山西电力系统灵活性与虚拟电厂

1 山西电力系统灵活性与虚拟电厂 中德能源与能效合作伙伴 2 版本说明 本报告聚焦中国能源大省山西省，介绍了山西在当前的电力系统发展和电力市场机制背景下的虚拟电厂建设与运营管理现状，列举了山西虚拟电厂案例，并分析了山西虚拟电厂未来发展的优势与挑战，为山西虚拟电厂的下一步发展提出了建议，从而助力煤炭大省山西的绿色、低碳能源转型。报告在中德能源与能效合作伙伴项目框架下发布。项目受德国联邦经济和气候保护部（BMWK）委托和资助，中国国家发展和改革委员会、国家能源局作为中方政府合作伙伴提供支持和指导。项目旨在围绕能效提升和发展可再生能源，通过深入交流可持续能源系统发展相关的政策、最佳实践和技术知识，推动高级别政府对话，企业与政府交流以及技术和政策法规层面交流，从而促进和推动两国能源转型，助力实现气候目标。受德国联邦经济和能源部委托，德国国际合作机构（GIZ）负责实施中德能源与能效合作伙伴项目。 发行方： 中德能源与能效合作伙伴 德国联邦经济和气候保护部（BMWK）委托 北京市朝阳区亮马河南路 14 号 塔园外交办公楼 1-15 邮编：100600 c/o 德国国际合作机构（GIZ） Torsten Fritsche Köthener Str. 2 柏林 10963 项目负责人： 尹玉霞、王昊 德国国际合作机构（GIZ） 作者： 王鹏，刘洪涛，于筱涵 华北电力大学 国家能源发展战略研究院 版面设计： edelman.ergo 图片： BMWK/Cover shutterstock_192479264 (P 8) shutterstock_130778297 (P 10) shutterstock_644696806(P 13) 排版： 翁芳萍 德国国际合作机构（GIZ） © 2022 年 6 月，北京 本报告全文受版权保护。截至本研究报告发布前，德国国际合作机构和相关作者对出版物中所涉及的数据和信息进行了仔细研究与核对，但不对其中所涉及内容及评论的正确性和完整性做任何形式的保证。本出版物中涉及到的外部网站发行方将对其网站相关内容负责，德国国际合作机构不对其内容承担任何责任。本文件中的观点陈述不代表委托方的意见。 3 目录 引言 ........................................................................................................................................ 4 报告发布背景 —— 中德能源合作：电力系统灵活性 ..................................................................................... 4 第一章 中国电力系统灵活性 ................................................................................................... 5 1.1中国能源与电力发展现状 ............................................................................................................................... 5 1.2碳达峰、碳中和与新型电力系统的提出 ........................................................................................................ 7 1.3中国电力系统灵活性分析 ............................................................................................................................... 7 第二章 山西虚拟电厂实践 ...................................................................................................... 9 2.1山西及其电力系统发展情况 ........................................................................................................................... 9 2.1.1 山西省社会经济情况 ................................................................................................................................. 9 2.1.2 山西省电力行业发展 ............................................................................................................................... 11 2.1.3山西省电力市场建设 .............................................................................................................................. 14 2.2山西省虚拟电厂建设 .................................................................................................................................... 15 2.2.1山西虚拟电厂建设与运营管理机制 ....................................................................................................... 15 2.2.2山西省虚拟电厂建设原则...................................................................................................................... 16 2.2.3山西省虚拟电厂实践案例 ...................................................................................................................... 16 第三章 山西省虚拟电厂发展潜力 .......................................................................................... 17 3.1山西发展虚拟电厂的有利条件 ..................................................................................................................... 17 3.2山西推广虚拟电厂面临的挑战 ..................................................................................................................... 17 3.3山西虚拟电厂未来发展方向 ........................................................................................................................ 18 参考文献 ................................................................................................................................ 19 4 引言 为实现习近平主席提出的2030年前碳达峰和2060年碳中和[1]的目标，中国正在加快调整能源结构，提高可再生能源占比。2030年中国风、光发电总装机计划达到12亿千瓦以上，形成由可再生能源为主的能源体系。高比例可再生能源并网，能源消费终端电气化水平提升，高度电力电子化以及大规模分布式能源就地接入将会使电力系统平衡、调节和支撑能力面临巨大挑战，提高电力系统的灵活性是实现能源电力清洁低碳发展的重要手段。 电力系统灵活性是电力供需发生变动时系统保持供需平衡的应对能力，灵活性资源来源于发电侧、电网侧、用户侧与储能等多个环节。目前中国电力系统灵活性资源以电源侧为主，电网侧、需求侧等灵活性潜力尚未真正有效发挥[2]，虚拟电厂是多方位挖掘电力系统灵活性资源，实现以可再生能源为主体的新型电力系统的重要途径。 山西省是中国的能源与重化工基地，也是中国能源革命综合改革试点省。山西省在能源绿色低碳转型目标下不断加快构建以新能源为主体的新型电力系统，扩大新能源消纳，深化电力市场化改革，提升电力系统灵活性，推动虚拟电厂建设。 本报告通过介绍中国能源与电力发展和转型概况，从发电侧、电网侧和需求侧宏观分析了中国电力系统灵活性的潜力，报告聚焦山西省虚拟电厂在其社会经济发展与电力系统和电力市场发展背景下的现状和模式，总结了山西省发展虚拟电厂在政策环境、体制条件、需求条件、技术基础和市场基础五方面的优势；分析了山西省虚拟电厂发展在基础设施、信息技术系统支撑、运行机制、激励机制和宣传方面所面临的挑战。报告建议山西虚拟电厂未来的发展要充分借鉴国际经验、加强机制设计、完善虚拟电厂运行所必备的硬件基础设施和信息技术支撑、及加强虚拟电厂运行的安全保障建设。 报告发布背景 —— 中德能源合作：电力系统灵活性 电力系统灵活性一直是德国联邦经济和气候保护部（BMWK）、国家能源局指导的中德能源工作组框架下中德能源合作的重要议题之一。过去几年，GIZ联合其他中德合作伙伴，围绕德国电力系统灵活性的发展经验和最佳实践及其对中国发展高比例可再生能源电力系统的参考意义，不断拓宽和深化该议题下的中德合作，开展交流研讨、联合编制政策研究报告。在中德能源与能效合作伙伴和中德能源转型研究项目框架下，陆续发布了《德国电力系统中的灵活性技术和措施》、《对电力系统灵活性的激励：德国电力市场的作用》、《京津冀与德国电力系统灵活性定量与比较研究》、《燃煤电厂灵活性改造工具箱》和《德国虚拟电厂的商业模式》等报告。 作为中国重要的能源基地和能源革命综合改革试点省，山西省电力系统灵活性建设与虚拟电厂的发展对于其构建以新能源为主体的新型电力系统，加速能源转型具有重要的支撑性作用。通过对山西省电力系统及虚拟电厂现状的梳理，报告指出了山西省发展虚拟电厂的优势与挑战，并对未来虚拟电厂在山西的发展提出了建议。山西省虚拟电厂的经验及发展思路对于中国其他地区具有重要的借鉴意义。下一步，GIZ计划在现有项目成果的基础上，以区域为重点，根据区域经济发展与电力系统的特点，从实践出发，进一步推动中德两国在电力系统灵活性和虚拟电厂领域的合作示范，快速、稳步的促进中国实现以可再生能源为主体的