke成立，并建立歐洲最大的虛擬電廠。截至2020年6月，德國NextKraftwerke虛擬電廠規(guī)模約8200MW,聚合單元超過9500個。口德國NextKraftwerke虛擬電廠聚合資源包括沼氣電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)廠、水電、光伏、電池儲能、口德國NextKraftwerke虛擬電廠通過基于模塊化設(shè)計的NEMOCS平臺監(jiān)控并調(diào)控各類分布式電源、用戶和儲能系統(tǒng)，實時顯示記錄當(dāng)前系統(tǒng)聚溶用服告熱電備用儲能用戶削減預(yù)測需求響應(yīng)二、國外虛擬電廠實踐口截至2020年底，北美建成投運(yùn)的虛擬電廠裝機(jī)規(guī)模約1000MW,其中大部分在美國。預(yù)計到2029口虛擬電廠通過調(diào)控用戶側(cè)儲能設(shè)備，在夜間低電價時段從電網(wǎng)充電，在白天高電價時段放電供用戶使用口虛擬電廠通過聚合用戶側(cè)分布式資源實時響應(yīng)獨立能源運(yùn)營商調(diào)節(jié)信號，解決短期電網(wǎng)供需失衡和頻率波動。二國外虛擬電廠實踐2022年6月13日，深圳市發(fā)改委發(fā)布《深2022年6月13日，深圳市發(fā)改委發(fā)布《深圳市虛擬電廠落地工作方案(2022-2025)》,口重點發(fā)展智能有序充電技術(shù)及相應(yīng)商業(yè)模式，新能源汽車與電網(wǎng)雙向能量互動商業(yè)口建成100萬千瓦級可調(diào)能力，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力；不斷完善虛擬電廠市場化交易機(jī)制，孵化培育一批國內(nèi)領(lǐng)先的負(fù)荷聚合商和核心零《廣東省市場化需求響應(yīng)實施細(xì)則(試行)》(廣東交易〔2022〕54號)文件，規(guī)定虛擬政策機(jī)制口直控虛擬電廠調(diào)節(jié)能力：上下調(diào)節(jié)不低于政策機(jī)制應(yīng)時段，響應(yīng)價格為單段報價，具備條件后廣東省市場化需求響應(yīng)補(bǔ)貼口日前邀約，價格上限口周內(nèi)中標(biāo)時段、日內(nèi)提前兩小時，價格上口分布式光伏上網(wǎng)電量直流充電樁并網(wǎng)容量口獨立儲能0.792元/截至目前，該平臺已接入聚合商14家，接入裝機(jī)容量約87萬干瓦(相當(dāng)于約9萬戶家庭的用電報裝容量，接近一座大型煤電廠的裝機(jī)容量),分布式光伏容量21萬干瓦。集中供冷站集中供冷站大型寫字樓大型寫字樓預(yù)計到2025年，深圳將建成具備100萬干瓦級可調(diào)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定平臺建設(shè)亮點：實時準(zhǔn)確響應(yīng)調(diào)度指令通用性強(qiáng)、功能易擴(kuò)展建設(shè)情況全資源整合、閉環(huán)優(yōu)化調(diào)控配套終端功能靈活定制□試點運(yùn)行成效1:2021年11月8日，深圳能源售電公司代理的深圳地鐵集團(tuán)站點、深圳水務(wù)集團(tuán)筆架山水廠參與響應(yīng)。兩家用戶在正常安全生產(chǎn)的前提下，按照計劃精準(zhǔn)調(diào)節(jié)用電負(fù)荷共計3000kW。負(fù)荷側(cè)資源在接到該局調(diào)度下發(fā)的緊急調(diào)控需求后，10分鐘內(nèi)□試點運(yùn)行成效2:2022年4月28提前向虛擬電7家負(fù)荷聚合商在指定區(qū)域內(nèi)最大削減負(fù)荷□試點運(yùn)行成效3:2022年4月29日下午14時30分，深圳龍華區(qū)民興苑的V2G充電站自收到指令1分鐘內(nèi)，充管邊三、管邊端側(cè)：建設(shè)用戶側(cè)智能終端/用戶側(cè)管理平臺，實現(xiàn)資源狀資源規(guī)模：總?cè)萘?58MW,最大調(diào)節(jié)能力20MW資源類型：11類19家(可調(diào)節(jié)工商業(yè)負(fù)荷、蓄熱式電鍋爐、空氣源熱泵、儲能、分布式光伏、電動汽車充電站、智能樓宇、制雪設(shè)施等泛在彈性資源)。云端源冀北虛擬電廠“云管邊端”體系架構(gòu)圖2.冀北虛擬電廠實踐情況運(yùn)行效果功率的4.4%)。響應(yīng)信息出清結(jié)果注冊信息準(zhǔn)入審核結(jié)果執(zhí)行認(rèn)定結(jié)果空調(diào)電從房戶動力與瓶明充電設(shè)備空闊電屬戶動力與頻明充電設(shè)備空調(diào)電然房戶動力與燕明充電調(diào)滾動優(yōu)化自適應(yīng)魯棒優(yōu)化+二國外虛擬電廠實踐四、虛擬電廠實踐經(jīng)驗總結(jié)國內(nèi)外對比項聚合資源類型荷側(cè)資源類型占比較小。富的可再生能源資源+分布式儲能優(yōu)勢，從而難以實現(xiàn)虛擬電廠的規(guī)模效益。政策及市場成熟度其是電力現(xiàn)貨市場更加成熟。市場機(jī)制仍在探索，市場主體尚需培育，大部分省份以試點方式在推進(jìn)。技術(shù)成熟度核心技術(shù)更加成熟，尤其是其協(xié)調(diào)控制技術(shù)，可實現(xiàn)對各種可再生能源及負(fù)荷的靈活控制，對分布式可再生能源可控。分布式可再生能源“風(fēng)光無限”,且協(xié)調(diào)控制策略有待完善。商業(yè)模式已實現(xiàn)商業(yè)化，主要通過以下方式獲取收益：一是通過提供電力市場交易獲得利潤分成；二是主要通過參與調(diào)峰調(diào)頻市場獲取收益；三是通過配置儲能裝置獲得輔助服務(wù)收益。求響應(yīng)市場，及以虛擬電廠方式提供節(jié)能、用電監(jiān)控等增值服務(wù)為主，參與輔助服務(wù)市場為輔，參與電力現(xiàn)貨仍在嘗試探索中。四、虛擬電廠實踐經(jīng)驗總結(jié)12345展定位、發(fā)展目標(biāo)及分步實施策略。積極推進(jìn)省級層面虛擬電廠專項政策出臺，為市場主體山東等省市開展了試點，各具特色。應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大試點示范范圍，加快推進(jìn)虛擬電廠建設(shè)進(jìn)四、虛擬電廠實踐經(jīng)驗總結(jié)口以200萬千瓦虛擬電廠建設(shè)為例，接入日前級資源150萬千瓦(其中50萬千瓦支持填谷),小時級資源30萬千瓦(其中10萬千瓦支持填谷),分鐘級資源15萬千瓦，秒級資源5萬千瓦?？偨ㄔO(shè)成本5.36億元，年運(yùn)行序號1平臺建設(shè)費500萬元/套1套0.05億元2工業(yè)企業(yè)日前級資源接入與監(jiān)測0.01萬元/千瓦150萬千瓦1.5億元3工業(yè)企業(yè)小時級資源接入與監(jiān)測0.02萬元/千瓦30萬千瓦0.6億元4商業(yè)分鐘級資源接入與監(jiān)測0.05萬元/千瓦15萬千瓦0.75億元5儲能建設(shè)*0.18萬元/千瓦時13.69萬千瓦時2.46億元合計5.36億元注：儲能建設(shè)容量，按照最大調(diào)頻容量5萬千瓦，年均運(yùn)行小時數(shù)1000小