相對于傳統(tǒng)電力能源生態(tài)系統(tǒng)，虛擬電廠的能源生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了明顯變化，發(fā)電、輸電、配電、用電界限相互交叉，同時兼具生產者與消費者的角色，根據需求可以改變身份特征。
虛擬電廠是一種通過先進信息通信技術和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)DG、儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等DER的聚合和協(xié)調優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協(xié)調管理系統(tǒng)。
虛擬電廠與電力交易是AI在電力領域的最佳落地場景。虛擬電廠協(xié)調控制技術要聯(lián)通源網荷儲多個環(huán)節(jié)的調整，并要做出對于發(fā)電量、用電量、電價等多個數(shù)據的判斷，AI的接入有望極大的提升分析效率和準度。
相對于傳統(tǒng)電力能源生態(tài)系統(tǒng)，虛擬電廠的能源生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了明顯變化，發(fā)電、輸電、配電、用電界限相互交叉，同時兼具生產者與消費者的角色，根據需求可以改變身份特征。
“聚合”和“通信”是虛擬電廠的核心，與AI匹配性強。建設虛擬電廠可分為兩大關鍵信息化技術：即協(xié)調控制、信息通信技術。其中，協(xié)調控制技術要聯(lián)通源網荷儲多個環(huán)節(jié)的調整，并要做出對于發(fā)電量、用電量、電價等多個數(shù)據的判斷，AI的接入有望極大提升分析效率和準度。另一方面，主要影響B(tài)端用電水平的虛擬電廠對于電網整體穩(wěn)定性影響較小、數(shù)據相比C端更容易授權用于訓練，有望率先接入大模型應用。
電力系統(tǒng)的發(fā)展正經歷清潔化、電氣化和智能化等一系列轉型，需求側資源的潛力和價值亟待挖掘，其作用也正從傳統(tǒng)的削峰填谷，擴展到靈活調節(jié)電力負荷、促進新能源消納等方面。
目前，國內虛擬電廠/需求側響應產業(yè)發(fā)展仍處于相對初級的階段。多位與會專家提出，新型電力系統(tǒng)用戶側需求側資源的發(fā)展已經是必然趨勢，但產業(yè)要發(fā)展，也需要推動電力系統(tǒng)體制機制的變革，同時也要跳出原有的固有思路，從更高維度的視角來看待新型電力系統(tǒng)的建設。
去年年中開始，“虛擬電廠”或“需求側管理”這一概念在國內電力市場再度走高。
區(qū)別于熱電廠、水力發(fā)電設施等常規(guī)電廠，“虛擬電廠”更類似于一個由各個環(huán)節(jié)組成的電力系統(tǒng)“緩沖器”，通過各類通信和監(jiān)測技術，將多地的分布式新能源、儲能設施、用電負荷乃至電力汽車等連接成一個系統(tǒng)，對系統(tǒng)內部的用電情況進行協(xié)調和優(yōu)化，對整體電網系統(tǒng)起到“削峰填谷”的作用。
虛擬電廠熱度走高的背景是電網需求峰谷差逐漸擴大，高峰用電時刻電力供應局部緊張情況不時出現(xiàn)。如果一味通過擴建電廠來滿足尖峰時刻的用電需求，則會在用電低谷期產生巨大浪費，新型電力系統(tǒng)需要挖掘負荷側調節(jié)能力來應對發(fā)、用電實時平衡。此外，風光等可再生能源大規(guī)模裝機并網后，其高波動性和間歇性也為傳統(tǒng)電網帶來消納和穩(wěn)定性等方面的挑戰(zhàn)，同樣帶來了更多的削峰填谷的需求。
2022年7月，全球能源互聯(lián)網發(fā)展合作組織發(fā)布的《中國虛擬電廠發(fā)展前景和商業(yè)模式分析》指出，國內虛擬電廠整體仍處于發(fā)展初期，政策機制仍不健全，具體項目以研究示范為主，且由政府主導、電網實施。
此前有業(yè)內人士指出，當前國內虛擬電廠產業(yè)歷經了數(shù)年的發(fā)展，仍存在用戶側負荷及發(fā)電側資源參與意愿不強、電網側業(yè)務布局和主導發(fā)展力度較弱、監(jiān)管體系和市場機制不完善以及產業(yè)鏈標準規(guī)范和商業(yè)模式不太明朗等問題。而目前虛擬電廠企業(yè)的商業(yè)模式尚不清晰，要想實現(xiàn)盈利也存在較大難度。
根據中研普華研究院《2023-2028年中國智能電網行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預測報告》顯示：
國際上早期在推動需求側管理方面有三種模式，其一是政府主導模式，由政府拿出資金補貼需求響應工作的開展;第二種是電力公司主導模式，由電力公司出資購買需求側相應服務;第三種是第三方管理模式，由社會資本成立服務公司，聚合用戶參與需求響應項目。
我國虛擬電廠項目多數(shù)處于第一階段，隨著現(xiàn)貨市場的發(fā)展，虛擬電廠正迎來新的機遇期，部分地方的現(xiàn)貨市場已經將虛擬電廠納入電力市場交易。
國家能源集團首個虛擬電廠
近日，國家能源集團首個虛擬電廠主體工程“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學儲能電站”進入全面建設階段。
“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學儲能電站”是國家能源集團2022年十大科技攻關項目“以集中式儲能電站為主體的高可靠高靈活新型虛擬電廠關鍵技術研究與工程示范”主體工程，也是浙江省“十四五”第一批電網側新型儲能示范項目。該項目針對虛擬電廠“集中+分布式”資源協(xié)同出力置信度提升這一科學問題進行攻關，通過資源優(yōu)化配置、協(xié)同調度、商業(yè)模式、綜合評價、示范工程建設等關鍵技術研究，聚合周邊分布式資源和可控負荷，建成整體規(guī)模不低于200MW的新型虛擬電廠，最終實現(xiàn)平抑新能源電網波動，促進可再生能源消納，為電力系統(tǒng)提供容量支撐及輔助服務。
項目建成后預計每年可提高清潔能源消納4.8億千瓦時，減少碳排放38萬噸，同時可為浙江電網提供快速靈活的調頻、調峰、備用、黑啟動、需求響應等多種電力輔助服務，對優(yōu)化浙江電源電網結構、建設新型電力系統(tǒng)具有積極意義。
電力系統(tǒng)體制機制的變革亟待推動，同時，虛擬電廠雖然在新型電力系統(tǒng)構建中具有重要價值，但其在相關配套政策、市場機制以及技術要求等方面均還有待完善，要跳出固有思路，從更高維度來看待新型電力系統(tǒng)的建設。
“虛擬電廠”建設要跳出慣性思維
隨著電網需求峰谷差逐漸擴大，高峰用電時刻電力供應局部緊張情況不時出現(xiàn)，虛擬電廠熱度逐漸走高。據了解，虛擬電廠在支撐電力需求響應方面，可在供電負荷高的時間段，自動發(fā)起需求響應指令，通知參與響應的用電戶調節(jié)負荷。與會專家指出，目前我國虛擬電廠建設處于初期階段，這一概念仍有諸多局限性。
華北電力大學電氣與電子工程學院教授王鵬介紹，我國虛擬電廠的發(fā)展模式分為三個階段，即邀約型階段、市場型階段、自主調度型階段。“目前，我國虛擬電廠項目多數(shù)處于第一階段，隨著現(xiàn)貨市場的發(fā)展，虛擬電廠正迎來新的機遇期，部分地方的現(xiàn)貨市場已經將虛擬電廠納入電力市場交易。”
國內虛擬電廠產業(yè)歷經數(shù)年發(fā)展，仍存在用戶側負荷及發(fā)電側資源參與意愿不強、電網側業(yè)務布局和主導發(fā)展力度較弱、監(jiān)管體系和市場機制不完善等問題。對此，中國社會科學院工業(yè)經濟研究所能源經濟室主任朱彤認為，在能源轉型背景下談虛擬電廠這個概念有很多局限性，虛擬電廠概念出現(xiàn)在上世紀九十年代末，因此它適用于當時的數(shù)量和規(guī)模。隨著大量分布式電源的出現(xiàn)，未來電力系統(tǒng)本身不可能是大的集中系統(tǒng)。如果從市場層面來看這個問題，聚合商是一個更為合適的概念。
對此，中國能源研究會學術顧問吳吟指出，在推進虛擬電廠建設過程中，一方面要跳出慣性思維，以全新的視角整體謀劃適應用戶中心時代的新型電力系統(tǒng);另一方面要回到現(xiàn)實中，堅持先立后破，在地方政府積極性高、具備條件的局部地區(qū)搞試點，先把新的系統(tǒng)立起來，再逐步向外擴展。
今年“五一”期間，山東電力現(xiàn)貨市場出現(xiàn)連續(xù)22小時的負電價，打破了國內電力現(xiàn)貨市場的負電價持續(xù)時間紀錄。這一事件反映了電力行業(yè)在能源快速轉型時期保持長期健康發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)，需要社會各界認真反思，協(xié)調好市場化改革和能源轉型，確保社會經濟發(fā)展所需要的安全、綠色和可負擔的電力供應。
“負電價”往往出現(xiàn)在電力市場上供遠大于求的時期。與一般商品不同，電力一旦被生產出來，就必須被用掉，或者存儲起來。否則多余的電力將打破電力系統(tǒng)的平衡態(tài)勢，影響系統(tǒng)的供電安全與穩(wěn)定運行。
隨著電力低碳轉型的深入，以風光為代表的可再生能源滲透率不斷提高，負電價也會逐漸成為電力市場上的?？?。由于可再生能源的邊際發(fā)電成本幾乎為零，且往往得到各種政策補貼，因此在風光充足的時期往往以低價、甚至負電價來確保生產的電力得以上網。而火電則由于短期啟停成本很高，往往不要錢，甚至賠錢買需求，保持出力狀態(tài)。
《2023-2028年中國智能電網行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預測報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。
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2023-2028年中國智能電網行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預測報告
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