储能新型虚拟电厂建设与思考会议纪要–20220913

【摘要】虚拟电厂框架，通过数字化技术、控制技术、物联网技术、信息通信技术，将我们的分布式电源、储能这些资源聚合起来，优化管理控制，能够参与到我们电网的运行，还有电力市场运营。 四大技术，1）低延迟的互动性的储能通信技术；2）包含大量丰富资源的协调决策优化的技术；3）灵活市场策略的技术，灵活市场包含两类，一个是对外，一个对内；4）管控平台开发，其实这个开发也是分多次，包含对内的资源的开发，以及对多个资源的聚合和优化的。 【讲座主题】全资公司主要是由配电专业，还有电力自动化专业，系统专业组件而成，是国网的课改示范单位。 我主要研究的这个方向就是虚拟电厂与电力市场，主要从事虚拟电厂、需求响应、电力市场经济，还有综合能源系统的这个专业领域的研究。今天分为四个方面给大家做介绍。 第一个是虚拟电场的这个介绍。 第二部分是储能资源在虚拟电厂中的这些应用还有它的作用。 第三部分就是我们储能型虚拟电厂的主要运营模式，还有核心技术有哪些。第四部分就是介绍一下我们上海院在虚拟电厂建设的这方面的一些经验。 【虚拟电厂介绍】首先我做一下这个虚拟电厂定义的这个介绍。 大家对虚拟电厂应该是不陌生了，但是为什么还要强调一下这个定义呢？ 因为可能在各行各业的领域，大家对这个定义还是有一些不同的，然后这个定义是我们在我们的国网公司企业标准现在还没有完全发布，但是基本上就是这样的一个框架，就是通过了这个数字化技术、控制技术、物联网技术、信息通信技术，将我们的分布式电源、储能这些资源聚合起来，优化管理控制，能够参与到我们电网的运行，还有电力市场运营。 可能我们在很多这个场景上都可以提到，就是源网荷储类型的这个微网型的虚拟电厂或者这个虚拟电站或者负荷聚合商，这些定义都很多。但是虚拟电厂其实它一定是要有电厂的，这个特质表现出来的就是一定要参与到我们电网的运行，并且现在它要有收益。 那就是我们主要的这个价值兑现的地方就是电力市场。 首先这个虚拟电厂定义提出应该是97年，我们这个国内做这个示范，大概从2018年开始，基本上就是我们2015年电力市场化改革以后，然后虚拟电厂得到了一个比较好的快速发展。 然后这两年很明显，虚拟电厂发展的态势是非常猛的，一方面原因是我们建设以新能源为主体的新系统的需要，就是我们大量的新能源的电源接入到电网。 还有一方面就是我们电力市场的不断推进。 所以虚拟电厂主要是要解决我们这么多的新能源接入到电网里以后，一些费用不足的问题。 可以说它是在用户侧来聚集很多的灵活资源来为电网缓解这个运行压力，给用户带来高质量的用电，同时是将这个新能源消纳，达到一个比较好的水平的一个技术。 这是我们的对这个虚拟电厂的一个分类。 在最早的时候我们分成了商业型和技术型，其实这种是在实际分层制定的时候不会完全区分的这么开。 但是在我们做研究的时候，会分一些商业型和技术型，就是从技术调用或者技术优化方面怎么研究的虚拟电厂以及商业上面怎么盈利的那个虚拟电厂做了一个划分。 然后再按照主体资源分，我们就分为，需求响应型，其实我们大部分看到的是负荷型的虚拟电厂，我们现阶段运行的普遍的虚拟电厂都属于负荷型的，还有这个电源型的虚拟电厂以及混合型的虚拟电商。 电源型的包含我们接入了分布式的那个新能源以及一些储能，都可以叫做电源型的虚拟电厂。 混合型的就是二者兼而有之的，这些兼而有之的这个虚拟电厂可以说很可能是未来发展的一个主要方向。 现在这个国外的一个主要的研究现状，我们所听到做得比较好的，德国的、欧盟的、美国的和日本的，特别是欧洲有比较好的这个发展和应用。因为在德国或者欧洲的电力市场、美国的电力市场跟我们国家还是有一些区别的。 我们下面重点讲两个比较先进的虚拟电厂的一个实例，德国的平衡集团的这个设计。 其实平衡集团其实就是我们这边理解的虚拟电厂，只不过各自的翻译不同，这个brp就是balancingresponsibleparty它其实就是一个 group一样的。 所以我们这里面有人翻译成这个平衡集团，其实就是在我们配网这一层形成一个一个的组织，这里面的源荷是可以自平衡的？所以刚才我说这个混合型的虚拟电厂是以未来一个比较好的发展方向。 就是说它在配网这一层，因为接入了分布式电源以后，那在区域先进行一些平衡，可以为霸网和组网的这个能量平衡减压，也同时提高了我们建设在用户这一侧的新能源的这个消耗。 美国的，我们经常看到的这个新闻，前段时间也特别火的，因为那个特斯拉做了一个这个powerwall的项目，其实他很早就在做，但是最近就是因为参与了运营并且有收益，从一开始的不是强制的，就是这个用户自愿的，到现在用户已经非常希望去加入到这个计划中，原因就是他运营的这个虚拟电厂已经收益了，这个powerwall已经迭代了三代了，一代、二代还有现在的这个powerwall+，这里面就是基于他用户的一个光伏系统，包含屋顶光伏、电动汽车、户用储能这一整套的这个用电平衡机制。 同时他参与了就地的这个消纳平衡，还有需求响应，也参与了区域的电力市场，所以它收益是比较可观的。 也是因为这个新闻发出来以后，我们国家内部这个资本市场可以看到虚拟电厂概念的公司都有一个股价飞升的阶段，就是大家看到了这个技术可能未来是有希望的。 我们国内对虚拟电厂发展的三个阶段的评判。 在第一阶段就是邀约型阶段，第二阶段是市场型阶段，第三个就是跨空间自主调度型的阶段。 现在我们判断的这个我们的国内的虚拟市场阶段应该属于邀约型和市场型这个中间这一个阶段，有一部分区域可能我们实现的这个市场，完全参与市场，但是大部分还是停留在这个邀约型，就是参与各地的需求响应的阶段。 这是我们整理的国内十三五十四五各地的这个示范的情况，包括冀北、江苏、上海、浙江、广东、深圳，还有河北，现在都在属于一批二批三批的虚拟电厂的试点的省份。 这些省份的虚拟电厂，每一阶段的示范都有了很好的这个经验，比如，江苏这个需求响应的规模就特别大。从2016年削减负荷352万千瓦，到2019年这个达到了最高核销3%到5%。 20年我们建设的这个跟冀北公司一起，起草了rec的这个虚拟电厂的这个标准，并且冀北公司也是在虚拟电厂市场化的推进上是走得非常的快，应该算是前列。 广东深圳还有这个国网中的上海，安徽，浙江的两个地区，这属于第一阶段。 这个第二阶段市场化阶段就是冀北虚拟电厂，上海虚拟电厂和深圳虚拟电厂的一个简单的这个介绍。 冀北训电厂就是包含了分布式光伏、续热式电采暖这些包括负荷的错峰使用以及新能源跟负荷之间的匹配。这是冀北的虚拟电厂。 上海的虚拟电厂基本是集中在这个负荷以及邀约的阶段。 但是上海在政策上面他是做了一个推进的，就是虚拟电厂作为主体参与电力市场这方面。 是为下一步，虚拟电厂，特别是储能，储能除了独立储能能够参与到这个市场，好多的小储能是参与不到市场的。 那它这个获得主体的资格的这么一个手段是可以通过虚拟电厂这个方式，因为我们可见虚拟电厂这个主体是可以被大多数省份政策认定为一个比较合格的这个市场的，还有深圳的虚拟电厂，这是相关政策。 刚才好多领导也都说了，我这里面就不赘述了，基本上都是一个向前不断推进的一个过程。虚拟电厂应用它是两个层面，一个是运营层面，还有一个市场层面。 同时我们在最早的时候就提出了虚拟电厂这个技术应该是我们未来信息系统的建设中一个比较重要的一个技术。 他在我们原网和这个形态看起来是我们在用户这一侧，但是他包含的元素是比较多的，所以他要对我们到网提升可再生能源的消纳，以及提升我们用户这一侧的这个效益，是比较重要的一个角色。 【储能资源在虚拟电厂中的应用】下面我说一下储能资源在虚拟电厂中的这个应用。 储能前面也说了很多了，能量型储能、功率型储能、备用型储能，这种各种各样的技术大家都在做，现在有这么多产业公司都在做，还有储能的这些形式。 机械类的，像抽水蓄能等，我们应该是政策上，五大发电集团都在部署这个抽蓄，还有一些压缩空气储能都在做一些示范项目，电化学储能、电磁储能，还有其他各种各样的这种形式，是很多的。 储能的技术的这个政策，国家能源局也是一步一步的在推进。 一个是建立辅助服务办法，就是我们的储能是可以参与辅助服务的，其实就是给储能有一个收益的出口，包括22年提出了包含新能储的电动汽车充电网络、虚拟电厂等这些主体都是可以参与辅助服务的。 未来储能聚合型的虚拟电厂参与现货市场，包括是否可以参与零售市场，这些我们都是在研究。 就是储能应用场景的一些痛点，包含我们现在也有一些共享储能，怎么样，找到它的这个收益，怎么样，能够在投资跟收益上能够做得比较好。我们现在大部分都是做我们电价的套利，因为我们现在大部分省部的电价也就是四段左右。 那未来如果参与到现货，那可能这个电价套利的这个空间会更大。 同时我们不仅仅去看的电价的差异，可能还有一些这个用户这一侧服务的一些收益，都是可以看到。 也就是说，我们储能其实是我们虚拟电厂中一个非常重要的这个资源，它又可以正又可以负，所以它既可以去做一些削峰填补，同时其实也是可以为我们这个用户这一侧提供一些服务。 这是虚拟电厂建设的两极体系，两极体系就是对上和对下的市场，这个也是很多在这一方面对虚拟电厂运营主体和虚拟电厂这两个概念有一些偏差的地方。 因为我们讲整个虚拟电厂的运营其实它建设是分很多层的。 从除了资源这一层，我们可以把它暂时称作叫虚拟电厂的基础。 还有一层就是我们通常听到的聚合商运营商，其实还有再上一层，就是我们在电网这一侧也好，或者在市场政府这一侧提供一个比较大的平台，为这些聚合商接入市场，接入需求响应或者参与电网互动提供这么一个平台。 所以它应该是分多层的。 我们现在简单可以看出来是对内的对外的。 所以对内的我们也是很多的建设内容，包含资源建设的内容，还有就是我们聚合建设的内容。对外，然后是参与市场，参与需求响应，这些建设的内容。 【储能虚拟电厂的核心】下面说一下储能型虚拟电厂的一个核心，这些储能因为它有不同的特性除了我们提供一些调峰的这个需求，还有这个调频。 德国的这个虚拟电厂，很大程度上它的收益都来自于它的调频。那为什么呢？ 因为它的这个市场中调频的品种是特别多的，一次二次三次，而且它的收益也是很丰富的。 那我们国家可能现在还在发展过程中，从原来的两个细则到现在的很多服务市场，可能到未来我们有现货市场，这个服务市场都会消失。那这些都是在行进过程中，我们根据现在电网的需求来设置这些交易品种。 同时我们储能的这特性建成了虚拟电厂以后，是满足我们这些市场需求的，所以它自然就会有一些收益，这些是一些这个分类，包含就是我们一些应用场景，有一些户用的光储、储热，还有小型的储能站，我们数据中心5G基站这些都有在市场上在做，有一些这些储能的资源的都在考虑它要么参加需求响应，要么参加辅助服务市场或者做一些电价的套利。 综合来说就是，运营储能型虚拟电厂，那首先它的一个核心的能力要有预测能力，同时它怎么去对电网的需求有个很好的这个感知？如果说这几点做到了，肯定是收益会很好。 这个澳洲的虚拟电厂在去年前年的时候，新闻也是比较多的，做的也是比较好的。我们好多的这个储能企业卖的这个电池也是到澳洲市场。 我们做的一个类似共享储能，整体的虚拟电脑运营商怎么去提供这个服务的一个架构。 它为电网提供平衡能力，聚合调度用户侧的这些资源，资源包含电动汽车性能，是投资也可以租赁，这是一个投资的模式。收费就是用户要向运营商支付服务费，获得这个储能的控制权。 盈利就是时空互补的特性，还有包括一些容量组成。 这是几个技术，就是在储能型虚拟电厂中，我们认为有四大技术，一个是低延迟的互动性的储能通信技术；包含大量丰富资源的协调决策优化的这个技术；灵活市场策略的技术，灵活市场刚才也说了有包含两类，一个是对外，一个对内；那第四个就是管控平台开发，其实这个开发也是分多次