2.3 智能化應用 3—虛擬電廠需求端響應&多負荷管理
發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)需求推動儲能快速發(fā)展。 1)發(fā)電側(cè)：儲能主要應用于電源調(diào) 頻輔助服務、備用電源、平滑出力波動的場景，通過配置儲能設備可以實現(xiàn)可再生能源發(fā)電 的削峰填谷，將風光發(fā)電高峰時段的電量儲存后轉(zhuǎn)移到用電高峰釋放，從而減少棄風棄光率， 另一方面，儲能系統(tǒng)可以對隨機性、間歇性和波動性的可再生能源發(fā)電出力進行平滑控制， 從源頭降低波動性，滿足可再生能源并網(wǎng)要求。2)電網(wǎng)側(cè)：儲能通過參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、 緩解輸電設備擁堵、提升電能質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。3)用戶側(cè)：電力用戶通過配 置儲能，聚合可中斷負荷，協(xié)同分布式發(fā)電參與需求響應推動新能源消納;利用峰谷價差， 降低用電成本;以“儲能+微電網(wǎng)”形式可保證用戶側(cè)用電的穩(wěn)定性。儲能裝置通過虛擬電 廠實現(xiàn)能源聚合，儲能技術(shù)為虛擬電廠發(fā)展提供重要基礎(chǔ)。
虛擬電廠(VPP)本質(zhì)是通過通信網(wǎng)絡技術(shù)，將儲能、分布式能源(發(fā)電)和可控負荷 (用電)三大要素進行聚合，形成為需求側(cè)響應的“虛擬集中式電廠”。虛擬電廠通過先進 信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)三大要素的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，形成一個虛擬的電廠來做統(tǒng)一 的管理和調(diào)度，參與電力市場和電網(wǎng)運行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。
虛擬電廠具有需求側(cè)響應、多負荷管理等多種功能，可應對發(fā)電系統(tǒng)多樣化困難。虛擬 電廠可以應對發(fā)電系統(tǒng)不穩(wěn)定性(風光隨機性和間歇性對能源系統(tǒng)平衡造成挑戰(zhàn))、電力需 求沖擊(大量電動汽車隨機接入，對能源系統(tǒng)造成沖擊)、調(diào)控難度大(分布式能源增多， 導致動態(tài)調(diào)度與控制難度提升)和用戶需求日益提升等多種困難。
上游基礎(chǔ)資源、中游系統(tǒng)平臺、下游電力需求構(gòu)成虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈。1)上游基礎(chǔ)資源 主要包括可調(diào)負荷、分布式能源和儲能設備，可調(diào)負荷按應用可分為工商業(yè)和居民，其中工 商業(yè)可調(diào)負荷包括空調(diào)、照明等，居民負荷由于分散化且單點容量小，導致聚合難度高;分 布式能源主要是用戶附近配置的發(fā)電裝置;儲能設備可分為機械儲能、電化學儲能、空氣儲 能等多種形式。2)中游能源聚合商依托互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)，對各層數(shù)據(jù)信息進行整合、 優(yōu)化、調(diào)度和決策，從而增強虛擬電廠協(xié)調(diào)控制能力。3)下游電力需求方由電網(wǎng)公司、售 電公司和大客戶構(gòu)成，其中電網(wǎng)公司作為電力系統(tǒng)運營商，是電力市場的重要買方。虛擬電 廠連通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，使得發(fā)電企業(yè)、電力公司、電力用戶三方受益，發(fā)電企業(yè)實現(xiàn)存量機 組利用效率的提升，電力公司提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行水平，同時虛擬電廠為用戶帶來便捷手 段參與市場交易，實現(xiàn)利益最大化。
我國虛擬電廠目前主要商業(yè)模式是獲取補貼分成，未來有望通過參與電力交易獲益。我 國目前虛擬電廠多為邀約型，通過政府機構(gòu)或電力調(diào)度機構(gòu)發(fā)出邀請信號，由負荷聚合商、 虛擬電廠組織資源進行削峰填谷等需求響應，并以此獲取補貼分成。此外，在具有電力現(xiàn)貨 市場試點的省份，虛擬電廠可通過參與市場交易獲取收益分成。
商業(yè)模式 1：以需求響應、削峰填谷獲取補貼分成(當下主流)
虛擬電廠相較傳統(tǒng)的火電削峰填谷具環(huán)保及經(jīng)濟性的優(yōu)勢。根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火 電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足 5%的峰值負荷需要投資 4000 億，而通過虛擬電廠，在 建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)投資僅需 500-600 億元，隨著虛擬電廠技術(shù)發(fā)展，虛擬電廠有望成 為削峰填谷重要手段。
商業(yè)模式 2：參與電力交易獲取盈利分成(未來可行方向)
發(fā)電側(cè)能源聚合參與現(xiàn)貨市場交易，依托調(diào)度靈活性獲得收益。虛擬電廠參與電力市場 交易種類主要包括中長期市場和現(xiàn)貨市場兩種，虛擬電廠可單獨參與單級市場交易，通過市 場價格與內(nèi)部成本之間的價差獲得收益?；谔摂M電廠的靈活的特性，可參與聯(lián)合市場進行 交易，結(jié)合虛擬電廠內(nèi)部單元出力特性，通過預測市場價格與負荷量，進行產(chǎn)品組合交易。結(jié)合我國目前電力市場改革狀況，由于現(xiàn)貨市場目前僅在試點中進行試運營，隨著電力市場 化改革的推進，虛擬電廠參與電力市場交易規(guī)模有望進一步加大。
虛擬電廠案例：國電投虛擬電廠——需求響應、輔助服務與電力現(xiàn)貨相結(jié)合。國家電投 集團上海發(fā)電設備成套設計研究院牽頭研發(fā)的虛擬電廠平臺實現(xiàn)了“虛擬電廠+電力需求響 應”、“虛擬電廠+電力輔助服務”和“虛擬電廠+電力現(xiàn)貨”3 項基礎(chǔ)功能試驗，并步入商業(yè) 化運營。國家電投江蘇綜合能源公司于 2022 年 2 月完成與江蘇省電力需求側(cè)管理平臺數(shù)據(jù) 接入試驗，其日運行負荷達 700MW，最大可調(diào)容量 300MW，平臺整合了多類型用電大客戶， 并完成了交易管理、負荷規(guī)劃、調(diào)度監(jiān)盤等關(guān)鍵應用，具備了參加江蘇需求響應和輔助服務 的能力，通過虛擬電廠充分激發(fā)和釋放用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力，不但能為電網(wǎng)供需平衡做出貢 獻，還能提高售電公司的市場營銷競爭力。深圳能源虛擬電廠于 2022 年 6 月投運，公司通 過預測電力現(xiàn)貨市場價格，通過調(diào)節(jié)用戶可控負荷將用戶負荷從現(xiàn)貨高價調(diào)整至現(xiàn)貨低價時 段，實現(xiàn)售電公司電力現(xiàn)貨盈利的提升，實現(xiàn)平均度電收益 0.274 元。
2.4 智能化應用 4—輔助電力交易決策
全國統(tǒng)一電力市場體系加速構(gòu)建，售電側(cè)市場逐步放開。2022 年 11 月，國家能源局在 《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則(征求意見稿)》中明確要求，按照統(tǒng)一市場、協(xié)同運行的框架， 構(gòu)建省間、省/區(qū)域現(xiàn)貨市場，建立健全日前、日內(nèi)、實時市場。然而電力現(xiàn)貨交易具有價格 波動大、交易頻次高等特點，隨著售電主體數(shù)量、交易規(guī)模、交易品種的增加，極大增加了 交易員的工作量，針對電力交易中的痛點問題，電力交易輔助決策系統(tǒng)可提供實時的、可量 化的數(shù)據(jù)決策支撐。
電力交易輔助決策系統(tǒng)助力發(fā)電企業(yè)提升售電收入。電力交易輔助決策系統(tǒng)作為信息化 的現(xiàn)貨交易輔助工具，可結(jié)合市場行情預測、自身發(fā)電能力分析等，提供多種目標的現(xiàn)貨及 中長期交易決策方案，形成可行的交易策略庫，并通過對交易合同、市場占有率、收益組成 等數(shù)據(jù)的分析，為交易員提供實時的、可量化的數(shù)據(jù)決策支撐，發(fā)電企業(yè)可憑借更高精確度、 更全面的數(shù)據(jù)來提升交易能力，從而進一步提升交易收益。
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