2023年工业互联网行业专题研究之二：虚拟电厂.docx

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1、2023年工业互联网行业专题研究之二：虚拟电厂下面是我为大家整理的工业互联网行业专题研究之二：虚拟电厂,供大家参考。6 目录 CONTENTS 中泰证券研究所 专业领先深度诚信虚拟电厂七问七答Q1 . 我们如何定义虚拟电厂？Q2 . 虚拟电厂的兴起回应了新能源行业的什么痛点？ Q3 . 虚拟电厂在各国如何落地？Q4. 我们如何梳理虚拟电厂的产业链？ Q5. 我们如何测算虚拟电厂的盈利能力？ Q6 . 虚拟电厂的市场空间有多大？Q7 . 虚拟电厂的核心标的有哪些？ 7目录 CONTENTCONTENTS 中 泰所领先深度 Q1我们如何定义虚拟电厂？ • 虚拟电厂（ VPP, Virtu

2、al Power Plant ）是一种新型电源协调管理系统，虚拟电厂通过信息技术和软件系统，实现分布式电源、储能、可调负荷等多种分布式资源的聚合和协同优化。 构成要素作用 分布式电源 分布式电源分布较广，种类众多，发电受自然条件等因素影 响，具有随机性特征。在风能水能发电高峰，虚拟电厂可以调节减少火力发电强度，从而调节分布式电源，减少电力浪费 储能 电力的供给大于需求的时候，将富余的电力流向储能，稳定电网输出功率。当电力供给小于需求时，可以从附近的储能走电减少电网端的供电压力，从物理层面达到削峰填谷的作用 可调负荷 冬夏两季用电高峰期，虚拟电厂控制系统通过 AI 和远程控制，在不影响人体舒适度

3、的情况下调节空气温度；在不影响楼宇安全情况下，调节电梯运行方式；调节楼宇中的储能设备虚拟电厂三大要素分布式能源储能可控负荷 • 作为一个特殊的电厂，参与电力市场和电网运行的协调管理系统。它既可以作为 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。在电网运行方式向源网荷储灵活互动转型和结构向清洁低碳转型的背景下，大力发展虚拟电厂对促进电网供需平衡，实现分布式能源低成本并网，充分消纳清洁能源发电量，推动绿色能源转型具有重大的现实意义。 发布时间策名称主要内容2023 .1 十四五现代能源体系规划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

4、能源汽车与电网（ V 2 G ）能量互动等各类能源聚合的虚拟电厂示范。2023 .1关于完善源绿色低碳型体制机制和政策措施的拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应见支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节。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、2023 .1关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见容量市场、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、虚拟电厂等调节能源的投资建设。鼓

5、励聚合利用不间断电源、电动汽车、用户侧储能等分散式储能设施，依托大数据、云2023 .7关于加快推动新型储能发展的指导意见计算、人工智能、区块链等技术，结合体制机制综合创新，探索智慧能源、虚拟电厂等多种商业模式。2023 .3关于推进电源网荷储一化和多功能互补发展的指充分发挥负荷侧的调节能力。依托云大物移智链等技术，进一步加强源网荷储多向 意见互动，通过虚拟电厂等一体化聚合模式，参与电力中长期、辅助服务、现货等市场交易为系统提供调节支撑能力。2023 .7关于促进智能电网发展的指导意见依托示范工程开展电动汽车智能充电服务、可再生能源发电与储能协调运行、智能用电一站式服务、虚拟电厂等重点领域的商

6、业模式创新。 省份项目名称河北国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程 广东广东深圳自动化虚拟电厂运行时间 2023 / 12 / 112023 / 10 / 26 公司政 国网冀北电力 深圳供电局详细内容首个实时接入与控制蓄热式电采暖，可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等 11 类 19 家泛在可调资源，容量约 16 万千瓦，涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。首套虚拟电厂系统在深圳 110 千伏投控变电站投入试运行，承载系统装置占地不足 1 平方米，却可凭借前沿的通信和自动化聚合技术，发挥与大型电厂等效的调峰、电压控制等功能。华北华北国网综能虚拟电厂江苏江北新区

7、智慧能源协调控制系统虚拟电厂 安徽安徽合肥虚拟电厂2023 / 12 / 12023 / 1/ 52023 / 1/ 25 国网综合能源服务集团有限公司 转 江苏南京供电公司合肥供电公司聚合 15 . 4 万千瓦可调资源参与华北电力辅助服务市场；该虚拟电厂累计对接筛查负荷 20 余万千瓦，成功接入可调负荷 10 万千瓦。 意通过串联分布式光伏、储能设备及各类可控负荷，参与电网调峰辅助服务市场、按需调减各类能源使用比例。实现光伏、储能、充（换）电、微电网等多种电力能源形式互联互动；合肥虚拟电厂接入光伏电站达 120 兆瓦，预计三年内合肥区域虚拟电厂总容量占比将达到夏季降温负荷 400 万千瓦的近

8、两成。 浙江浙江丽水绿色能源虚拟电厂 上海上海虚拟电厂湖北武汉市虚拟电厂试点项目 2023 / 3/ 222023 / 5/ 12023 / 6/ 1浙江电网 国网上海电力 物湖北电网武汉供电公司丽水绿色能源虚拟电厂由全市境内 800 多座水电站组成、利用光纤、北斗通信等新技术，将全域水电发电信息聚合、进行智慧调度；可参与辅助电网调峰工作。通过开展规模化的削峰和填谷，虚拟电厂需求响应行动在不到两天内，累计调节电网负荷 56 . 2 万千瓦、消纳清洁能源 12 3. 6 万千瓦时，减少碳排放约 336 吨。可在武汉市东西湖、黄陂、汉口后湖、百步亭、徐东、南湖、东湖高新等区域局部降低监控符合 70

9、 万千瓦，折合电网基建投资 12 . 8 亿，减少碳排放 300 万吨。汇聚分布式发电、储能、工业、综合园区、商业、居民等 6 大类 18 小类用户侧资源，建成包含日前、日内、实时可调资源共计 200 兆瓦浙江浙江平湖县城虚拟电厂力2023 / 6/ 21 体 国网平湖市供电公司导 以上。广东广州市虚拟电厂2023 / 9/ 13 广州供电局已注册各类用户 30 家，完成签约 15 家，邀约响应能力约 250 兆瓦，实时响应能力约 15 兆瓦。广东深圳网地一体虚拟电厂平台2023 / 11 深圳供电局、南网科研院部署于南网调度云、网省两级均可直接调度；负荷侧资源在接到调度下发的调控需求后， 1

10、0 分钟内负荷功率即下调至目标值，为电网提 供备用辅助服务。广东国电投深圳能源发展有限公司虚拟电厂平台2023 / 6/ 8 国电投深圳能源发展有限公司由国家电投集团上海发电设备成套涉及研究院牵头研发，参与广东现货市场交易并获利，平均度电收益 0. 274 亿元。浙江国网浙江综合能源公司智慧虚拟电厂平台2023 / 6/ 30 国网浙江综合能源公司聚合 3. 38 万千瓦响应资源参与省级电力需求响应市场、所有参与企业均达到补贴最大区间。 能虚拟电厂由可控机组、不可控机组，如风、光等分布式能源、储能、可控负荷、电动汽车、通信设备等聚合而成，并进一步考虑需求响应、不确定性等要素，通过与控制中心、云

11、中心、电力交易中心等进行信息通信，实现与大电网的能量互换。根据虚拟电厂对外特征，不同类型特征的虚拟电厂具有不同的服务能力，虚拟电厂可以分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。 日本和德国以储能和分布式电源作为虚拟电厂的主体，美国则是以可控负荷为主，规模已占尖峰负荷的 5% 以上。电源型• 特征：具有能量出售的能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。储能型• 特征：可参与辅助服务市场，也可以部分时段通过放电来出售电能。负荷型• 特征：具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。混合型• 特征：全

12、能型角色。 • 基于低压智能开关的智慧物联计量箱技术• 直流电能计量检测技术• 数字化电能计量检测技术• 新能源领域精密测量技术• 实现分布式能源协调优化• 达到对系统高要求的电能输出协调控制技术• 源网荷互动运行控制技术• 分布式电源灵活并网装备及优化调度系统• 需求侧可调负荷资源建模与互动技术• 千万千瓦级风光电集群源网协调控制关键技术• • 5G 通信技术• • 虚拟电厂优化和控制的重要基础智能计量技术虚拟电厂关键技术信息通信技术• 高速载

13、波通信技术• 电力光纤专网• 电力无线专网•• 实现分布式能源聚合的关键 • 虚拟电厂的核心竞争力在于技术和资源的运用。本质是通过协调控制技术、智能计量技术和信息通信技术将各类分布式发电设备与储能设施结合，对电力负荷进行协调和控制，聚合资源越多，调节能力越强。 • 聚合建模技术可以对所有可调资源进行处理，在处理过程中不是对资源进行简单相加，而是考虑网络约束、设备运行约束以及经济特性下聚合的响应能力。聚合时不同聚合方式、资源容量将得到不同的功率范围以及成本函数。通过聚合建模技术选择适当容量比率可以发挥虚拟电厂的经济性和灵活性。 状态参数

14、灵活聚合 运行特性发电授权 分配 发电计划 出清计划运行特性技术确认状态监测安全管理确认发电计划 提供辅助服务 优化投资组合模型向多市场提交竞价评估市场竞争性制定市场竞价策略预测响应能力聚合分布式资源 源网荷储可调资源 • 数据驱动技术是虚拟电厂关键技术，根据具体功能不同，虚拟电厂分为商业型虚拟电厂（ CV PP,C omm e rc i a lV i r t u a lP o we rP l a nt ）和技术型虚拟电厂（ TV PP,T e chn i cal V i r t ua lP o werP l a n t ）。• CVPP 通过获取分布式能源的运行参数、边际

15、成本、量测及预测结果，结合电价预测结果等市场信息，实现内部聚合分布式能源的投资组合，并参与市场竞标，获取授权后制定合同提供系统平衡、辅助服务等市场服务，并向 TVPP 提供分布式可再生能源(DER,Dist ri but e dEn e rg yRe sour ce) 的调度计划及成本信息。• TVPP 侧重系统管理角度，结合获取信息，计算内部资源聚合整体的技术特性，关注D ER 聚合后对本地网络的影响，为配电网运营商(DSO,Dis t r i buti onN etwo r kOper ato r )提供可视化信息，获取满足配网安全稳定的调控指令，制定内部调控方案，实现所聚合的配

16、电网资源主动管理。CV PPDER 信息管理• 量测信息• 预测数据市场交易管理• 制定市场竞标策略• 签订交易合同投资组合管理• 优化投资组合• 确定 D E R 出力输入信息本地网络状态及约束信息市场信息多类分布式能源参数、成本信息传统发电机组TVPP资源技术特性计算• 整体外特性的参数表征• 对本地网络的实时影响 资源管理• 资源实时监测• 资源信息可视化• 签订交易合同• 资源优化调控电能交易市场电力系统平衡市场区块链技术的应用难题 l 透明可信的交易环境l 高性能的

17、共识算法l 高效智能合约引擎 功能定位、接入规模及范围研究l 功能定位l 接入新能源规模与配置占比l 新能源接入的合理地域范围l 参与电网运行的控制范围 l 内部调度l 新型共识机制l 匿名性虚拟电厂推广存在的技术难点优化调度算法问题l 外部调度l 网络约束l 目标函数软件开发语言l 结构优雅l 语法清晰l 丰富的第三方库l 应用领域广泛如何利用大数据参与协调控制l 云平台支持l 智能算法l 算法之间验证使分布式发电有组织、有规律地接入系统和服务平 台，进行统一协调运维管理，形成一定规模合力， 相对可调可控，最终实现并网运行。与此同时，控 制调节负荷侧的电力流向及流量。尽可能多地接入 可调节用

18、电负荷，使其有序、有规律地按计划用电，并提升综合能效管理，在最大限度地不影响生产生 活用电的情况下，综合考虑外部电网供电情况、内 部自发电情况、各类用电成本、电网需求侧智能管 控等因素，科学合理并按最优经济性安排用电计划。 多元化储能是实现注 源控流 的 关键支撑。对分散的分布式小型新能源发电进行聚合，实现 小溪入大河、大河入 大海 ，实现聚合多元化资源更有力量、更易调控、更具操作空间。同时，聚合资源统一服从上级调令在聚合资源圈内配套需要的储能系统。对于 控流 业务 同样 需要配置配套的储能系统才能更灵活、便捷地制定最佳用电方案。 虚拟电厂涉及的分布式电源 在聚合多类资源后，最终要参与到电力市场中来才能获得收益。商业业务模式主要有 2 种：其一，电力交易，虚拟电厂可作为售电企业与用户直接交易，或从火电厂购买发电权；其二，辅助服务市场，虚拟电厂通过负荷低谷时减少出力或增加负荷、在负荷高峰时增加出力或削减负荷来参与调峰服务交易，以及类似参与调频等服务市场。发电设备储能设备节电设备.