虚拟电厂参与第三方辅助服务市场设计与实践

国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 虚拟电厂参与第三方辅助服务市场设计与实践 国网浙江电科院 国网浙江省电力有限公司电力市场仿真实验室 邓晖 2023年5月 背景与意义 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 （一）我国新能源发展现状 "十三五”期间，我国新能源突破发展，2020年国家电网实现“三个突破” 口新能源新增装机突破1亿千瓦。累计装机4.5亿干瓦（风2.3、光2.2亿干瓦），圆满完成国家"十三五”装机自标。风光最大出力均突破亿于瓦，达1.02和1.14亿瓦。 口新能源电量占比突破10%。全年新能源发电量5872亿干瓦时、发电占比达10.2%，国家电网全面进入新 能源高占比时代，叠加电力电子设备高比例接入，“双高”特征愈发明显。 口新能源利用率突破97%。新能源利用率达到97.1%，实现自2017年以来的四连升，全面完成国家清洁能 源消纳三年行动计划利用率考核要求，“十三五”初的弃电同题的得到缓解。 年均增速25% 3.0 3.5 4.5 年均增速26%年均增加3个百分点 94.2% 89.0% 97.1% 1.8%78 2016年2017年2018年2019年2020年291642017年2018年2019年2020t2016年2017年2018年2015年2020年 新能源装机容量（亿干瓦）新能源发电量（亿干瓦时）新能源利用率 背景与意义 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 （一）我国新能源发展趋势与相关问题 “十四五”期间，我国新能源将实现“量变”到“质变”“相关问题更需关注 口电网安全稳定运行问题。在未来相当长的时间内，交流电力系统的功角、频率、电压稳定仍然需要 同步电源维持。但随着新能源大量替代常规电源，维持稳定的物理基础被不断削弱。 口电力供应安全保障问题。电力系统发用电必须实时平衡，目前主要通过调节可控电源出力跟踪负荷 变化。随着新能源快速发展，可控电源占比下降，风光小发时保供难度极大。 口分布式电源“可观可测、可调可控”及涉网性能均低于集中式新能源，系统面临更大挑战。 非化石能源生物质6000万千瓦 25%非化石能源消费2700亿千瓦时 能源消费57亿吨标煤量14.25亿吨标煤 95%来自 电力 水电4.1亿干瓦、 1.6万亿千瓦时 新能源装 机12亿千 瓦 终端非化石能源直接利终端非化石能源发电需核电1.2亿千瓦、 化石能源用4.7万亿千瓦时9360亿千瓦时 75% 化石能源消费量风电、太阳能发电 水电、核电、生物质新能源2.2万亿千瓦 发电时 背景与意义 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 （三）新型电力系统的内涵 新型电力系统承载着能源转型的历史便命，是以新能源为供给主体，以确保能源电力安全为基本前提，以满 足经济社会发展电力需求为首要目标，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清 基本前提 首要目标 枢纽平台 支撑 基本特征 女女 确保能源电力安全 满足经济社会发展电力需求 坚强智能电网 源网荷储互动与多能互补 清洁低碳、安全可 控、灵活高效、智 能友好、开放互动 新型电力 洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。 市场机制 背景与意义 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 （四）灵活调节资源的重要性口间歇性、随机性程度较高 口“极热无风、晚峰无光”特征频显 高比例新能源口电网发用电平衡面临较大挑战 新型电力系统高比例电力电子设备口电力系统转动惯量持续下降 呈现新特性口系统调频、调压能力不足 夏季/冬季“双峰 加强电网调节能力 口电网稳定水平下降，连锁故障风险提升 口电力保供压力逐年增大 传统发电资源灵活调节资源 常规火电等基础调节资源发电占比下降充分发挥储能、电动汽车、可调节负荷、负荷聚合 传统“源随荷动”的计划机制难以满足商、虚拟电厂等调节能力 系统平衡及调节需求通过市场化手段促进“多元互动”，缓解电网调节能力困境 01唤醒灵活条件资源的重要意义 目录02国内外相关市场机制及运行情况 CONTENTS 03浙江独立第三方辅助服务实践 国内机制探索 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 国家顶层设计 2015年，中发9号文发布，标志本轮电力体制改革的开端。2017年，国家能源局印发《完善电力 辅助服务补偿（市场）机制工作方案》，为储能等灵活性资源参与电力辅助服务提供依据。 国家能源局文件 中共中央文件 国家发展和改革委员会文件 国家设系局天于印发（完器电力能的家务 DESRREPER 促进光代产业健康发据的通加 国内机制探索 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 各地试点探索 华北地区受制于火电机组供热调峰能力差，传统水电等灵活性调节资源缺芝，利用市场机制引入电动汽车、储能、电采暖等资源参与电网调峰 华北地区 国内山西地区为促进新能源消纳、降低社会用能成本，引入储能和用户可控负荷参与电 山西地区 探索 力调峰市场交易，实现源、网、荷、诸的交互融合。 江苏地区江苏地区为提升电网调节能力，引入市场可调负荷或虚拟电厂提供中长期和短期两种尺度的用电调节服务，以问应电网负荷需求，同时增加储能装置作为系统快速调频资 源，共同提升电网电能质量 浙江探索 折江于2020年底启动了第三方独立主体参与辅助服务市场的方案编制，2021年8月开展了第三方 独立主体参与备用辅助服务市场的结算试运行，并在2023年1月开展了直次第三方独立主体参与电力辅助服务结算试运行工作。相关研究成果和经验可为新型电力系统配套的辅助服务市场建设提供一定参考。 国内机制探索 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 1、调峰市场 市场准入 报价出清 结算分摊 国家电网 各省市对于需求侧灵活性资源参与调峰市场的形式普遍采取聚合方式，部分地区满足准入技术条件的主体可作为第三方独立主体参与，例如华北等地。部分地区针对需求侧灵活性资源单独设置市场交易品种，例如山东、上海两地调峰市场增加虚拟电广有偿调峰的交易品种。江苏地区允许需求侧灵活性资源以综合能源服务商的形式参与江苏电力启停调峰市场交易，也可以虚拟电厂的形式参与电力市场用户可调负荷辅助服务市场。 10 国内机制探索 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 2、调频市场 我国各省市调频辅助服务市场大多采用“两个细则”作为运行规则，仅允许燃煤火电机组参与 调频市 市场准入报价出清结算分摊 当前在准入技术条件上，江苏调目前需求侧主体只需申报是否参频市场要求具备AGC（自动发电控制）与调频市场，作为市场出清价格的接调节能力的综合能源服务商汇集单站受者，根据“七日综合调频性能指标容量达到充/放电功率5MW以上的储由高到低排序后出清，最终出清价格能电站，汇集总容量达到充/放电功为市场最高成交价PM与市场补偿标准率10MW以上、持续时间2h以上的乘积。 11 国外市场实际 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 1、澳大利亚调频市场 成熟的电力市场不单独设置调峰市场，而是通过其现货市场中的实时平衡市场或平衡机制，以实时电价的变化引导市场主体主动参与系统调节 口澳大利亚NEM（全国电力市场）调频类型交易品种适用场景 由AEMO（澳大利亚能源市场运 上调频频率轻微下降(不低于49.85Hz) 营商）运营，市场辅助服务包括调节调频下调频频率轻微上升(不高于50.15Hz) FCAS（频率控制辅助服务）6s上调频突发事件发生后频率大幅下降 NSCAS（网络支持和控制辅助服6s下调频突发事件发生后频率大幅上升 务）、SRAS（黑启动辅助服务） 应急调频 60s上调频频率大幅下降后稳定频率 其中FCAS又细分为8个交易品种,60s下调频频率大幅上升后稳定频率 如右表所示。5min上调频领率大幅下降后，将频率恢复正常 5min下调频频率大幅上升后，将频率恢复正常 12 国外市场实际 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 1、澳大利亚调频市场 成熟的电力市场不单独设置调峰市场，而是通过其现货市场中的实时平衡市场或平衡机制，以 实时电价的变化引导市场主体主动参与系统调节， 》市场准入报价出清与市场结算 场管理系统提交各个交易品种能多提供 虚拟电厂参与FCAS市场需通过市 方式3：VPP聚合方式2：市场零售商 商注册为MASP同时为VPP聚合商 VPPVPP参数 AEMO 计量VPP参数 的容量以及相应的价格，市场调度机构 零售商按照报价从低到高排序，根据需求量每5 聚合商申报数据申报(FRMP)分钟出清结算。 计量VPP参数 》运营情况分析 数据申报由EnergyLocals和Tesla联合运营 方式1: 市场零售商签 零售商 订双边合约 VPP (FRMP) 双边合约 聚合商 VPP聚合商与 的SA虚拟电厂是澳大利亚VPP示范项 目的首个市场参与者，在参与市场的前4 人月（2019年9月13日至2020年1月 12日），获得收益224926美元。 13 国外市场实际 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 2、北美PJM电力市场 聚合总容量不低于100kW，但所聚合的单个终端用户容量最多只有一个可以超过99kW，参与调频市场响应的用户需具备5分钟响应能力。在遥测数据分辨率上根据聚合体参与市场类型的不同有所区别，如下表所示。 市场类型分辨率精度误差 容量市场1min±2% >10MW无要求±2% 主能量市场 ≤10MW1min±2% 调频市场2s/10s±2% 备用市场1min±2% 14 国外市场实际 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 2、北美PJM电力市场 根据响应时间的差别，当前PM备用市场交易品种如下表所示。需求侧资源通过申报可削减负荷量，可参与备用市场的所有交易品种，其交易组织流程与其他发电资源相同，以报量报价的形式参与市场竞争。 交易品种响应时间 运行备用<30min 旋转备用 一次备用<10min 快速启动备用 补充事故备用10~30min 15 国外市场实际 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 3、欧洲电力市场 由ENTSO-E（欧洲输电系统运营商网络）管理的欧洲电力平衡市场以及由英国国家电网管理的 英国电力市场构成欧洲电力市场辅助服务交易的主体， 欧洲电力市场 面向需求侧灵活性资源参与的辅助服务交易品种主要为频率控制类服务，包括FCR（频率控制 备用）、aFRR（自动频率恢复备用）、mFRR（手动频率恢复备用）、RR（替代备用），各项服务 均包括能量和容量两种交易标的 >英国运行备用市场 FR STOR 响应时间 不超过2min 不超过20min 响应速率 至少25MW/min 无要求 响应容量 最低25MW 最低3MW 16 持续性至少15min至少2h，60h内可再次响应 01唤醒灵活条件资源的重要意义 目录02国内外相关市场机制及运行情况 CONTENTS 03浙江独立第三方辅助服务实践 浙江电网和市场基本情况 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 浙江电网基本情况 浙江电网目前已基本建成以”两交两直 (2018年底 . 特高压为核心，以“东西互供、南北贯通盱眙 淮南 的500于伏电网为骨，以沿海电源群为支 撑的坚强主网架。通过两回±800干伏直流芜湖同里新华 @练塘 特高压分别与四川电网和宁夏电网相连。风泽南桥奉 2022年将面临白鹤滩入浙建设攻坚绍兴 口华东枢纽，交直混联，特性复杂兰江金华 是唯一与周边三省一市均有联络线的电网莲都 电力交互频繁复杂。作为大受端电网，频 榕城站 率、电压稳定存在一定隐惠。受台风、雨福建 雪气候因素影响，电网运行承压。 18 浙江电网和市场基本情况 国家电网 STATEGRID 国网浙江省电力有限公司 浙江电网基本情况 浙江全社会用电量情况 2021年，全省用电需求保持较快增长，