4. 我国虚拟电厂的建设发展与展望

我国虚拟电厂的建设发展与展望冯升波中国宏观经济研究院能源研究所2024年7月11日一、虚拟电厂建设背景二、虚拟电厂发展现状三、虚拟电厂发展展望3近年来我国能源电力消费变化情况l2023年，全社会用电量9.22万亿千瓦时，2001年以来全社会电力消费变化情况4近年来我国能源电力消费变化情况l2023年全社会用电量增长5800亿千瓦时增量约5700亿千瓦时，远超“十三五”l2024年1—5月，我国全社会用电量同比近十年全社会用电量增长情况（亿千瓦时）5近年来我国能源电力消费变化情况“十三五”以来全社会用电量结构变化情况6近年来我国电力装机结构变化情况2015年以来我国电源新增装机变化情况新型能源体系是实现碳达峰碳中和的基础性工程习总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出习总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略党的十九大报告提出，构建清洁低碳、安全高效的能源体系十四五规划纲要提出，构建现代能源体系，实施能源资源安全战略党的二十大报告提出，加快规划建设新型能源体系新型能源体系主要特征•新的供给消费体系——从化石能源为主体逐步过渡到新能源为主体•新的供需平衡模式——从源随荷动到源网荷储互动实时平衡新型电力系统演进趋势•用电量持续增长，增速逐步放缓，2060年，电能占终端能源消费的比重提升至70%左右，全社会用电量达到18.5万亿千瓦时。•全国非化石能源发电装机占比稳步提升，2040年达到80%左右，2050年超过90%。新型电力系统建设将加速需求侧变革缓解电力供应紧张•需求侧资源将成为电力系统主要调节资源之一。在供需高度协调、产消一体化发展需求下，需求侧资源将逐渐提升至与供给侧同等地位，在促进电力供需平衡、支撑新能源消纳等方面发挥更加突出的作用。缓解电力供应紧张直接削峰需求侧资源对电力系统的调节方式缓解局部短缺直接削峰需求侧资源对电力系统的调节方式缓解局部短缺，提高电力系统效率工厂调整耗电设备负荷、调整空调温度等移峰填谷采用蓄能技术，如安装蓄冷空调等移峰填谷采用蓄能技术，如安装蓄冷空调等提高系统经济性，促进可再生能源消填谷提高系统经济性，促进可再生能源消填谷纳以新增的谷段电力，替代其他形式的能源需求侧资源对电力系统的调整作用欧美等国家积极推动虚拟电厂参与电力市场运营。•欧洲:以分布式电源、储能资源为主•欧洲:以分布式电源、储能资源为主，主要针对实现分布式电源可靠并网和电力市场运营•案例一德国NextKraftwerke欧洲最大虚拟电厂:聚合资源包括沼气电厂、热电联产厂、水电光伏、电池储能、电动汽车、工业负荷等。截至2022年底，聚合规模约为1230万千瓦，聚合单元超过15000个，通过调控各类分布式电源、用户和储能系统，参与电力市场交易为电网提供平衡服务。•美国:聚焦负荷资源聚合调配，推动小规模分布式电源参与电力市场•案例一美国Tesla虚拟电厂:2022年Tesla与美国加州公共事业公司PG&E合作，向符合条件的Powerwall用户提供2美元/千瓦时的报酬激励，在电网紧急状况时向电网输送电力，有5万个Powerwall用户符合补贴条件，累容量计达到50万千瓦时。虚拟电厂是电力需求侧管理的重要实现形式，是我国电力需求侧管理长期实践的拓展，在我国已进入以研究和示范为主的探索阶段。部门政策主要内容国家发改委国家能源局《“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。国家发改委国家能源局《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》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，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、虚拟电厂运营商等参与电力市场交易和系统运行调节。国家发改委国家能源局《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》鼓励抽水蓄能、储能、虚拟电厂等调节电源的投资建设。《2030年前碳达峰行动方案》构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，推动清洁电力资源大范围优化配置。大力提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设，引导自备电厂、传系统调节。国家发改委等六部门《电力需求侧管理办法（2023年支持各类电力需求侧管理服务机构整合优化可调节负荷、分布式电源、新型储能等需求侧资源，以负荷聚合商或虚拟电厂等形式参与需求响应。虚拟电厂含义•虚拟电厂，是依托负荷聚合商、售电公司等机构，通过新一代信息通信、系统集成等技术，实现需求侧资源的聚合、协调、优化，形成规模化调节能力支撑电力系统安全运行。——《电力需求侧管理办法（2023年版）》虚拟电厂是促进电力供需灵活互动的重要抓手，具备4大特征：丰富多元化经营主体扩大负荷侧灵活资源规模•虚拟电厂既可以将电力用户聚合，形成“负荷类”虚拟电厂，更可将新能源、储能等整体优化，形成“源网荷储一体化”虚拟电厂。1聚合各类需求侧可调节资源缓解电力供需压力•虚拟电厂通过聚合和调动各类负荷侧主体，形成更经济、更灵活的可调节资源，缓解尖峰时2段的供需矛盾。数字赋能需求侧资源精准调控与灵活互动•新一代数字技术赋能虚拟电厂智慧化发展，实现了对各类资源的智能监测、管理和调度。43促进可再生能源优化配置与消纳能力提升•虚拟电厂能够通过源网荷储灵活双向调节，通过填谷需求响应或参与电力市场来促进可再生能源消纳和优化配置。深圳、冀北、上海、山西、宁夏等地结合区域特点均已开展了虚拟电厂的试点应用。•深圳:系统推进虚拟电厂建设•实践-深圳虚拟电厂:平台接入资源数量超过3万个，规模超过265万千瓦，预计实时最大可调节负荷能力约56万千瓦，是国内数据采集密度、接入负荷类型、直控资源、应用场景丰富和全面的虚拟电厂调控管理平台。响应能力：21万kW运营商收益：280+万元响应能力：9万kW运营商收益：140万元响应能力：5万kW运营商收益：31万元响应总量：3万kW运营商收益：25万元深圳、冀北、上海、山西、宁夏等地结合区域特点均已开展了虚拟电厂的试点应用。•上海:常态化参与市场化需求响应•上海:常态化参与市场化需求响应•实践-上海黄浦区商业建筑虚拟电厂:依托政府支持资金常态化自主开展空调调控管理。截止2024年3月底已接入主体101户，接入资源类型规模达25219千瓦，累计响应电量17245千瓦时，最大响应负荷9800千瓦，累计额产生的虚拟电厂激励费用6.2万元。•冀北:常态化参与华北辅助服务市场•实践-冀北综能虚拟电厂:已连续运行4个采暖季，接入22个电采暖及大工业用户，累计聚合容量174.3万千瓦，理论调峰能力61万千瓦，累计填谷响应电量1.86亿千瓦时，为用户和聚合商创造服务收益3311万元。深圳、冀北、上海、山西、宁夏等地结合区域特点均已开展了虚拟电厂的试点应用。•宁夏:试点参与调峰辅助服务•宁夏:试点参与调峰辅助服务•实践-宁夏综合能源服务有限公司虚拟电厂:涵盖电采暖、数据基站、材料生产及制造等12个行业试点参与辅助服务市场(以调峰服务为主)。自2023年10月28日启动虚拟电厂辅助服务以来试点项目已开展14次调峰服务，累计申报容量51.27万千瓦，累计计划响应电量262.95万千瓦时。•山西:试点参与现货市场•实践-山西风行测控、山西电动汽车、华能山西能源3个虚拟电厂：进入现货正式运行共接入用户22户，接入容量20万千瓦参与市场以来共交易电量2965万千瓦时，结算电量2911万千瓦时，结算金额583.33万元，总红利46.2万元。城市级虚拟电厂•5月8日，安徽省启动申报虚拟电厂试点示范项目。•5月11日，湖北首个地市级虚拟电厂-黄石磁湖电厂市场化交易运营运营启动。•5月27日，湖南电力交易中心发布《虚拟电厂参与湖南电力市场交易实施细则（征求意见稿）》。6月22日，湖南湘江新区虚拟电厂上线运行，这是湖南省首家实体运行的虚拟电厂。•6月7日，山东电力交易中心公示8家虚拟电厂注册信息，标志着山东虚拟电厂从概念走向了实体。•6月28日，成都市虚拟电厂管理平台上线，已接入5个子虚拟电厂，可调节能力已超过40万千瓦，力争2025年超过130万千瓦。典型案例分析-上海•上海市虚拟电厂实践特色-挖掘和聚合多元化电力负荷资源-建设和联通多层次智能管理平台-探索和培育多样化新业态新模式•面临的挑战-可调控资源规模仍待扩容-非技术因素制约虚拟电厂系统终端推广-技术平台和商业模式仍需进一步完善虚拟电厂发展路径类型参与优势近期峰谷电价、激励型需求响应聚合各类负荷侧资源，形成具有较强调节能力的聚合体，以市场化手段适应不同场景需求。调峰、备用辅助服务远期与其他市场主体相比除具有调节能力外，还具有多元主体互补、消除波动性、协调优化等优势。调频、调压等辅助服务可协调发挥储能等多种资源的快速响应优势。分布式交易推动分布式主体参与市场交易。绿证交易、碳排放权交易具备清洁能源就近消纳能力。金融衍生品交易具备更好的调节和预测能力。虚拟电厂市场前景广阔•部分金融机构预测市场规模•财通证券:根据测算，2030年需求响应市场空规模预计达到567亿元，辅助服务市场空间规模预计达到50亿元，容量补偿市场空间预计达到54亿元，总体市场空间2030年有望超600亿元。•华西证券：预计2025年，虚拟电厂的投资建设市场规模有望超过300亿元，平均每年投资建设规模或可达到105-200亿元。预计2025年虚拟电厂市场规模将达到968亿元。•华泰证券：据中电联，2025年我国最高用电负荷为16.3亿千瓦。基于此，测算得到2025年国内虚拟电厂市场规模将达102亿元。2030年虚拟电厂市场规模或达1000亿元。•中金公司研：预计虚拟电厂调节负荷量占比有望在2030年达到5%。据测算，我国虚拟电厂行业有望在2030年触达1320亿元的理论市场空间。虚拟电厂发展相关建议①完善虚拟电厂政策支持体系•