VPP海外市场状况与趋势分析白皮书

VPP 海外市场状况和趋势分析 Overseasmarketsituationandtrendanalysis 2023 目录 1VPP市场概述5 1.1市场规模7 1.2欧洲市场说明12 1.3美国（北美）市场说明14 1.4澳洲、日本等其他市场15 1.5VPP市场主要参与者17 1.6VPP市场初创企业24 1.7实际成功案例描述31 1.7.1头部技术平台案例31 1.7.2中介机构案例37 1.7.3市场代理人案例38 1.8能源市场参与者的战略定位39 1.9目前市场投资回报率(ROI)41 章结42 2上下游生态和商业模式探讨44 2.1灵活性资源价值链44 2.2在价值链中的定位45 2.2.1能源聚合器Aggregator（中介商）45 2.2.2技术平台47 2.2.3市场代理（MarketAgent）.................................................49................................................ 2.3新的风险商业模式（初期可进入市场标志）51 2.3.1之前的注意事项（PreviousConsiderations）.............................53............................. 2.3.2商业模式建议...............................................................53.............................................................. 章结66 3选择和投资VPP技术关键点69 3.1电力系统的相关要求71 长园飞轮物联网技术(杭州)有限公司 2 www.eiot6.com 3.2关键性技术及其应用73 3.3数据标准及安全挑战78 3.3.1能源研究与开发部美国能源部（DOE）78 3.3.2标准工业通信和公共信息模型（CIM）78 3.3.3网络安全81 3.3.4网络安全信息共享流程和实践84 4VPP与能源物联网EIoT的关系86 4.1DER分布式协议概述：90 4.1.1相关协议90 4.1.2相关协议适用场景说明93 4.2核心主要协议详细描述96 4.2.1IEEE1547-2018标准96 4.2.2IEEE2030.597 4.2.3IEEE标准1815100 4.2.4SunSpecAlliance™联盟101 4.2.5OpenADR™联盟101 4.3LPWAN通讯层协议WI-SUN说明106 4.4开源软件体系全景图110 5VPP与电力现货市场的关系113 5.1电力现货市场交易自动化113 5.2VPP操作115 6长园飞轮的VPP解决方案116 6.1长园飞轮VPP解决方案价值与优势116 6.1.1面临的问题................................................................117............................................................... 6.1.2虚拟电厂的价值...........................................................118........................................................... 6.1.3针对虚拟电厂运营商或聚合商的价值......................................120...................................... 6.1.4聚合商收益................................................................122............................................................... 6.1.5虚拟电厂分散式资源收益..................................................124................................................. 长园飞轮物联网技术(杭州)有限公司 3 www.eiot6.com 6.2技术优势125 6.2.1长园飞轮虚拟电厂是一个基于云原生架构的虚拟电厂服务平台126 6.2.2长园飞轮虚拟电厂的应用架构与业务架构方面优势明显126 6.2.3长园飞轮虚拟电厂在提升聚合商及客户收益方面的优势明显128 6.2.4长园飞轮虚拟电厂可调负荷聚合具有多能源接入方式的特点128 6.2.5长园飞轮虚拟电厂在硬件方面的优势明显129 6.2.6长园飞轮虚拟电厂的设备接入方式灵活多样129 6.2.7长园飞轮虚拟电厂的预测服务优势明显129 6.2.8长园飞轮虚拟电厂在数据安全方面做了许多努力130 6.2.9长园飞轮虚拟电厂与区域虚拟电厂平台在数据交互方面的优势明显131 6.2.10长园飞轮虚拟电厂具有长远眼光的系统功能与产品规划132 6.2.11长园飞轮虚拟电厂在分布式资源接入物联网的经验颇丰134 6.3成功案例140 章结140 附录1:英文术语和短语中英文对照141 参考资料和延伸阅读列表：144 长园飞轮物联网技术(杭州)有限公司 4 www.eiot6.com 1VPP市场概述 背景：发展了上百年电网的结构基于一种假设和范式：即集中发电被输送到无源分布式负载，并认定这种架构所需的成本是最低的。然而随着近10～20年新能源快速部署，电力行业市场化变革等驱动因素，正在改变电力现状和相关范式。这些驱动因素包含：电力需求的增长，可再生能源（RES）的快速部署，电气化交通EV（新能源汽车的普及）等等，也包括：电力市场的放松管制，以及智能电网技术的创新。为更好的应对这些新驱动因素需要新的能源管理技术整体解决方案。 图1：来源ABB网站 而能源物联网（EIoT）就是这样一种能源管理解决方案，EIoT是一个领先的、总体性的视角，所有用电设备都支持互联网，因此可以接近实时地或采用合适预测策略将其能耗与电网的其他部分进行协调。也许没有任何地方比电网外围更能感受到前面描述中确定的能源管理变革驱动因素的影响：分布式发电（DG），太阳能光伏（PV）和小规模发电（生物质发电，熔盐储能）的形式等等。上述需求带来了微电网及VPP这种需求侧等关键性技术落地。 图2：新型电力系统未来创新图 本文主要希望帮助：解决进入电力市场，交易辅助服务品种的厂商，如何判断VPP平台价值和选择相关产品来灵活的调度相关资源。 VPP的灵活性作为补充资源被现货市场参与者定义为核心业务。为了评估创业过程，将进行市场概述，包括市场规模，其他国家的趋势分析，竞争格局评估和消费者细分。然后将提出VPP的客户细分，评估监管框架，情景分析，实施路线图等业务模型，以供部署和实施VPP项目的DER（分布式能源服务商）做参考。 VPP市场在过去几年中取得了相当大的增长。随着可再生能源（RES）在所有电力系统中的普及，对灵活性的需求正在增加。为了评估与此相关的业务的新创企业建立业务适用性，将评估以欧洲和北美市场的VPP市场来做参考。 1.1市场规模 VPP为DER能源的参与者提供了一种工具，使他们可以从需求侧能源设备中获得灵活性收益。核心是基于能源EIoT的基础的物联能力，聚合资源旨在获得规模和资源范围的经济效益，并参与现货电力市场辅助服务等交易品种的交易和交割。VPP的市场设计一般包括时空细分，辅助服务重新定义（提供快速响应的备用电力和调节需求），新的容量市场（促进RES参与和引入灵活性要求）等趋势。在这种情况下，能源服务提供商（ESCO），零售商，电力公司和独立的中介商可以利用中介平台提供灵活性，例如辅助服务，现货市场或区域灵活性市场。由于每个国家的电力系统都非常不同，因此目前也缺少统一量化全球VPP市场现状和规模上的合理工具。 目前全球VPP软件市场收入预计在2023年底达到25亿美元，并在2028年达到最高30～40亿美元。 图3：全球VPP软件整体市场规模示意图 欧洲和北美是VPP领域最重要的市场，而亚太地区（主要是澳大利亚、日本）则紧随其后。每个市场都具有不同的特点，其中欧盟则通过电力混合微电网方案专注于VPP的落地，美国则通过广泛的DR和备用发电机，澳大利亚通过存储VPP引领家庭太阳能发电。 VPP市场在过去几年中经历了显著增长。在所有电力系统中多种的可再生能源（VRE）供应随着它的快速增长，电力系统在灵活性方面需要快速增强。为了 更好的展示市场的面貌，通过对现有海外市场和产品灵活性方面测评针对性对VPP市场做好描述和评价。 图4：VPP选择典型国家的Aggregator中介商分布图 提供可用的工具。其目的是实现规模和范围的经济效益，并在整合后允许市场参与。新的市场设计实现了空间和空间的碎片化、辅助服务的重新定义（激励性的快速反应储备和爬坡要求）以及新的容量市场（促进VRE参与并引入灵活性要求）。 VPP的参与市场包括以下多种能源市场。从需求方面来看，VPP参与的辅助服务市场是最有利可图的，因为它以欧元/兆瓦时为基础，同时对终端用户的行为影响较小。从供应方面来看，VPP主要在计量表前招募发电资源，也可以参与批发市场。在辅助服务市场中，VPP可以从容量和性能两方面获得报酬，因此最适合需求方中介机构，而不同的系统通常以aFRR（自动频率恢复备用电力）或二次备用电力为主。一次备用电力或FCR（频率维持备用电力）通常强制要求同步发电机，因此不予报酬，而三次备用电力或mFRR（手动频率恢复备用电力）则根据使用情况获得报酬。 图5：现货电力市场相关辅助服务图 为了最大化可变性资源的价值并在欧洲提供新服务，中介平台正在开发，VPP的扩展正在加速。在VPP的实施初期，VPP的特点是以可再生能源为中心的集成。在欧洲，ENTSO-E正在进行旨在整合辅助服务的项目，这是一个跨越国界扩展服务的好机会，因此VPP行业有望增长。据估计，欧洲的辅助服务管理了200TWh的能源，这相当于灵活性服务市场规模约100亿美元[Flexibilitymarketsizing,2020]。随着制度发生了变化，一些新的市场（本地灵活性市场、本地能源社区、P2P交易等）也已经活跃起来，以满足对灵活性资源的需求。随着VRE在系统中所占比重的增加，欧洲对灵活性的需求正在增加。 根据ENTSO-E的最新数据，2016年至2017年间，作为辅助服务签约的总容量从3.75TW增加到4.56TW，同比增长21.4％。此外，如果整合平衡市场，预计将在ENTSO-E的所有TSO上产生每年4亿欧元以上的额外收入[ENTSO-E,2019]。用于拥堵管理的预算从2015年的999百万欧元增加到2017年的1,270百万欧元。 IGCC，PICASSO，MARI和TERRE项目 欧盟委员会制定了电力平衡指南（EBGL）。在许多其他要求中，EBGL规定欧洲TSO建立多个集中式欧洲平衡平台。由此产生了以下项目：MARI（针对mFRR）、PICASSO（针对aFRR）、TERRE（针对RR）、IGCC（针对IN）以及最后在自愿基础上的FCR项目。由于强制性项目在设置和流程上的相似性，它们之间尤其密切相关。 IGCC（国际电网控制合作）：用于失衡净额的国际电网控制合作。 PICASSO是由ENTSO-E的TSO之间运营的集成市场，旨在整合欧洲aFRR市场，增强经济和技术效率，并在系统安全限制内交易自动频率恢复备用电源（aFRR）的项目[ENTSO-E,2017]。 MARI是为实现允许mFRR交易的平台而实