2024年苏州市虚拟电厂常态化运行方案：空调和电动汽车专题报告

专题报告 苏州市虚拟电厂常态化运行方案：空调和电动汽车 电力圆桌项目课题组 2024年12月 电力圆桌项目 电力圆桌（全称电力可持续发展高级圆桌会议）项目于2015年9月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 苏州中咨成立于1994年，是中国国际工程咨询公司的控股子公司，是长三角地区重要的综合性咨询机构之一，是国际咨询工程师联合会和中国工程咨询协会会员单位。公司主要面向政府、企业、金融机构等服务对象，提供专业的投资策划、规划咨询、政策研究、评估咨询、管理咨询、全过程咨询等现代咨询服务。已累计承担5000多项各类咨询业务，服务区域从长三角拓展到全国绝大多数地区，同时积极响应“一带一路”倡议，咨询服务涉足加拿大、澳大利亚、非洲、东南等海外国家和地区。公司参与过的重要项目包括长三角地区一体化发展重大项目推进体系研究（国家）、哈萨克斯坦札纳塔斯风电项目后评价、江苏电力控煤研究、苏州工业园区近零碳园区建设发展路径研究、长三角虚拟电厂发展现状研究等。 感谢自然资源保护协会专家为本报告提供的宝贵建议。 CoverImage@Freepik 所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 苏州市虚拟电厂常态化运行方案：空调和电动汽车 MainstreamingVirtualPowerPlantOperationsforAirConditionersandElectricVehiclesinSuzhou 2024年12月 目录 执行摘要1 1.研究背景及现状分析4 1.1研究背景4 1.2虚拟电厂发展现状6 2.苏州虚拟电厂发展基础8 2.1苏州概况8 2.2潜力分析10 2.3苏州虚拟电厂实践21 3.空调领域常态化运行研究26 3.1发展优势26 3.2发展瓶颈27 3.3发展思路29 3.4发展路径30 4.电车领域常态化运行研究41 4.1发展优势41 4.2发展瓶颈42 4.3发展思路44 4.4发展路径44 5.建议52 5.1推动虚拟电厂参与现货和辅助服务市场52 5.2加快完善配套价格机制和市场交易机制53 5.3加强虚拟电厂与地方能源专项规划协调54 5.4建立市区协同的虚拟电厂监管决策机制54 5.5推动产学研融合和关键标准规范制定55 5.6引导空调和充电基础设施智能化改造55 参考文献56 执行摘要 双碳背景下，我国能源绿色低碳转型加速推进，电力来源清洁化和终端能源消费电气化的趋势明显，对电网平衡带来较大挑战。苏州作为“最强地级市”和首批入选碳达峰试点的城市，兼顾高速增长的用能需求和能源低碳转型目标，亟需构建现代电网体系和智慧用能体系，通过市场化手段，挖掘建筑、交通等重点用能领域的灵活性资源，培育新的产业体系，推动地区经济社会的高质量发展。虚拟电厂是兼具经济性和灵活性的选项之一。 随着城镇化和电气化水平提升、极端天气频发，空调已成为冬夏季城市用电负荷攀升的主要贡献因素，而伴随电动汽车保有量上升和高压大功率快充桩的推广应用，电动汽车充电负荷快速增长，特别是用电高峰期间的大规模无序充电则更进一步加剧了电网的供需矛盾。与此同时，空调具有能耗占比高、短时储能的特性，电动汽车亦可作为高度灵活的移动储能单元，充分挖掘这两类需求侧资源的灵活性调节潜力，推动面向这些资源的虚拟电厂实现常态化运行，对于维护电网供需平衡、确保电力低碳保供具有重要意义。 苏州城市化程度较高，2001年-2022年间苏州市累计建成商业建筑面积4621.2万 平方米，预计到2025年进一步增至4968.9万平方米，研究发现，2022年苏州市仅办 公和商业广场两类商业建筑得可调控潜力规模就可达到15.4万千瓦，2025年将增至16.7万千瓦，增幅达8.4%。然而，受制于政策、市场和技术等多方面的制约因素，现阶段空调资源主体参与意愿不强，各试点项目也尚未实现常态化运行，可持续发展能力有待进一步增强。具体原因包括，技术方面，由于工商业和居民空调的负荷特性和运行模式存在显著差异，现阶段虚拟电厂对空调资源的预测精度还相对有限，加之缺少对应的灵活响应策 略，以及用户侧数字化基础薄弱等原因，虚拟电厂实际响应能力还无法满足电网随调随用的期望；在政策监管方面，一是尚未形成统一的功能定位，不利于虚拟电厂明确发展方向，优化资源配置；二是相关标准规范和管理机制的缺失，也不利于虚拟电厂的规范管理；在市场约束方面，主要体现为市场空间无法支撑产业发展，价格机制尚无法激活市场主体参与意愿，交易结算和计量考核模式有待完善。 基于上述现状和发展约束，课题组提出苏州空调领域虚拟电厂发展路径：一是加大对各类资源潜力的摸排，基于负荷特征分析，建立不同时间段内各类空调可调节潜力的评估模型，并形成常态工作机制，根据市场环境变化及时优化评估模型。二是充分考虑不同类型空调资源的调控特性和响应速度，以及终端智能设备、用户舒适度等多重因素，制定适宜的调控目标和策略。三是推动建筑空调智能化改造，打造楼宇数字底座。四是提高虚拟电厂的设备运维、客户关系和风险管理水平。五是提升虚拟电厂电力市场交易能力，探索多元商业模式和增值服务。 近年来苏州电动汽车保有量快速发展，截至2022年底苏州市电动汽车保有量达到 23.42万辆，充电桩数量达到11.88万个；预计到2025年，苏州市电动汽车保有量将增至38万辆，充电桩数量达到20万个。研究发现，2022年苏州市电动汽车领域可调控潜力规模达到4.1万千瓦，2025年将增至7.8万千瓦，增幅达90.2%。现阶段多个车企桩企均在苏州有所布局，但受制于技术和市场等因素，尚未形成规模化和常态化运行。具体来看，在技术约束方面，包括电动汽车的充电行为预测精度不足，充电基础设施薄弱，电池技术亟需提升；在政策监管方面，包括协同规划机制尚不健全，以及对于车网互动这一新业态的管理机制尚未明确；在市场约束方面，包括市场交易频次偏低，分时电价激励不足，交易计量和结算堵点，市场和车主间缺少有效价值传导机制等。 基于上述现状和发展约束，课题组提出苏州电动汽车领域虚拟电厂发展路径：一是开展区域勘察，针对电车充电的随机性特点，建立电车在不同时间尺度下参与电网响应的充放电潜力评估模型。二是优化虚拟电厂资源调用模式和响应策略，完善车网联动机制。三是推动车网互动核心技术攻关及充换电设施智能化升级。四是提高充换电设备运维、客户关系维护和风险管理水平。五是探索虚拟电厂-交通数字化融合的商业模式和多元化收益渠道。 本课题还对于两类资源实现常态化运行所面临的共性问题提出政策和机制建议：（1）对于交易规模和价格激励有限的市场制约因素，建议持续推动虚拟电厂参与现货和辅助服务市场，并进一步完善动态分时电价机制，丰富交易品种；（2）对于虚拟电厂功能定位不明确和管理相对分散的政策制约因素，建议加强基础研究工作，明确虚拟电厂在能源规划和布局中的发展定位，探索与苏州能源规划、双碳规划、电力规划的统筹衔接；同时进一步完善工作机制，成立虚拟电厂管理机构；（3）对于虚拟电厂提升响应能力相关的关键技术创新、标准规范制定和基础设施改造等重点环节，建议政府出台相关政策，给予一定的扶持。 1 研究背景及现状分析 1.1研究背景 1.1.1常态化运行的概念及内涵 1.1.1.1基本概念 随着新能源产业的快速发展和能源数智化转型的推进，虚拟电厂作为一种创新的能源管理模式，逐渐受到市场主体的关注。尤其是碳达峰、碳中和目标的提出，为虚拟电厂的发展提供了广阔的空间，而物联网、大数据等技术的不断进步也为虚拟电厂的运行提供了强大的技术支撑。 虚拟电厂常态化运行是指虚拟电厂运营商通过技术创新和高效管理，提升终端资源的响应能力，满足电网调控的技术要求，并在较为完善的政策市场环境下，探索新兴商业模式，实现项目稳定的参与交易频次和可持续的盈利能力。 当前国内虚拟电厂正处于蓬勃发展的阶段，各地虚拟电厂示范项目陆续投入运行，显示出行业的活力和潜力。然而，受限于政策机制、技术创新、商业模式等因素，国内虚拟电厂聚合的相当规模负荷资源尚未实现常态化利用，在资源开发、投资回收、安全保供等方面都不利于虚拟电厂的规模化发展。 1.1.1.2影响因素 在电改持续深化过程中，虚拟电厂能否实现与常规电源同台竞争，获取更多的市场交易机会，一方面需要建立完善的政策机制和市场环境，另一方面取决于其内在常态化运营能力，包括技术层面的响应能力、组织管理能力以及经济层面盈利能力的协同。 表1-1虚拟电厂常态化运行内在影响因素 关键能力 影响因素 原因 响应能力 资源潜力 资源潜力是各类资源在不同时间尺度下的可调节规模、速度和可靠性，直接关系到虚拟电厂的资源配置、资源利用方式和投资效益。 智能终端 设备智能化水平的提升，使得虚拟电厂能够更快速、更准确地采集、分析和处理数据，从而做出及时有效的响应。 响应策略 调控方式决定了虚拟电厂如何有效地管理和协调其内部资源，发挥资源潜力以满足电力系统的需求变化和电网调度要求。一个灵活、高效且精准的调控方式能够显著提升虚拟电厂的响应能力，使其能够更快地适应市场变化，提供更优质的服务。 管理能力 客户关系 虚拟电厂的运行效果依赖于与客户的紧密互动和高效协调，良好的客户关系能够帮助虚拟电厂精准地了解客户的需求和痛点，针对性地改进运营流程和服务质量，提升客户满意度，用以吸引更多的客户参与，提升品牌影响力和市场竞争力。 设备运维 通过定期设备运维，运维人员可以了解设备的运行状态，进而调整设备的工作参数，使其运行在最佳状态，提升虚拟电厂可靠性。 风险管理 建立综合的风险管理体系，将交易、技术、管理等风险纳入统一管理框架，实现风险的有效识别和应对，有助于提高虚拟电厂抗风险能力，降低运行成本。 盈利能力 商业模式 包括具体的服务内容以及与用户间的收益分配，是确保虚拟电厂长期盈利与可持续发展的关键因素。 1.1.2研究思路 当前空调作为温控负荷，已成为导致冬夏季城市电力负荷峰谷差值变化的主要原因之一，而伴随电动汽车保有量上升，电动汽车大规模无序充电，进一步加剧了电网的供需矛 盾。与此同时，空调具有能耗占比高、短时储能的特性，电动汽车亦可作为高度灵活的移动储能单元，通过智能充电、需求侧响应等手段挖掘空调、电动汽车类需求侧灵活性资源潜力，推动面向该类资源的虚拟电厂实现常态化运行，对于维护电网供需平衡、确保电力稳定供应具有重要意义。 本课题旨在研究苏州市面向空调和电动汽车两类重要需求侧灵活性资源的虚拟电厂常态化运行方案，通过文献研究、定量分析、专家咨询等方式，分析苏州市虚拟电厂在空调和电动汽车两个领域的发展现状、梳理制约发展的关键问题、提出发展目标和重点任务，为支撑地方能源转型，挖掘需求侧在保供和消纳方面的潜力提供参考。 1.2虚拟电厂发展现状 全球能源绿色低碳和可持续发展趋势下，虚拟电厂作为新兴主体，其全球市场规模呈现出快速增长的态势。根据FortuneBusinessInsights数据，2023年全球虚拟电厂市场规模为14.2亿美元，预计到2032年将增至239.8亿美元，年均增幅37.70%[3]。从细分市场来看，2023年，欧洲在全球虚拟电厂市场占据主导地位，份额为41.54%，而在亚太地区，受益于中日韩等国在智慧能源管理方面的大规模投资，预计未来几年虚拟电厂市场规模也将以显著的速度增长。 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 图1-12023-2032年全球虚拟电厂装机累计规模预测情况（GW） 国内的虚拟电厂实践起步于2016年，江苏、广东、冀北等地积极开展了示范项目的建设，截至目前国内虚拟