适配新型电力系统的虚拟电厂业态良性发展及建议.docx

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1、适配新型电力系统的虚拟电厂业态良性发展及建议构建新型电力系统是电力行业落实“碳达峰碳中和”目标的重要任务。未来，电力系统发输配用各环节的功能定位和特性将发生重大调整，系统的发展也将面临诸多挑战和需要研究解决的问题，虚拟电厂正是在这个趋势卜.产生发展，也必将服务于新型电力系统建设，实现网源荷友好互动、多源特性互补、负荷侧灵活响应，特别是为促进新能源高效消纳提供一种新的解决方案。1、我国电力系统建设及发展经验经济社会发展是电力系统发展的核心驱动力，而电力系统的发展也是经济社会发展的重要支撑。我国电力系统发展从19世纪末萌芽，伴随动荡飘摇的经济社会而缓慢发展，新中国成立后随着我国经济社会快速发展，一

2、直秉承着“人民电业为人民”的发展理念，在系统规模、装机容量、技术水平、安全运行等方面都持续快速演变提升，满足了各时期经济社会发展需要。与我国经济社会发展阶段以新中国成立、改革开放以及“十四五”开局作为划分时点相似，我国电力系统发展同样可以据此划分阶段，各阶段经济社会发展水平决定了当时的电力系统发展水平一第一阶段为1882-1949年,这个阶段是以个体为主体的零星电力系统。在这个阶段我国经济社会与能源发展水平均较低，经济社会发展用能需求与能源供给的矛盾不突出，电力系统发展缓慢。为解决全社会“有没有”电用的矛盾，我国逐渐形成了以个体为主体的零星电力系统，电网以分散式地区电网为主，呈现小机组、低电压

3、、小型系统特征。第二阶段为新中国成立后至改革开放前的1949-1978年,这个阶段逐步建立省市为主体的高压电力系统这个阶段我国经济社会和能源发展的矛盾逐步显现，能源供应短缺导致经济增长潜力未能充分释放。为应对全社会用电需求从“有没有”到“够不够”的矛盾转变,我国逐步形成了以省市为主体的高压电力系统，呈现中小机组、高电压、中小型系统特征，电力装备和技术开始发展。第三阶段为改革开放后的1978-2020年,这个阶段形成了以区域为主体的超、特高压电力系统，这个阶段我国经济社会和能源发展均呈现高速增长态势，但发展不均衡矛盾突出，对电力系统大范围优化资源配置提出更高要求。为应对全社会用电需求从“够不够”

4、到“好不好”的矛盾转变，我国逐步形成了以区域为主体的超、特高压电力系统，呈现中大机组、超、特高压、大型系统特征，系统大范围资源优化配置能力和安全可靠性显著提升，电力装备和技术不断突破，迅速发展。第四阶段为“十四五”开局后，这个阶段将持续打造新能源占比逐步提高的新型电力系统随着经济发展和社会进步，能源发展的内涵正在发生深刻变化，这个阶段我国经济社会与能源加快绿色低碳转型，对电力系统高质量发展提出更高的要求。为应对全社会用电需求从“好不好”到“绿不绿”的矛盾转变，我国将构建具备清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能特征的新型电力系统。总体而言，我国的电力系统伴随经济社会发展持续迭代升级，

5、新技术、新业态应运而生，支撑电力系统加速转型。分布式电源、储能、电动汽车、智能家居等的大量接入，以及“云大物移智链边”等先进数字信息技术在电力系统各环节的广泛应用，必将催生综合能源服务、车网协同等服务多样化发展，以及需求响应、虚拟电厂等技术大范围推广应用。2、新型电力系统发展与虚拟电厂应用（）全面、完整认识新型电力系统关于新型电力系统，至少应从电网物理形态（电力）和价值形态（市场）两个维度去认识。也就是说，新型电力系统不仅在物理形态上呈现新特点，在市场价值形态上也焕然一新。须强调的是，基于电能（发电和用电）瞬间平衡原理和资源优化配置及规模经济边际效益理论，物理电网“一张网”涵盖局部“微网”，更

6、不用说“农网”，“独立（微）网”只适宜“偏远”区域，与是否多元产权主体和经营管理主体无关。在物理形态方面，新型电力系统将呈现出多能协同互补、源网荷同步互动、多网融合互联等典型特征相同的是电力系统依然是源（发电）网（输电）荷（用电）同网同步、实时平衡运行，诸多不同表现在于：多能协同互补，也就是统筹用户冷、热、气、电等各类用能需求，通过风光水火储多能互补、冷热气电联供、分布式智能电网等方式，保障不同时间尺度能源的有效供给，须澄清的是，不管是哪种“储能”，首先是耗能特征，在电力系统中呈“源”“荷”两面，以“源”的品质“调”的功能体现其价值。源网荷同步互动，也就是通过电网（即使是微网）实时的调控和调节

7、协调，促进源荷同步互动等多种交互方式，实现源网荷各环节紧密耦合，提高电力系统动态平衡能力，促进供需精准平衡，保障电力可靠供应。多网融合互联，也就是通过构建能源枢纽平台，实现大电网与微电网，电网与车联网、冷热气等其它能源网络、工业互联网柔性互联与融合发展，推动能量流、数据流、价值流的深度融合。在价值形态方面,新型电力系统将兼备高度发达的电力交易市场、协调统一的价格形成机制.依托物理电网促进多能物理特性充分互补,以充分挖掘特质潜力:新型电力系统将包括新能源、储能、调节性电源、微电网和“电力产消者”等丰富的市场主体，各市场主体的特性各不相同，推动源网荷各环节发生深刻变化，相应的市场机制和价值机制也需

8、要更新迭代，逐步建立高度发达的电力交易市场和协调统一的价格形成机制。当前，尤其迫切健全和完善包括储能”在内的“调节”服务市场价格并充分体现其“功能价值”，完善中长期稳定电力供需、现货发现价格、辅助服务保障系统稳定运行的交易机制，构建涵盖电力市场、碳市场、绿证市场等在内的多市场协同运作体系，持续深化电价改革，加快构建起有效反映电力供需状况、功能价值、成本变化、时空信号和绿色价值的市场化电价形成机制，为构建新型电力系统提供坚实的机制保障。（二）新型电力系统的典型特征随着电力系统中新能源占比提高，为兼容新能源随机性、间歇性、波动性等特点，新型电力系统应呈现以下的典型特征：一是以清洁低碳为目标.化石能

9、源将逐步成为装机和电量主体,风光水核氢等多种能源协同发展，电力碳排放逐步达到“双碳”目标要求。工业、交通、建筑等领域电气化持续推进，电能逐步成为终端能源消费的主体。二是以安全充裕为前提。新能源逐步由增量电源主体向整体结构主体转变：火电发挥“压舱石”作用，“充分保有”“灵活性调节”并逐步向支撑性、保障性能源定位转变：大电网与分布式智能电网共同支掠电力安全供给和系统稳定运行。三是以经济高效为重点。能源新技术、新装备、新材料持续迭代升级，推动风电、光伏、新型储能等成本持续下降，保障电能经济供给；中长期市场、现货电能量市场、辅助服务市场、绿电交易等机制持续完善，推动电力系统经济高效运转。四是以供需协同

10、和灵活智能为支撑.立足全国优化布局生产力，西部、北部清洁能源供应与东部、中部电力需求高效匹配。分布式电源、多元负荷、新型储能等灵活资源广泛接入，先进数字技术与电力系统各环节深度融合，源随荷动向源荷灵活互动的智能调控模式转变，实现源网荷各环节紧密耦合、多层互动。（三）新型电力系统发展促进虚拟电厂应用虚拟电厂，顾名思义非实体电厂，它是通过实时信息通信和监测控制技术，实现分布在一定区域分散分布式新能源、储能系统、可控负荷、电动汽车等资源的聚合和协调优化，形成的具有电力市场交易或电网互动能力的（独立）经济实体。一方面，新型电力系统发展对虚拟电厂应用提出了迫切需求.我国“富煤、贫油、少气、新能源丰富”的

11、能源资源禀赋特征，决定了要端牢能源的饭碗、实现能源绿色低碳转型，必须大力发展新能源。然而新能源“大装机小出力”特征明显，其固有的强随机性、波动性和间歇性，对电力系统安全稳定运行带来严峻挑战。同时，随着社会经济发展和电气化水平的提升，电力系统尖峰负荷屡创新高、峰谷差持续拉大，导致负荷高峰时段顶峰能力不足与低谷时段弃风弃光并存并将长期存在，这对提升电力系统灵活性调节能力提出了更高要求。平衡“绿色低碳”“终端低价”“供电保障”三角难题，不仅需要效顾供销两端资源配置最优，还迫切需要培育一种具有经济性的新型市场主体参与电网互动，以市场化方式激发各类主体主动分担电力系统调节压力，解决新形势下供需矛盾，保障

12、电网安全楞定运行。另一方面,新型电力系统发展也为虚拟电厂应用奠定了重要基础条件.传统电力系统强调保障供给以满足需求，体现为“源随荷动”，而随着分布式电源、可调负荷、电动汽车等广泛应用，新型电力系统更强调“源网荷协同互动”，这使得终端负荷特性由传统的刚性、纯消费型向柔性、生产与消费兼具型转变，为虚拟电厂应用奠定了物质条件。同时，新型电力系统发展推动了计量、通信、控制、大数据、人工智能等领域的新型技术在电力系统中的应用，大大增强了各市场主体实时信息对称性与可控能力，为虚拟电厂聚合和协调优化具有单体容量较小、接入电压等级低、数量众多、分布广泛等特征的零散灵活资源提供了技术条件。3、新型电力系统背景下

13、的虚拟电厂功能现阶段，我国虚拟电厂业态还处在探索阶段，主要以参与需求响应，进行削峰填谷为主。随着物理电网和市场机制的不断完善，虚拟电厂也在逐步参与调峰、调频、备用等辅助服务交易中发挥更大作用。（一）虚拟电厂参与需求响应1 .虚拟电厂参与削峰填谷。随着经济发展和工商业负荷的迅速增长，电网尖峰负荷不断增加，新能源装机比例不断上升，各省区均存在不同程度调峰困难，尖峰负荷持续时间短，局部低谷时段需煤电机组压出力运行。为应对短时尖峰负荷新建电源，投资成本大，经济性不高，虚拟电厂从负荷侧资源入手，主动响应电网调度或交易机构发出的削峰或填谷邀约，协调优化可控调节资源的用电模式，为各省电网提供削峰填谷的有效手

14、段，解决电网口峰谷差大、同部时段调峰困难问题。如】上海构建了以商业楼宇为主的“调度-交易-运营一体化”的虚拟电厂运营体系，初步形成100万瓦发电能力，分钟级、秒级调度容量超过6万千瓦和3万千瓦，在2022年春节实施了涵盖干余电力用户的填谷需求响应，实现需求响应最大填谷容量4.1万瓦,填谷电量7.1万千瓦时，消纳清洁能源2.2万千瓦时。2 .虚拟电厂缓解电网局部阻塞.电网调度机构根据电网拓扑、断面约束等信息实时计算电网阻塞情况，并向虚拟电厂平台发出阻塞区域的负荷调节需求；虚拟电厂平价通过对阻塞区域内的可调资源进行优化，响应调度需求指令，实现缓解电网阻塞的目标。（二）虚拟电厂参与辅助服务1 .虚拟

15、电厂参与调峰调频.虚拟电厂作为独立的市场主体，在满足相关市场参与条件下，可参与调峰、调频等相应类型辅助服务市场交易。用户通过储能调频获得调频收益，同时电网获得优质的调频资源，实现用户和电网合作共嬴。如：国网冀北公司建设的国内首个虚拟电厂试点项目，于2019年12月建成投运，目前聚合了35家用户、156个可调节资源，总容量35.8万瓦，调节能力20.4万千瓦,2022年已响应最大调节功率为15.4万千瓦，每分钟最大调节速率1.57万千瓦，调节性能良好。自2019年起，作为独立第三方主体参与华北调峰辅助服务市场，连续提供调峰服务超过5225小时，累计增发新能源电量3747万千瓦时。2 .虚拟电厂作

16、为系统备用.未来电力系统中的新能源机组增多，常规机组占比减少，将导致发电侧备用能力不足，同时，新能源出力波动乂将进一步提高系统备用需求。虚拟电厂可以聚合灵活资源作为负荷侧备用，待系统有需求时即可通过调度下令快速响应。如：深圳打通电网调度系统与虚拟电厂平台接I，实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，可满足电网调度对虚拟电厂平台实时调节指令、在线实时监控等技术要求。目前接入装机容量约为87万千瓦（相当于约9万户家庭的用电报装容量，接近一座大型煤电厂的装机容量）。预计到2025年,将建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂。2023年9月，深圳虚拟电厂首次参与南方区域跨省电力备用辅助服务市场调用运行，在负荷高峰时段内为电力系统提供正备用，并于11月作为第三方独立主体参与跨省备用市场交易，首次与其他常规电源发电主体同台竞价，口前出清最大中标容量约为2.4万瓦。此外，虚拟电厂还将呈现显著的节能减排社会价值与效益，引导用户优化用电：一是虚拟