虚拟电厂售电业务及共享储能等新型业态趋势

虚拟电厂售电业务 及共享储能等新型业态趋势 李扬教授 东南大学电气工程学院电力经济技术研究所 Email:li_yang@seu.edu.cn 讲师简介 李扬，工学博士，东南大学电气工程学院教授，博士生导师，中国电机工程学会高级会员，中国电机工程学会青年和教育工作委员会委员、全国智能电网用户接口标准化技术委员会 （SAC/TC549）委员。长期从事电力系统运行、电力市场、需求侧管理等研究和教学。主持并完成国家863计划和国家重点研发计划项目、国家自然科学基金联合基金重点项目和面上项目、国网公司总部和省级科技项目40多项，发表学术论文250余篇，授权专利10余项，参与编制国家标准1项，国际标准1项，获广西壮族自治区人民政府、江西省人民政府等省部级/公司级科技奖励6项。 主要内容 一 引言 二 虚拟电厂的商业模式与售电业务 三 共享储能技术与商业模式 四 新兴业态的发展前景与政策支撑 五 总结 1.1虚拟电厂在电力系统中的作用 电网升级改造 新能源为主体的新型电力系统面临的挑战 新能源，特别是太阳能和风能，其发电量受天气和环境条件的影响很大。 新能源发电的不稳定性不确定性 调度与控制难题储能需求增加与 市场建设和政策 体制改革 由于新能源发电的不稳定性，电网的调度和控制变得更加复杂。 为了平衡供需和缓解新能源的间歇性，电力系统需要更多的储能设施。 电力市场和相关政策需要进一步发展，以更好地整合新能源并激励相关的技术与服务创新。 1.1虚拟电厂在电力系统中的作用 虚拟电厂在新型电力系统中的应用、优势及其挑战 在供需平衡中的应用 优化使用 优化设备的运 的整合 整合和优化可 与政策适应性 适应电力市场 行和管理，提 再生能源发 和政策的变 高储能效率和 电，提高其接 化，实现可持 经济性 入电网的能力 续发展的路径 有效平衡电力供需，提高电力系统的稳定性和可靠性 对储能设备的 对可再生能源 虚拟电厂的市场 1.2虚拟电厂的概念与功能 虚拟电厂（VPP）定义：VPP是一种通过软件和通信技术将多种分布式能源资源（如风力发电、光伏、储能设备、以及可控负荷等）集成在一起的系统。这种系统使得这些分散的资源能够被聚合、调度、参与市场交易。 1.2虚拟电厂的概念与功能虚拟电厂的资源组成 分布式可再生能源 风能 光伏能 燃气轮机 生物质能 地热能 需求响应柔性负荷 工业负荷 商业负荷 智能家居 智能楼宇 大型园区 多类型储能技术 大规模电动汽车 1.2虚拟电厂的概念与功能 组合 储能：主要产品为辅助服务，调峰、调频； 方式 柔性负荷：产品为辅助服务，性能取决于柔性负荷功率柔性调节能力；分布式电源：主要产品为电能量，也可包括辅助服务。 分布式电源+储能：产品为电能量，也包括辅助服务，取决于储能配置多寡； 分布式电源+柔性负荷：主要产品为电能量，也可包括辅助服务，取决于柔性负荷配置多寡；柔性负荷+储能：主要产品为辅助服务。 分布式电源+柔性负荷+储能：主要产品可为电能量和辅助服务，取决于各种资源的配置情况 虚拟电厂内部资源组合方式不同，其功能类型也存在差异。 混合型 储能型 负荷型 电源型 虚拟电厂 仅发出电功率 仅吸收电功率 发出与吸收电能 量相对比较平衡 发出与吸收电能量 不存在数值关系 1.2虚拟电厂的概念与功能 虚拟电厂在多种应用场景中发挥着重要作用，其中包括分布式能源管理、需求响应以及市场交易等。 01分布式能源管理 实现这些资源的最优配置和运行 实时调整资源输出，确保能源供应的稳定性和效率 03市场交易 根据市场价格动态等因素制定买卖策略，最大化经济效益 提供频率调节、备用电力和其他辅助服务，通过市场机制获取收益 需求响应 动态调整消费者的电力使用模式，响应电网需求或价格变化 02 通过为参与需求响应的消费者提供经济激励，如 降低电费或提供奖励，鼓励更多用户参与 市场发展需要 1.3虚拟电厂的市场需求 电力市场对虚拟电厂技术和服务的 需求涉及多种驱动因素： •推动电力市场健康发展，提高电力市场稳定性及灵活性，使电力市场保持良性竞争氛围，降低电力物价，保障供需平衡。 可再生能源的整合 •电力系统需要更多灵活性来处理这些能源的间歇性和不可预测性。VPP不仅能聚合可再生能源提高系统的适应性和稳定性，而且提高了灵活性资源的经济价值。 电网现代化和数字化 •电力系统正在向更智能、更高效的方向发展，VPP利用先进的软件平台对分布式资源进行实时监控和控制，促进了电网的现代化建设，为资源的市场化交易提供渠道。 1.3虚拟电厂的市场需求 虚拟电厂在电力市场中的交易面临一些挑战，这些挑战主要来自技术、法规、市场和经济等多个方面。 01技术挑战 02法规挑战 03市场挑战 04经济挑战 异构资源接口不统一，集成与管理困难 通信与数据处理能力，用户隐私安全 VPP的接入和运营受现有法规的限制 电力市场的开放程度和透明度不足 多时段、多市场类型决策难题 投标不确定性问 题 市场成员之间策略性竞争压力 初始建设和运营成本高 内部资源的稳定性较差，短期难以回收投资 一 引言 二 虚拟电厂的商业模式与售电业务 三 共享储能技术与商业模式 四 新兴业态的发展前景与政策支撑 五 总结 2.1虚拟电厂的商业模式 泰莫斯定义商业模式是指一个完整的产品、服务和信息流体系，包括每一个参与者和其在其中起到的作用，以及每一个参与者的潜在利益和相应的收益来源和方式； 商业模式体系包括企业的定位、业务系统、盈利模式和企业价值等多方面； 虚拟电厂的商业模式可依据电力市场化的完善程度和收入来源的不同,区分商业模式。 2.1虚拟电厂的商业模式-参与主体 虚拟电厂商业模式的关键在于多方利益主体的协调运行，涉及到的主体包括：待聚合的资源（参与用户）、虚 拟电厂运营商、电力系统运营商、政府监管机构和常规负荷用户（非参与用户）。 待聚合资源—实施对象（参与用户） 包括可再生能源、储能系统， 可控负荷等，寻求最大化利润 电网公司—需求主体 借助VPP缓解电力投资，同时需要确保系统安全稳定运行 固定负荷—服务对象（非参与用户） 消费者，也是既得利益者 虚拟电厂运营商—实施主体 优化资源配置和运行策略，以满足市场需求、提高能源效率。 政府机构—监管主体设定电力市场的规则和标准，监管市场运作，保护市场主体利益。 每一类主体在虚拟电厂的运营和成功中扮演着重要的角色，共同推动虚拟电厂的成功运营和电力市场的整体效益。 2.1虚拟电厂的商业模式-市场定位 虚拟电厂能够在电力市场中扮演多重角色，既可以作为发电机组从电力批发市场和零售市场中获利，而且还能作为售电公司组织和管理内部用户的需求响应。 参与主体：发电企业、电力用户、售电公司 在中长期市场，VPP可作为传统机组进行中长期双边、 集中交易，合同转让交易。批 在现货市场，VPP通过现货交易的差价获利。发 在辅助服务市场，VPP参与调峰、调频等辅助服务市市 中长期市场现货市场 场交易。 在零售市场，VPP通过直接或间接向终端用户销售电力获利；还能通过控制电力价格和相关合同实施需求响应。 场 辅助服务市场 零参与主体：批发市场用户及零售用户 售市场 VPP在电力市场中的定位 2.1虚拟电厂的商业模式-三种类型 模式类型 定位 运营主体 主要业务 收益方式 以发电侧为主参与市场交易 聚合分散式发电资源 ①独立虚拟电厂运营商②发电公司③输电网运营商 ①在批发市场销售可再生能源电厂生产的电量②直接参与电力现货交易，参与调峰、调频等辅助服务 ①获取电力交易及辅助服务收益的分成②通过帮助发电企业降本增效而收取服务费分成 市场环境下的需求响应 聚焦于用户侧光伏和可控负荷 ①公共事业公司②能源零售商 ①通过合约的形式,取得户用光伏部分电力控制权,必要时给能源零售商提供电力②能源零售商通过储能聚合这些电能并在用电峰期提供给需要的用户③参与调峰、调频等辅助服务 ①将聚合的户用光伏的电能通过储能设施在低价时段储存，在用电高峰时段高价销售给终端用户或输电运营商，通过电价差获得利润 政策补贴型的需求响应 聚合资源,参与需求响应和辅助服务 ①电网公司②售电公司③第三方独立聚合商等 ①聚合柔性负荷、聚合分布式电源、聚合储能②电网公司组织需求响应计划 ①需求响应补偿②辅助服务补偿 2.1虚拟电厂的商业模式—国内典型地区或省份参与品种 虚拟电厂参与市场交易的品种 市场 交易品种 交易范围 交易组织形式 典型地区或省份 辅助服务 调频 省内、区域 单边报量，固定标准补贴；单边报量报价，边际出清 重庆：调频容量补偿价格为日前3元/MW，日内10元/MW。 调峰 省内、区域 上海：实时市场申报容量单位为0.01MW，时间间隔为15分钟，最短持续时间30分钟。报价上限值为400元/MWh 备用 省内、区域 南方区域：采用“日前出清+日内调整”组织跨省备用市场交易。日前分24时段分省区申报10分钟备用购买和提供容量和价格，出清后在日内由南网总调组织调整并事后披露。 现货市场 日前 省内 单边报量报价边际出清 山西：日前交易以报量报价方式参与 日内 省内 山东：竞价申报运行日调节的电力、调节时间、调节速率等信息，接受实时市场出清价格 2.1虚拟电厂的商业模式—市场交易业务流程 02虚拟电厂运营商 注册签约 04市场成员竞标 06互动调节效果 评估 01虚拟电厂资 源聚合 03可调节潜力分析 预测 05优化调度策略， 执行市场出清 07交易结果结算 虚拟电厂参与市场交易的业务流程 2.1虚拟电厂的商业模式—需求响应市场化典型 容量市场：参与容量市场竞价 3年前日前 时间 主能量：参与主能量市场竞价 辅助服务：参与10min旋转备用市场竞价和AGC服务市场竞价 主能量：参与主能量市场竞价 辅助服务：参与30min运行备用市场竞价 实时尺度 PJM需求响应市场的主要参与者： ①配电公司（EDC）：为PJM内部终端用户提供配电服务； ②负荷服务实体（LSE）：包括负荷聚合商和其它电力销售方，只向其合同签订终端用户出售电力资源或提供其它用电服务； ③削减服务提供商（CSP）：组织具有削减负荷潜力且愿意参与电力市场需求响应交易的终端用户，代表终端用户参与到PJM需求响应项目，可以是LSE； ④终端用户（EUC）：不能直接参与市场交易，必须通过LSE或CSP作为代理方才能参与需求响应市场交易。 PJM需求响应的项目类型： ①经济型需求响应（能量市场、辅助服务市场） ②紧急型需求响应（能量市场、容量市场） ③价格反应型需求响应（基于分时电价的需求响应） 紧急需求 响应项目 经济需求 响应项目 价格反应型 需求响应项目 电力批发市场、电力零售市场 美国PJM的需求响应市场化交易项目 2.1虚拟电厂的商业模式—中国政策补贴型需求响应 广州虚拟电厂类型及补贴情况 响应类型 提前通知时间 补贴标准（元/ 千瓦时） 响应系数 削峰 邀约响应 提前1天 0—5 1 ＞4小时 1.5 实时响应 / 3 填谷 邀约响应 提前1天 0—2 1 ＞4小时 1.5 实时响应 / 3 广州虚拟电厂实时响应工作流程 整体来看，美国和欧洲在虚拟电厂的发展和市场化运作方面较为成熟，已实现商业化，而中国仍在试验和逐步市场化的过程中。 2.1虚拟电厂的商业模式 中、美、欧虚拟电厂商业模式的差异 美国 欧洲 中国 资源情况 资源与负荷分布相对较为均衡，主要为家用储能、光伏等可控负荷 以分布式发电资源为主 分布式光伏、储能、可控负荷等 电网体制所有权较为分散各国之间所有权较为分散由电网统一规划、统一建 各国调度+欧洲电网联合统一调度、分级管理:国调度与交各ISO负责各自区域电网运营及协调中心。主要交调(分调)负责省间输电通易的调度管理和市场交易易中心共同运营