目前,各省市为应对接下来不断变化的能源供需形势和节能减碳工作可谓绞尽脑汁。能源的饭碗必须端在自己手里,电力市场改革不断推进,通信、控制等科技不断进步,如何应用新的管理和技术革新成果来为新形势下的能源保供服务,虚拟电厂正在从一个技术性专有名词走上前台,成为政策和新商业模式的热词。本文尝试对虚拟电厂做一综述,并浅析其商业模式。
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前言
以往的电力系统削峰填谷,基本是通过火电厂实现,需要海量的投资;而通过虚拟电厂实现,建设、运营、激励等环节,以比特来管理瓦特,充分发挥数字能源科技的价值,以轻资产投资实现重资产投资的同等效果。
既然这么节约,以前为什么没有这么做?因为虚拟电厂这个黑匣子,要实现上述功能,需要有内部可控的资源,比如储能、充电桩等;需要有机制,比如电力市场交易;需要有技术,黑匣子内部资源的控制和调度。
这些以前都不太具备条件,现在基本具备了,所以在电力市场发达地区和经济发达地区进展相对较快。
一、重要政策速览
(一)国家部委级文件
年1月18日,国家发展改革委、国家能源局联合发布《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》(发改体改〔〕号),电力市场改革再提速。提出虽然多元竞争主体格局初步形成,市场化交易电量比重大幅提升,但电力市场还存在体系不完整、功能不完善、交易规则不统一、跨省跨区交易存在市场壁垒等问题。应加强实现电力资源在更大范围内共享互济和优化配置,提升电力系统稳定性和灵活调节能力,推动形成适合中国国情、有更强新能源消纳能力的新型电力系统。关于虚拟电厂如何作为市场主体,参加市场交易完成商业闭环,获得应有收益,摘录文件原文阐述如下:
因地制宜建立发电容量成本回收机制。引导各地区根据实际情况,建立市场化的发电容量成本回收机制,探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式,保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设。
健全分布式发电市场化交易机制。鼓励分布式光伏、分散式风电等主体与周边用户直接交易,完善微电网、存量小电网、增量配电网与大电网间的交易结算、运行调度等机制,增强就近消纳新能源和安全运行能力。
年1月29日,国家发展改革委和国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》中提出,大力推进电源侧储能发展,合理配置储能规模,改善新能源场站出力特性,支持分布式新能源合理配置储能系统,开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。
(二)地方政策(仅选编代表性政策)
1.广东
电改重镇广东首先动作,虚拟电厂方面有两条主线。其一是国家能源局南方监管局发布《年南方区域电力市场监管工作要点》、关于印发《南方区域电力并网运行管理实施细则》《南方区域电力辅助服务管理实施细则》的通知(南方监能市场〔〕91号),积极推动储能、虚拟电厂等更多市场主体纳入“两个细则”考核补偿管理,研究增加转动惯量、爬坡等新的辅助服务品种,组织调度机构制定新型储能、虚拟电厂等第三方主体并网调度运行规程、规范和标准。其二是广东电力交易中心印发《广东省市场化需求响应实施细则(试行)》,需求响应资金来源包括电力用户分摊、现货市场发电侧市场考核及返还费用(不含中长期偏差考核和南方区域“两个细则”考核,下同)等资金,当现货市场发电侧市场考核及返还费用等资金无法覆盖需求响应费用时,按照需求响应各交易品种费用占总费用的比例,将现货市场发电侧市场考核及返还费用等资金支付至各交易品种,不足部分由需求地区全部电力用户按结算月份月度实际用电量比例分摊。主要是加快培育用户侧灵活性资源聚集和调配能力,需求侧响应逐步形成3%-5%的需求侧调节能力为储能、虚拟电厂等新兴资源构建可持续的商业模式,助力新型电力系统建设。
2.山西
另一个电改先锋山西则发布《山西虚拟电厂建设与运营管理实施方案》,依托电力现货市场建设成果,推动现货市场形成的实时供需价格信号在市场主体之间传导,运用市场机制,引导发电侧、用电侧、储能侧的资源通过虚拟电厂方式参与电力平衡,大幅提升电力系统的灵活性和保障能力,促进新能源消纳。并首先提出负荷侧虚拟电厂、微电网虚拟电厂、源网荷储一体化虚拟电厂的区分及定义。
3.重庆
6月22日,华中能源监管局发出《重庆电力调频辅助服务市场交易规则(征求意见稿)》,显然是了解用户侧灵活性资源只有储能才可能担当主力的现状,明确提出调频辅助服务提供者包括统调范围内以下并网主体:发电企业、独立储能(0.5万千瓦及以上,持续时间1h以上的独立储能电站及储能装置)、联合储能(允许具备提供调频辅助服务能力的储能装置、储能电站与上述调频资源联合作为调频辅助服务提供者,包括:火储、风储、光储等)、其它并网主体(辅助服务供应商、用户含售电公司、虚拟电厂、聚合商等)。
无论是从政策规范、技术标准还是市场机制,这些政策的相继出台都将虚拟电厂提到了重要位置。
二、虚拟电厂的定义及功能分类
(一)虚拟电厂的定义
虚拟电厂的研究最初缘起欧美,尽管虚拟电厂的概念己提出十余年之久,但对于虚拟电厂的框架尚无统一的权威定义。但顾名思义并非传统意义上的发电厂,但可以通过虚拟(数字化)手段,达到实体电厂的同等效用。就是将相对分散的源、网、荷、储等元素进行集成调控,形成一个黑匣子,对外等效成一个可控的电源。这个黑匣子,对外既可以作为“正电厂”向系统供电,也可以作为“负电厂”消纳系统的电力,起到灵活的削峰填谷等作用。
具体来说,它是一种将不同空间的可调(可中断)负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式能源等一种或多种资源聚合起来,实现自主协调优化控制,参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。
虚拟电厂通过链接聚合商、微电网,以及它们所辖的各类负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等参与电力市场交易以获利,同时帮助电力市场平衡和调节,既可以作为“正电厂”向系统供电调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷。
(二)功能分类
1.从控制架构角度,虚拟电厂可以分为:集中控制方式、分散控制方式、完全分散控制方式。
集中控制方式:集中控制方式下的虚拟电厂可以完全掌握其所辖范围内分布式单元的所有信息,并对所有发电或用电单元进行完全控制。集中控制方式最容易实现虚拟电厂的最优化运行,但其扩展性和兼容性受到很大局限。
分散控制方式分散控制方式下的虚拟电厂分为多个层次,能使虚拟电厂模块化,改善集中控制方式下的通信堵塞和兼容性差的问题。
完全分散控制方式在完全分散控制方式下,虚拟电厂控制协调中心由数据交换与处理中心代替,只提供市场价格、天气预报等信息。完全分散控制方式使得虚拟电厂具有很好的扩展性和开放性,更适合参与电力市场。
来源:《虚拟发电厂研究综述》中国电机工程学报
2.从技术特点角度,可分为商业型CVPP和技术型TVPP
引用自:百度百科---虚拟电厂词条