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文檔簡介
虛擬電廠行業(yè)市場分析一、電力供需緊平衡背景下,虛擬電廠為提升電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性的高性價比方法1.1保供應(yīng)和促消納需求相互交織、迎峰度夏期間國內(nèi)電力供需緊平衡新能源發(fā)電占比提升,電力供需波動形成“鴨子曲線”,保供應(yīng)和促消納需求相互交織。2022年我國風(fēng)光發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)到1.25億千瓦,連續(xù)三年突破1億千瓦,再創(chuàng)歷史新高;風(fēng)光發(fā)電量達(dá)到1.19萬億千瓦時,較2021年增加2073億千瓦時,同比增長21%,占全社會用電量的13.8%。伴隨著新能源發(fā)電量占比逐年提升,用電量峰谷與發(fā)電量峰谷易形成錯位,電網(wǎng)不穩(wěn)定性也隨之加強(qiáng),呈現(xiàn)為電網(wǎng)凈負(fù)荷“鴨子曲線”,保供應(yīng)和促消納的需求在同一天中相互交織。鴨子曲線(DuckCurve)最早出現(xiàn)于美國加州電力市場中,反映了在使用新能源發(fā)電的商業(yè)發(fā)電的一天中,實(shí)際用電負(fù)荷與風(fēng)光發(fā)電之間的落差,當(dāng)該落差加劇時,則可能進(jìn)一步發(fā)展為“峽谷曲線”。入夏以來各地氣溫攀升,居民用電負(fù)荷疊加企業(yè)生產(chǎn)用電同步增長。中國氣象局表示,由于厄爾尼諾事件的出現(xiàn),2023年全球氣溫比2022年偏高,2023或2024年有可能創(chuàng)造全球新的最暖紀(jì)錄。根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù),1至5月全國全社會用電量35325億千瓦時,同比增長5.2%,其中,5月份全國全社會用電量7222億千瓦時,同比增長7.4%。入夏以來,南方電網(wǎng)最高負(fù)荷達(dá)2.22億千瓦,接近歷史最高,5月廣東、廣西、云南、貴州、海南等南方五省區(qū)用電負(fù)荷分別多次創(chuàng)新歷史新高。1.2虛擬電廠聚合管理與優(yōu)化分布式資源,貢獻(xiàn)電網(wǎng)“靈活調(diào)節(jié)”價值虛擬電廠應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)、控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信技術(shù),將分布式電源、儲能、與可調(diào)負(fù)荷等分布式資源進(jìn)行聚合管理與優(yōu)化,并作為一個特殊電廠參與電網(wǎng)運(yùn)行,并成為電力市場的運(yùn)營實(shí)體。在“雙碳”政策目標(biāo)及新型電力系統(tǒng)的背景下,虛擬電廠將成為我國解決能源變革問題的重要手段,其最重要在于貢獻(xiàn)出靈活調(diào)節(jié)的價值。負(fù)荷側(cè)靈活資源可發(fā)揮多樣作用,能大大激發(fā)市場活力,亟需喚醒。負(fù)荷側(cè)資源具備“用電行為可引導(dǎo),聚合調(diào)控潛力大,提供服務(wù)多樣化,電價收益有預(yù)期”的特性,因此亟需喚醒海量負(fù)荷側(cè)資源,促進(jìn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動。針對負(fù)荷響應(yīng)時間、可持續(xù)時間、響應(yīng)不確定性差異化特征,對負(fù)荷按照響應(yīng)時間聚合建模,按照響應(yīng)時間級別分為七級,滿足電網(wǎng)不同運(yùn)行場景調(diào)控需求。1.3在多種電網(wǎng)系統(tǒng)靈活性提升手段中,虛擬電廠性價比較高可分別從供給側(cè)、需求側(cè)、電網(wǎng)側(cè)提升系統(tǒng)靈活性。新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動性、間歇性特征,系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)能力是影響新能源發(fā)展與消納的關(guān)鍵,迫切需要完善相關(guān)政策機(jī)制、整合各類調(diào)節(jié)資源,為更大規(guī)模新能源發(fā)展創(chuàng)造條件。1)電源側(cè):主要包括靈活調(diào)節(jié)煤電、抽水蓄能、水電擴(kuò)機(jī)、調(diào)峰氣電、新型儲能等,目前全國靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比約17%。2)需求側(cè):電力需求響應(yīng)速度可達(dá)到秒級,調(diào)節(jié)能力優(yōu)異,發(fā)展前景廣闊。3)電網(wǎng)側(cè):作為資源優(yōu)化配置的支撐平臺,是提升新型電力系統(tǒng)靈活性的重要補(bǔ)充。虛擬電廠建設(shè)成本低,調(diào)節(jié)潛力巨大。根據(jù)國家電網(wǎng)的測算,如果通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的削峰填谷,滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元,而通過虛擬電廠實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)僅需投資500億到600億元,即火電廠成本的1/8到1/7,其性價比優(yōu)勢遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的冗余系統(tǒng)建設(shè)方案。二、國內(nèi)研發(fā)應(yīng)用和商業(yè)模式已起步,持續(xù)加速市場化、自主調(diào)度化轉(zhuǎn)型2.1虛擬電廠兩大核心作用:增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力、提供新盈利模式1)對電網(wǎng):雙碳背景下,風(fēng)光裝機(jī)與發(fā)電量逐年攀升,出力曲線進(jìn)一步拉大峰谷差,間歇性與波動性容易造成短時供需不平衡,負(fù)電價與實(shí)時電價波動會降低收益與增加風(fēng)險,虛擬電廠可一定程度為電網(wǎng)調(diào)節(jié)提供空間,保障新型電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲”的互動運(yùn)行。2)對用戶:需求側(cè)響應(yīng)結(jié)合輔助服務(wù)市場、電能量市場交易可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)可調(diào)節(jié)資源共享互濟(jì),為虛擬電廠市場化運(yùn)行提供條件。虛擬電廠(國內(nèi)目前以可調(diào)負(fù)荷側(cè)資源為主)參與到市場的三條路徑,包括電力需求響應(yīng)(營銷牽頭)、電力輔助服務(wù)市場(調(diào)度、交易牽頭)、電能/輔助服務(wù)現(xiàn)貨市場(調(diào)度牽頭),三條路徑市場化價格依次遞增,最終的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)均為能夠參與到統(tǒng)一的電力市場中。虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈由上游能源資產(chǎn)、中游運(yùn)營平臺和下游虛擬電廠需求方組成。1)上游能源資產(chǎn):可調(diào)負(fù)荷、分布式電源和儲能設(shè)備??煽刎?fù)荷重點(diǎn)是工業(yè)、商業(yè)和公共建筑、居民等,不同應(yīng)用場景負(fù)荷可調(diào)潛力差異較大,商業(yè)和公共建筑可調(diào)負(fù)荷主要是空調(diào)、照明、動力等,相對容易管理;居民可調(diào)負(fù)荷分布散、單點(diǎn)容量小、聚合難度較大。分布式電源指的是小型分布式光伏、風(fēng)電等機(jī)組;儲能包括化學(xué)儲能等。2)中游虛擬電廠運(yùn)營平臺:包括資源聚合商與技術(shù)服務(wù)。資源聚合商主要依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來自各層面的數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)虛擬電廠協(xié)調(diào)控制,是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。技術(shù)服務(wù)商則重點(diǎn)聚焦虛擬電廠軟件平臺建設(shè),為資源聚合商提供技術(shù)服務(wù)。3)下游電力需求方:公共事業(yè)企業(yè)(電網(wǎng)公司)、能源零售商(售電公司)及一切參與電力市場化交易的主體,實(shí)現(xiàn)電力交易、調(diào)峰調(diào)頻和需求側(cè)響應(yīng)的參與并獲取收益。2.2國內(nèi)研發(fā)應(yīng)用和商業(yè)模式處于起步階段,正向市場型、跨區(qū)域自主調(diào)度型轉(zhuǎn)變虛擬電廠發(fā)展主要分為三個階段:邀約型階段——市場型階段——跨區(qū)域自主調(diào)度型:1)邀約型階段:主要由政府部門或調(diào)度部門牽頭組織,各個聚合商參與,共同完成邀約、響應(yīng)和激勵流程,主要通過需求響應(yīng)資金池推動,我國主要仍處于此階段。2)市場型階段:在電能量現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場建成后,虛擬電廠聚合類似于實(shí)體電廠的模式,分別可以參與這些市場獲得受益。3)跨空間自主調(diào)度型階段:隨著聚合種類越來越多,數(shù)量越來越大、空間越來越廣,其中既包含可調(diào)負(fù)荷、儲能和分布式能源等基礎(chǔ)資源,也包含由這些資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。我國虛擬電廠正由邀約模式向市場化交易模式轉(zhuǎn)型,“十四五”期間多地開展相關(guān)試點(diǎn)。在市場化交易模式下,虛擬電廠聚合商將以類似于實(shí)體電廠的模式,在分別參與電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場等細(xì)分市場的運(yùn)行當(dāng)中并獲得相應(yīng)收益?!笆濉?、“十四五”期間,我國江蘇、上海、浙江、廣東等地開展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點(diǎn),2015-2019年以邀約型階段起步,2020年后正逐步實(shí)現(xiàn)向市場型階段跨越。國內(nèi)多地試點(diǎn)項(xiàng)目商業(yè)模式仍處于起步階段,未來發(fā)展重點(diǎn)是:可觀、可控、可閉環(huán)。南網(wǎng)深圳:負(fù)荷資源超過500MW,分布式光伏約300MW,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷緊急控制、需求側(cè)響應(yīng),尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)時調(diào)度閉環(huán)控制。冀北項(xiàng)目:聚合蓄熱式電采暖、智能樓宇、商業(yè)負(fù)荷。用戶可通過智能管控平臺以外網(wǎng)方式與電力公司進(jìn)行信息交互,目前共16萬千瓦負(fù)荷可以參與調(diào)節(jié),主要以邀約響應(yīng)的形式參與市場。國網(wǎng)寧波供電公司:將杭州灣地區(qū)工業(yè)企業(yè)、商業(yè)寫字樓、電動汽車、數(shù)據(jù)中心、光伏、儲能電站在內(nèi)的19家電力用戶的發(fā)電能力、用電負(fù)荷,可調(diào)能力4.8萬千瓦,主要參與省級電力需求側(cè)響應(yīng),第三方輔助服務(wù)市場。2.3國內(nèi)相關(guān)政策從2021年后密集出臺,虛擬電廠發(fā)展得到有力保障支持政策頻頻出臺,虛擬電廠發(fā)展得到有力保障。2021年以來我國不斷發(fā)布支持虛擬電廠建設(shè)各項(xiàng)政策,2023年5月,國家發(fā)改委發(fā)布《電力需求側(cè)管理辦法(征求意見稿)》和《電力負(fù)荷管理辦法(征求意見稿)》,提出“建立和完善需求側(cè)資源與電力運(yùn)行調(diào)節(jié)的銜接機(jī)制,逐步將需求側(cè)資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡,提高電力系統(tǒng)的靈活性”、“重點(diǎn)推進(jìn)新型儲能、虛擬電廠、車網(wǎng)互動、微電網(wǎng)等技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用”。到2025年,各省需求響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%—5%,其中年度最大用電負(fù)荷峰谷差率超過40%的省份達(dá)到5%或以上。到2030年,形成規(guī)?;膶?shí)時需求響應(yīng)能力,結(jié)合輔助服務(wù)市場、電能量市場交易可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)可調(diào)節(jié)資源共享互濟(jì)。2023年2月,《虛擬電廠管理規(guī)范》《虛擬電廠資源配置與評估技術(shù)規(guī)范》兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)獲批立項(xiàng),這意味著我國虛擬電廠建設(shè)將有國家統(tǒng)一管理規(guī)范。此工作由全國電力需求側(cè)管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會,分別由國網(wǎng)浙江電力和國網(wǎng)上海電力牽頭,國調(diào)中心、南網(wǎng)總調(diào)及部分行業(yè)領(lǐng)先單位共同參與編制。其中,《虛擬電廠資源配置與評估技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了虛擬電廠接入電力系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)遵循的一般原則和技術(shù)管理要求,包括電網(wǎng)運(yùn)行對虛擬電廠申請并網(wǎng)程序和條件、虛擬電廠并網(wǎng)與接入、虛擬電廠調(diào)度運(yùn)行、虛擬電廠運(yùn)行安全規(guī)定等,適用于通過110kV及以下電壓等級接入電網(wǎng)的虛擬電廠。2.4成熟完備的電力市場是虛擬電廠長期發(fā)展的必要土壤我國電力市場改革持續(xù)深入開展,頂層設(shè)計(jì)逐漸完善。從2015年國務(wù)院印發(fā)9號文標(biāo)志著本輪電力體制改革正式執(zhí)行,到2016年底發(fā)改委印發(fā)《電力中長期交易基本規(guī)則》,再到2021年《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一電力市場的指導(dǎo)意見印發(fā)》、《關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價市場化改革的通知》、2022年《關(guān)于加快建設(shè)全國統(tǒng)一大市場的意見》,電力市場改革持續(xù)快速、深入開展。目前,我國電力市場己初步形成了全市場體系結(jié)構(gòu):在空間范圍上覆蓋省間(跨越省級電網(wǎng)的交易)、省內(nèi)(電力用戶、售電公司與發(fā)電企業(yè)通過交易平臺開展的交易);在時間周期上覆蓋多年、年度、月度、月內(nèi)的中長期交易,及日前、日內(nèi)、現(xiàn)貨交易;在交易標(biāo)的上覆蓋電能量、輔助服務(wù)、合同電能(包括轉(zhuǎn)讓、回購、置換交易),可再生能源消納權(quán)重等交易品種的全市場體系結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)貨市場交易:省間市場定位于資源配置型市場,要按照國家能源戰(zhàn)略做好能源資源在全國范圍內(nèi)的優(yōu)化配置;省級市場定位于電力平衡型市場,主要滿足省內(nèi)平衡調(diào)劑需要。在發(fā)改委、能源局組織下,第一批8個現(xiàn)貨試點(diǎn)省正式啟動試運(yùn)行,第二批6家試點(diǎn)已開展現(xiàn)貨模擬試運(yùn)行。其中第一批現(xiàn)貨試點(diǎn)單位山東、山西、福建、甘肅、四川已實(shí)現(xiàn)常態(tài)化長周期運(yùn)行,第二批6家現(xiàn)貨試點(diǎn)單位均開展了現(xiàn)貨市場試運(yùn)行。其中,湖北、江蘇、安徽開展了短周期結(jié)算試運(yùn)行;遼寧、河南、上海開展了調(diào)電試運(yùn)行。雙碳目標(biāo)下電力市場未來發(fā)展趨勢:1)目標(biāo)多維化:由以往提高電力行業(yè)運(yùn)行效率的單一目標(biāo),向“保安全、促轉(zhuǎn)型、提效率”的多元目標(biāo)轉(zhuǎn)變;2)價值多元化:由電能量價值為主,逐步向電能量價值、可靠性價值、靈活性價值以及綠色環(huán)境價值等多維價值體系轉(zhuǎn)變;3)中長期電力市場連續(xù)運(yùn)營:更好適應(yīng)電力供需時段性變化頻繁和新能源發(fā)電波動性、隨機(jī)性特點(diǎn);4)現(xiàn)貨電力市場全面覆蓋:完善現(xiàn)貨交易限價、報價機(jī)制,形成更加合理的現(xiàn)貨價格;5)新能源高比例參與:引導(dǎo)各類靈活資源主動系統(tǒng)調(diào)節(jié)并獲得合理收益,促進(jìn)“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同互動;6)容量補(bǔ)償機(jī)制持續(xù)完善:引導(dǎo)清潔高效火電機(jī)組投資、保障系統(tǒng)發(fā)電能力充裕;7)持續(xù)推動需求側(cè)參與電力市場,促進(jìn)源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展。三、國內(nèi)試點(diǎn)示范項(xiàng)目:深圳、冀北電廠成功經(jīng)驗(yàn)具備可復(fù)制性3.1深圳試點(diǎn):虛擬電廠建設(shè)需求強(qiáng)烈,設(shè)立國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心深圳虛擬電廠建設(shè)需求強(qiáng)烈:受外電和清潔能源比重大,負(fù)荷密度巨大、負(fù)荷資源豐富:深圳受外電、清潔能源比重大,并全力落實(shí)國家西電東送戰(zhàn)略。西電東送2回直流(興安、新東)800萬千瓦落點(diǎn)深圳,減排CO?5000萬噸/年。2022年深圳非化石能源電量占比超過58%,實(shí)現(xiàn)本地清潔能源全額消納、處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。深圳電網(wǎng)屬于典型的城市電網(wǎng),負(fù)荷密度高度集中、2022年全市負(fù)荷密度為1.07萬千瓦/平方公里,全國第一,是全國負(fù)荷密度最高的城市電網(wǎng)。負(fù)荷呈現(xiàn)夏季“一谷雙峰”、冬季“一谷三峰”的局面,負(fù)荷峰谷差明顯,尖峰負(fù)荷短。深圳以電車為代表的新型負(fù)荷爆發(fā)式增長,負(fù)荷側(cè)可調(diào)資源豐富。根據(jù)深圳市供電局?jǐn)?shù)據(jù),截至2023年1月,深圳市新能源汽車保有量已達(dá)76萬輛,預(yù)計(jì)2025年將突破130萬輛,動力電池儲能潛力將達(dá)5000萬千瓦時,充電樁保有量達(dá)57萬支。深圳建成了國內(nèi)首家網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營管理云平臺,實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源實(shí)時可觀、可測、可控、可調(diào),實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源規(guī)模化接入、有序充電、輔助調(diào)頻、削峰填谷等,打造“源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)互動”新模式,為能源的有序流動、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),促進(jìn)數(shù)字世界和物理電網(wǎng)的有機(jī)融合。2022年8月虛擬電廠正式掛牌,2022年12月22日供電局正式成立虛擬電廠管理中心成立實(shí)體機(jī)構(gòu),掛靠在電力調(diào)度控制中心下獨(dú)立運(yùn)作。已接入分布式儲能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類型負(fù)荷聚合商14家,接入容量達(dá)87萬千瓦,預(yù)計(jì)到2025年,將建成具備100萬千瓦級可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠,逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。3.2冀北試點(diǎn):全國首個虛擬電廠市場化運(yùn)營的示范項(xiàng)目,整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平冀北電廠構(gòu)建了“1(虛擬電廠智能管控平臺)+n(運(yùn)營商/聚合商)+x(用戶)”體系。在全國首次實(shí)現(xiàn)了調(diào)度資源納入調(diào)度閉環(huán)運(yùn)行,并且在全國首次建立了調(diào)節(jié)資源參與的市場機(jī)制與商業(yè)模式。冀北電廠突破了依賴補(bǔ)貼的傳統(tǒng)需求響應(yīng),確立了新型調(diào)節(jié)主體在調(diào)峰輔助服務(wù)市場中的可持續(xù)、商業(yè)化運(yùn)營模式;突破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中,由“源”側(cè)提供系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的模式,拓展了電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的手段、增強(qiáng)了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。冀北虛擬電廠可提供實(shí)時、柔性、連續(xù)的能量調(diào)節(jié),增強(qiáng)了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,參與調(diào)峰輔助服務(wù),有效促進(jìn)京津唐電網(wǎng)在低谷時段的新能源消納。目前平臺上有3家運(yùn)營商(冀北綜合能源、恒實(shí)科技、國電投中央研究院),聚合了35家用戶、接入蓄熱式電鍋爐、智慧樓宇、可調(diào)節(jié)工商業(yè)等11類可調(diào)資源,擁有156個可調(diào)節(jié)資源,總?cè)萘?5.8萬千瓦,最大調(diào)節(jié)電力調(diào)節(jié)能力20.4萬千瓦。冀北虛擬電廠主導(dǎo)發(fā)布了虛擬電廠領(lǐng)域首個IEC國際標(biāo)準(zhǔn),參與了編制首個IEC白皮書。建立了虛擬電廠核心技術(shù)體系,整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平,同時獲得了日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎、國網(wǎng)公司科技進(jìn)步一等獎、中國能源研究會能源創(chuàng)新獎一等獎、中電聯(lián)電力科技創(chuàng)新獎一等獎等省部級及以上獎勵9項(xiàng)。四、他山之石:海外澳洲、德國虛擬電廠起步早,極具借鑒意義海外虛擬電廠起步早于國內(nèi)月10年,機(jī)制較成熟,商業(yè)模式相對清晰,部分已進(jìn)入成熟的商業(yè)運(yùn)營階段。美國、澳大利亞、歐洲(英國、法國、德國)、日本等地區(qū)已開展項(xiàng)目。海外虛擬電廠參與電力市場交易,容量和交易規(guī)模較大,主要分為用戶側(cè)、發(fā)電側(cè)、混合模式三種。1)用戶側(cè)模式:在電力市場發(fā)展早期,虛擬電廠以可自主響應(yīng)的可控負(fù)荷為主進(jìn)行響應(yīng)。挖掘社區(qū)、工商業(yè)用戶側(cè)能源的聚合調(diào)節(jié)潛力,參與響應(yīng)系統(tǒng)調(diào)度指令。2)發(fā)電側(cè)模式:在分布式能源資源聚合應(yīng)用發(fā)展較為成熟階段,電力市場業(yè)已建成或部分建成,虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式,參與電力交易和服務(wù)以獲得收益。3)混合模式:在分布式能源資源聚合應(yīng)用發(fā)展成熟階段,通聚合發(fā)電側(cè)資源以及用戶側(cè)的分布式能源,虛擬電廠可以解決發(fā)電、售電業(yè)務(wù)的整合增效問題,在成熟電力市場環(huán)境下長期商業(yè)運(yùn)營。國外對虛擬電廠的相關(guān)政策始于21世紀(jì)初歐盟七國的VFCPP項(xiàng)目,相關(guān)政策出臺密集。美國探索:美國在2010年《需求響應(yīng)國家行動計(jì)劃》將需求側(cè)響應(yīng)上升到國家層面。ConEdison公司和GreenMountainPower公司開展探索與項(xiàng)目搭建。德國探索:2012年,Statkracft公司在德國建立了第一個商業(yè)虛擬發(fā)電廠,此后虛擬電廠開始了大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用,正式開始探索虛擬電廠平臺的搭建。4.1澳大利亞:以儲能為主體的項(xiàng)目占比最高、售電公司為主要參與方澳洲以儲能為主體的項(xiàng)目占比最高、售電公司為主要參與方。澳大利亞虛擬電廠發(fā)展較成熟的原因:1)地廣人稀,能源結(jié)構(gòu)高度分散,分布式電源資源、儲能資源豐富;2)人口密度較低,因此電網(wǎng)建設(shè)成本相對較高;3)澳洲電力市場改革實(shí)行早,電力市場成熟度高。根據(jù)RMI數(shù)據(jù),截止2022年底,澳洲共有61個虛擬電廠項(xiàng)目:1)以技術(shù)類型區(qū)分:以儲能為主體的項(xiàng)目占比最高(39個),且每個項(xiàng)目中均使同一儲能品牌,其次是需求側(cè)響應(yīng)類型的項(xiàng)目(12個);2)以運(yùn)營方身份區(qū)分:售電公司為主要參與方(33家)(售電公司手里有客戶資源、并且非常貼近市場),其次是電網(wǎng)公司主導(dǎo)(15家)。61個項(xiàng)目中:參與批發(fā)市場的有41個(根據(jù)價格信號去調(diào)節(jié)自己的生產(chǎn)和消費(fèi)行為),給電網(wǎng)提供服務(wù)的有32個(提供容量、提供需求側(cè)響應(yīng)等),參與輔助服務(wù)市場的有17個(有功和無功平衡功率等)。特斯拉在澳大利亞的虛擬電廠項(xiàng)目于2017年啟動,并在南澳大利亞州進(jìn)行了試點(diǎn)。該試點(diǎn)項(xiàng)目取得了成功,隨后特斯拉將VPP擴(kuò)建至澳大利亞其他州,包括新南威爾士州、維多利亞州和昆士蘭州。近日,特斯拉啟動了其在南澳大利亞州虛擬電廠項(xiàng)目的第4階段。第1階段(100套系統(tǒng)):包括100套太陽能和特斯拉Powerwall家用電池系統(tǒng)。第2階段(1000套系統(tǒng)):擴(kuò)建至1000個系統(tǒng),由澳大利亞可再生能源機(jī)構(gòu)(ARENA)和南澳大利亞政府資助,為電網(wǎng)提供能源和應(yīng)急頻率控制輔助服務(wù)(FCAS)。第3階段(3000套系統(tǒng)+1000套系統(tǒng)):在之前安裝的1100套系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,再為南澳家庭安裝3000套,在南澳私人住宅中安裝1000套家用電池系統(tǒng);第4階段(3000套系統(tǒng)):為多達(dá)3000個低收入家庭安裝powerwall家用電池系統(tǒng)。截至2023年3月,特斯拉在澳大利亞的VPP有超過1萬戶家庭參與,幫助減少了超過100MW的高峰需求,并為參與家庭平均每年節(jié)省了200美元的電費(fèi)。4.2德國:分布式可再生能源傾向于交由虛擬電廠運(yùn)營德國虛擬電廠相對成熟,基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行,分布式光伏項(xiàng)目傾向選擇交由其運(yùn)營。主要由于政府頒布了《電力市場及規(guī)則》、《電網(wǎng)加速擴(kuò)建法》、《聚合商相關(guān)法規(guī)》等相關(guān)政策,規(guī)定虛擬電廠可用其資源池中聚合的各種分布式能源資源、可中斷負(fù)荷既可以參與電力平衡市場、也可以參與輸電系統(tǒng)運(yùn)營商的招標(biāo)。其中《電網(wǎng)加速擴(kuò)建法》降低了參與在調(diào)度的最低門檻,從10MW降低到100KW,引入調(diào)度管理商這一新的市場角色;《可再生能源法》也規(guī)定了所有100KW以上可再生能源發(fā)電項(xiàng)目必須參與電力市場交易銷售。德國NextKraftwerke是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營商,截至2022年各類分散式能源單元超過13000個,總?cè)萘砍^11GW,具有虛擬電廠運(yùn)營商、能源交易商多重身份,能夠提供涵蓋數(shù)據(jù)采集、電力交易、電力銷售、用戶結(jié)算等全產(chǎn)業(yè)鏈條能源服務(wù),因而獲得了海量的響應(yīng)資源。其盈利模式:1)1.將風(fēng)電、光伏等零或低邊際成本的發(fā)電資源參與中長期、現(xiàn)貨等電力市場交易;2)利用每15min一次,每天96次的電力市場價格波動,虛擬電廠調(diào)節(jié)分布式電源出力、需求響應(yīng)實(shí)現(xiàn)低谷用電、高峰售電,獲取最大利潤;3)利用微燃機(jī)、生物質(zhì)發(fā)電等啟動速度快、出力靈活的特點(diǎn),參與電網(wǎng)的輔助服務(wù),獲取收益。五、2025年整體容量預(yù)計(jì)突破800億,包含軟件平臺、硬件、和運(yùn)營聚合我們對國內(nèi)虛擬電廠發(fā)展演繹的判斷:①前期軟件平臺需求量爆發(fā)——②催生終端硬件設(shè)備改造和替換升級周期——③聚合商長期運(yùn)營持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定收入——④各類業(yè)務(wù)深度融合,例如一個大型虛擬電廠聚合商可具備多重身份——⑤價值量最終回歸到軟件上(具備形成最優(yōu)策略、賺取超額收益的算法和模型)。5.1虛擬電廠業(yè)務(wù)包括軟件平臺、硬件、運(yùn)營聚合,毛利率依次遞減、市場容量依次遞增我們把虛擬電廠業(yè)務(wù)大致劃分為三類:軟件平臺類、硬件類、運(yùn)營聚合類。其中軟件平臺涉及到:①本地控制、②聚合平臺、③價值預(yù)測優(yōu)化、④市場&電網(wǎng)交互四大模塊;硬件包括①終端采集設(shè)備(智能電表等)、②負(fù)荷控制終端、③網(wǎng)關(guān)和通信三種。根據(jù)BloombergNEF、RMI數(shù)據(jù),在盈利能力方面,我們判斷在虛擬電廠三種業(yè)務(wù)中,軟件提供商的產(chǎn)品毛利率最高,其次是硬件設(shè)備類、再其次是資源運(yùn)營聚合類。但在長期市場容量方面,雖然涉及資源運(yùn)營和聚合的業(yè)務(wù)利潤較薄,但是規(guī)模增速未來有望超過軟件平臺和硬件設(shè)備類業(yè)務(wù)。5.2空間測算:2025年虛擬電廠建設(shè)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到800億(一)“自上而下”測算:預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠投資規(guī)模達(dá)到800億元,運(yùn)營市場(需求側(cè)響應(yīng))規(guī)模達(dá)到50億元。虛擬電廠建設(shè)投資:據(jù)中電聯(lián)預(yù)計(jì),2025年我國全社會用電量將達(dá)9.5萬億千瓦時,而最大負(fù)荷將達(dá)到16億千瓦,按5%可調(diào)節(jié)能力、投資成本1000元/千瓦計(jì)算,預(yù)計(jì)到2025年,虛擬電廠投資規(guī)模有望達(dá)到800億元。虛擬電廠運(yùn)營:參考目前峰值負(fù)荷時長水平,我們預(yù)計(jì)2025峰值負(fù)荷將達(dá)到50小時,對應(yīng)2025年電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)電量40億千瓦時。目前我國虛擬電廠處于發(fā)展初期,度電補(bǔ)償較高以刺激時長,參考《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》0-5元/千瓦時的削峰響應(yīng)補(bǔ)貼,預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營后,補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為2.5元/千瓦時。假設(shè)分成比例為50%,則預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠運(yùn)營市場規(guī)模將達(dá)到50億元。(僅按照補(bǔ)貼測算)(二)“自下而上”測算(僅計(jì)算投資規(guī)模):預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠軟件和硬件投資規(guī)模分別突破200億元、600億元軟件平臺:我們假設(shè)一套虛擬電廠軟件平臺價值量為800萬元,預(yù)計(jì)2025年市場上約有2500家愿意參加的售電/電網(wǎng)/能源公司(以公司為單位),市場容量預(yù)計(jì)突破200億元。硬件設(shè)備:我們假設(shè)平均每套設(shè)備(終端采集設(shè)備、負(fù)荷控制終端、網(wǎng)關(guān)和通信)價值量為1萬元,預(yù)計(jì)2025年每個省份或地區(qū)有5-10萬大型的工商業(yè)客戶,以平均每個工商業(yè)客戶配套5套設(shè)備,國內(nèi)市場容量預(yù)計(jì)超過600億元。六、重點(diǎn)公司分析6.1國能日新功率預(yù)測基本盤牢固,電力交易、儲能、虛擬電廠齊頭并進(jìn)。公司以發(fā)電功率預(yù)測產(chǎn)品為基,衍生出并網(wǎng)智能控制系統(tǒng)、電網(wǎng)新能源管理系統(tǒng),近兩年以電力交易、儲能EMS、虛擬電廠相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品為延伸,實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”各環(huán)節(jié)覆蓋。發(fā)電功率預(yù)測業(yè)務(wù)基本盤穩(wěn)健,三大核心優(yōu)勢驅(qū)動市占率提升。公司風(fēng)光發(fā)電具有波動性和間歇性,新能源大規(guī)模集中并網(wǎng)后,功率預(yù)測正是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)營的關(guān)鍵。2022年公司功率預(yù)測服務(wù)電站數(shù)量達(dá)2958家,同增599家,其中替代友商276家,三大優(yōu)勢驅(qū)動市占率提升:①研發(fā)優(yōu)勢塑造強(qiáng)勢產(chǎn)品力;②運(yùn)維團(tuán)隊(duì)覆蓋廣泛、快速響應(yīng)需求;③快速的產(chǎn)品迭代能力,緊跟電網(wǎng)政策。電力市場交易、儲能、虛擬電廠市場廣闊,新業(yè)務(wù)齊頭并進(jìn)。1)公司電力交易輔助決策支持平臺目前已覆蓋多個省份;2)公司儲能EMS產(chǎn)品內(nèi)置“儲能+電力交易”智慧組合策略,現(xiàn)已全面適配發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè);3)公司已設(shè)立控股子公司國能日新智慧能源(江蘇)有限公司重點(diǎn)拓展虛擬電廠運(yùn)營業(yè)務(wù)。6.2國網(wǎng)信通公司主要業(yè)務(wù)涵蓋云網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、企業(yè)數(shù)字化、電力數(shù)字化三大板塊,以“數(shù)字底座+能源底座”為核心定位,專注于提供“云網(wǎng)融合”運(yùn)營一體化服務(wù)。虛擬電廠是電力數(shù)字化板塊下的覆蓋領(lǐng)域,公司在虛擬電廠的用戶用能數(shù)據(jù)分析、電力資源協(xié)調(diào)分配等方面有技術(shù)積累,參與了虛擬電廠相關(guān)示范工程建設(shè),打造覆蓋源網(wǎng)荷儲充一體化運(yùn)行虛擬電
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