德国虚拟电厂的商业模式（英）

1德国虚拟电厂 (VPP) 的商业模式中德能源伙伴关系 印记报告“德国虚拟电厂 (VPP) 的商业模式”通过对 VPP 商业模式进行案例研究并分析关键电力市场和监管框架，提供了关于德国虚拟电厂发展及其对电力系统灵活性的贡献的重要见解, 其中嵌入了 VPP； 2) 反映了 VPP 的关键促成因素，尤其是在德国的灵活性规定。该报告在中德能源伙伴关系框架下发布，由德国联邦经济事务和能源部 (BMWi) 委托，并得到中国国家发展和改革委员会 (NDRC) 和中国国家能源局的支持（NEA）。 Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH 在政治伙伴的委托下实施该项目。作为一家德国联邦企业，德国国际合作机构支持德国政府实现其可持续发展国际合作目标。由...出版受德国联邦经济事务和能源部 (BMWi) 委托的中德能源伙伴关系中国北京市朝阳区亮马河南大街14号塔园外交办公楼1-15 邮编：100600c/oDeutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbHTorsten Fritsche Köthener 海峡。 2柏林 10963项目管理：尹玉霞、王皓Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH作者：Chun Xia-Bauer 博士、Felix Große-Kreul、Stefan Thomas 博士伍珀塔尔学院设计edelman.ergo（受 BMWi 委托）图片：宝马i/封面Shutterstock/ M.Somchai (p.5) Shutterstock/ConceptCafe (p.12) Shutterstock/ Wild Squirrels (p.18)布局：邵明奇© 北京，2021 年 11 月2本报告全文受版权保护。所包含的信息是根据良好科学实践的原则，尽我们所知和所信的。作者相信本报告中的信息是正确、完整和最新的，但不对任何明示或暗示的错误承担任何责任。本出版物中链接的外部网站的内容始终由其各自的出版商负责。本文件中的陈述不一定反映客户的意见。 GIZ 对这些地图是否完全最新、正确或完整不承担任何责任。对于因使用它们而造成的任何直接或间接损害，我们不承担任何责任。 3内容执行摘要 4VPP商业模式有哪些要求？ 4德国 VPP 的有利环境如何？ 41简介 62德国 VPP 的电力市场和监管框架 72.1德国电力系统基本原理72.2电力市场和市场法规 82.3可中断负载协议条例 (AbLaV) 92.4电网拥塞管理 102.5可再生能源法规 102.6聚合器法规 112.7住宅 DER 提供灵活性的法规和先决条件 123德国的 VPP：整体发展和案例研究 133.1独立聚合商的 VPP 商业模式 143.2市政、区域和跨国公用事业公司的 VPP 商业模式 153.3利基参与者的 VPP 商业模式 164结论 174.1VPP 商业模式的要求 174.2德国 VPP 的有利环境 17 4执行摘要德国的目标是到 2045 年实现气候中和。 扩大可再生能源是实现这一宏伟目标的关键支柱，其中风能和光伏将发挥主导作用。 鉴于其间歇性特点，风能和光伏在电力系统中的高渗透率给电网运营商和电力市场平衡供需带来了重大挑战。 与此同时，所有最终用途部门的脱碳都与电气化程度的提高有关，这将导致总电力需求和峰值需求的大幅增长。 因此，电力系统的灵活性是德国实现气候中和的关键。 虚拟发电厂 (VPP) 已成为一种很有前景的解决方案。 它是集中协调的分布式能源 (DER) 的集合。 DER 由主要连接到配电网或终端用户附近的中小型资源组成，包括分布式发电、需求侧资源和储能。 尽管它们具有潜在的灵活性，但它们通常太小、太分散，和/或它们的发电量波动太大而无法直接提供系统服务。 充当聚合器的 VPP 将把这些 DER 捆绑到一个相当大的投资组合中作为单一资源。它通过中央 IT 系统监控、预测、优化和调度其发电、存储/释放或灵活消耗，使他们能够参与电力市场和/或为系统运营商提供灵活性。研究 1) 通过对 VPP 商业模式进行案例研究并分析嵌入 VPP 的关键电力市场和监管框架，就德国 VPP 的发展及其对电力系统灵活性的贡献提供了重要见解； 2) 反映了 VPP 的关键促成因素，特别是在德国提供的灵活性。VPP 商业模式的要求是什么？鉴于大量能源资产，VPP 需要一个先进的ICT软件平台，这允许大量的DER连接。平台应该可以捕获数据,使能够安全快速的通信VPP、个人资产、电网运营商和电力市场之间，以及自动调节DER 参与电力市场并提供电网拥塞服务。它依赖于高级预测算法制定优化的调度计划。硬件：从投资组合中的 DER 进行实时数据捕获、通信和控制需要智能仪表、远程控制和自动化系统。投资组合中的 DER：为了增加收入，建立一个多样化的 DER（生成、需求和存储）和探索不同市场的商机.生物质/沼气发电和水电植物被认为是不可或缺的资源由于其高度的灵活性，适用于德国的 VPP。小型分布式能源，如 BEV、热泵、家庭储能、屋顶光伏等，将在未来电力系统的灵活性方面发挥越来越重要的作用。绿色氢电解厂还可以提供类似于沼气发电厂的短期和长期灵活性。德国 VPP 的有利环境如何？德国的电力市场和监管框架为 VPP 提供灵活服务创造了有利条件：德国政府旨在为市场准备可再生能源发电厂，特别是通过中型工厂的直接营销义务.这在德国创建了 VPP 的关键服务领域。除此之外解绑垂直整合的供电系统为新进入者（包括独立 VPP）建立了一个从根本上积极的环境。德国电力市场允许电力交易接近实时(盘中市场）。更短的交货期对快速可控的灵活性提出了额外的要求 5可在短时间内提供，可由 VPP 从其池中提供。随着平衡组法, 输电系统运营商 (TSO) 需要从平衡市场购买平衡能源，VPP 可以在这些市场上从它们聚合的资产中提供灵活性。此外，一个单一平衡市场使平衡服务提供商（如 VPP）能够为所有 TSO 提供平衡服务，从而增加 VPP 的业务机会。聚合器 (VPP) 的角色、市场机会和义务是法律定义在德国能源法中。VPP 的市场准入：欧洲和德国的法规都确保 VPP 能够进入批发和平衡市场。最小投标规模或市场资格预审条件对 VPP 的前景具有决定性意义。在德国，TSO 接受 DER 的聚合获得提供平衡服务的资格预审。 VPP 有足够的决定资产的自由在他们的游泳池里。为了进一步释放 VPP 在未来为德国电力系统提供灵活性的潜力，接下来的步骤包括：间歇性可再生能源的参与（特别是太阳能光伏和风能）和其他平衡市场中的小规模分布式能源应该扩大到试点之外。额外的市场设计可以认为是促进小规模分布式能源向网络运营商提供灵活性，因为，目前，配电系统运营商 (DSO) 或 TSO 无法获得大多数本地灵活性，同时，DER 所有者对其对电网的影响知之甚少。双重经济负担从费用，征税和税收将需要移除为家庭提供灵活的家庭存储空间。标准化流程独立之间需要开发聚合器、BRP、消费者，包括，例如。如何解决薪酬、测量和验证基线方法、数据交换和治理结构。 61介绍德国的目标是到 2045 年实现气候中和。加速可再生能源扩张是实现这一雄心勃勃目标的关键支柱。 2020 年，可再生能源占德国发电量的 50.9%（或 248.82 TWh），其中 37.2%（或 183.27 TWh）来自风能和太阳能光伏（PV）1.预计 2045 年可再生能源发电量将增至 899 TWh，其中风能和光伏将占主导地位。2鉴于其间歇性特征，风能和光伏在电力系统中的高渗透率给电网运营商和电力市场平衡供需带来了重大挑战。同时，所有最终用途部门的脱碳与电气化程度的提高相关，这将导致总电力需求从 595 TWh 大幅增长2018 年至 2045 年 1,017 太瓦时3与 2008 年相比，能源效率的巨大努力将使一次能源需求减少 50% 以上。因此，电力系统的灵活性是德国实现气候中和的关键。4该研究旨在 1) 通过对不同参与者运营的 VPP 商业模式进行案例研究并分析关键的市场监管框架，提供关于德国 VPP 发展及其对电力系统灵活性的贡献的重要见解，其中嵌入 VPP； 2) 反思 VPP 的关键促成因素，尤其是在德国的灵活性规定。1弗劳恩霍夫 ISE（2021 年）。能量图表。 Öffentliche Nettostromer- zeugung 于 2020 年在德国举行。https://energy-charts.info/charts/energy_pie/chart.htm?l=de&c=DE&inter-val=year&year=2020。2Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2021)。 Klimaneutrales Deutschland 2045. Wie Deutschland seine Klimaziele schon vor 2050 erreichen kann Zusammenfassung im Auftrag von Stif- tung Klimaneutralität, Agora Energiewende und Agora Verkehrs- wende。3Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2021)。4 AEE（Agentur für Erneuerbare Energien）（2016 年）。元分析。 Flexibilität durch Kopplung von Strom, Wärme & Verkehr; Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2020)。5https://www.pv-magazine.com/2019/06/14/edf-to-acquire-energy2market/6 SWECO (2015)。研究分布式能源的有效整合，为电力系统提供灵活性。向欧盟委员会报告。虚拟发电厂 (VPP)通过为电网提供灵活性服务和为电力市场提供灵活性，虚拟发电厂 (VPP) 已成为一种很有前景的解决方案。它是集中协调的分布式能源 (DER) 的集合。法国公用事业公司 EDF 估计德国的能源聚合和本地灵活性市场为 75 吉瓦，并预计到 2030 年将翻一番。5DER 由主要连接到配电网或靠近最终用户的中小型资源组成6.这些 DER 可分为 1) 分布式发电（可调度资源，例如热电联产或沼气厂，以及可变的可再生能源，例如风能和光伏）； 2) 需求侧资源（灵活能源用户的需求响应），以及； 3) 能量存储（例如电池、飞轮、Power-to-X）。尽管它们具有灵活性的潜力，但它们通常太小、太分散，和/或它们的发电量波动太大而无法直接提供系统服务。充当聚合器的 VPP 将把这些 DER 捆绑到一个相当大的投资组合中作为单一资源。它通过中央 IT 系统监控、预测、优化和调度其发电、存储/释放或灵活消耗，使他们能够参与电力市场和/或为系统运营商提供灵活性。 72德国 VPP 的电力市场和监管框架在德国，与运行 VPP 最相关的法规包括电力市场设置和法规、可中断负载法规、电网拥塞管理、可再生能源法规、聚合法规以及为住宅 DER 提供灵活性的法规。本节简要介绍这些法规，特别是这些法规为 VPP 商业模式带来的机遇和挑战。2.1德国电力系统基本原理供电系统解绑传统的垂直一体化供电系统的解绑，即发电、输配电系统运营以及对最终客户的供应的解绑，为新的市场进入者创造了一个从根本上积极的环境，因此对于大多数电力公司的发展至关重要。 VPP 商业模式。在德国，分拆受《能源工业法》（Energiewirts