电力圆桌项目课题组:专题报告,长三角虚拟电厂发展现状分析报告47页-
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专题报告 长三角虚拟电厂发展现状 分析报告 电力圆桌项目课题组 2023年11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。 报告编写人员 苏州中咨:许相敏、程环宇、薛会、郭凤凤、徐璐、庞锐晰、郄梦婧 感谢自然资源保护协会对报告提出的意见和建议 项目课题组 @Cover Image on 图虫创意 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。 自然资源保护协会(NRDC)是一家国际公益环保 组织,成立于1970年。NRDC拥有700多名员工,以 科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个 世纪九十年代起在中国开展环保工作,中国项目 现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究, 介绍和展示最佳实践,以及提供专业支持等方式, 促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。N- RDC在北京市公安局注册并设立北京代表处,业 务主管部门为国家林业和草原局。更多信息,请访 问:www.nrdc.cn。 oPmRpRoOtNzQsNyQtQyRsO8OdNbRtRnNsQoNfQoPnPiNnNwP7NpOqNuOmRsRuOtRnQ 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 Report on Virtual Power Plant Development Status of Yangtze River Delta 2023 年 11 月 | i | 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 目 录 执行摘要 �������������������������������������������������������������������������������������� 01 1� 长三角地区虚拟电厂发展背景 ���������������������������������������������������� 03 1�1 虚拟电厂基本概念 �������������������������������������������������������������������������03 1�2 长三角地区电力供需分析 ���������������������������������������������������������������05 1�3 长三角地区虚拟电厂政策环境 ��������������������������������������������������������09 2� 长三角地区虚拟电厂建设现状与案例分析 ����������������������������������� 11 2�1 上海市虚拟电厂建设现状与案例 �����������������������������������������������������11 2�2 江苏省虚拟电厂建设现状与案例 �����������������������������������������������������15 2�3 浙江省虚拟电厂建设现状与案例 �����������������������������������������������������17 2�4 安徽省虚拟电厂建设现状与案例 �����������������������������������������������������19 2�5 长三角地区虚拟电厂案例总结 ��������������������������������������������������������21 3� 苏州工业园区虚拟电厂建设潜力分析 ������������������������������������������ 23 3�1 苏州工业园区资源分析 ������������������������������������������������������������������24 3�2 园区虚拟电厂建设资源汇总 �����������������������������������������������������������33 4� 研究发现和建议 ������������������������������������������������������������������������ 34 4�1 研究发现 ��������������������������������������������������������������������������������������34 4�2 发展建议 ��������������������������������������������������������������������������������������37 参考文献 �������������������������������������������������������������������������������������� 39 附录 A 虚拟电厂潜力分析方法 �������������������������������������������������������� 40 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 | 01 | 执行摘要 在推动“双碳”目标实现的背景下,我国可再生能源产业逐步迈向高质量发展阶段, 但可再生能源的快速发展和并网也为电网安全带来了新的挑战。虚拟电厂作为智慧能源管 理系统,具备综合平衡电力供给侧和需求侧的能力,协调优化电网的稳定性,有效地减轻 了新能源发电波动对电网电能质量的负面影响,同时解决了电力供需之间的紧平衡问题。 本报告旨在通过调研长三角地区虚拟电厂建设和运行情况,分析该地区虚拟电厂的建设必 要性、运营模式、技术特点等,在此基础上初步评估苏州工业园区开展建设虚拟电厂的资 源潜力,以期为长三角及其他地区的虚拟电厂建设提供参考。 报告分析显示,长三角地区的电力供需差距明显,凸显了虚拟电厂建设的紧迫性,需 要增加电力供给并合理调配需求侧资源;长三角各地虚拟电厂建设类型多样,发展路径主 要在需求侧管理基础上实现,在技术上对信息安全、调度优化、快速响应等方面展开创新, 如上海和江苏,因需求侧管理起步较早,已率先试点了负荷型虚拟电厂。此外,各地也在 不断完善市场机制,积极探索不同的商业模式。例如,浙江首次开展了虚拟电厂参与备用 辅助服务市场以及参与电力辅助服务结算的试运行。长三角地区的探索和创新经验为区域 和全国虚拟电厂建设提供了借鉴。但该地区仍然存在一些问题有待解决,如分布式能源的 协调控制和精准预测能力不足,以及相关政策需要进一步完善等。 报告以苏州工业园区作为案例,重点研究其建设虚拟电厂的必要性和潜力。结合前期 研究成果,报告基于苏州工业园区各类电力用户的行业特性和电网负荷特性,分两阶段计 算不同领域可调节负荷资源潜力。研究发现,苏州工业园区可调节资源潜力较高,拥有约 | 02 | 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 22.5 万千瓦可调节负荷资源,以及 13.6 万千瓦分布式光伏和 1.06 万千瓦基站储能资源, 对比 2022 年苏州工业园区最高用电负荷 314.8 万千瓦,园区虚拟电厂可建设资源约占最 高用电负荷的 11.8%。 为充分发挥虚拟电厂在支持长三角地区电力系统方面的作用,报告建议在政策制定、 关键技术、市场机制以及商业模式等方面取得突破: 在政策制定方面,需要进行顶层设计,明确虚拟电厂的定义、范围、发展定位、发展 目标以及实施策略,明确各方的职责;建立虚拟电厂的标准体系,消除各类负荷聚合商之 间的数据交互壁垒,建立协调一致的多方协作机制和标准。 在关键技术方面,进一步优化虚拟电厂的调控优化、分析预测等核心技术;提高虚拟 电厂对不同资源对象的辨识和配置效率,实现海量分布式资源的即插即用,提高异构网络 下的通信承载能力;研究考虑虚拟电厂接入的安全校核方法和动态评估技术,加强信息安 全防护,提升虚拟电厂运行控制的可靠性和安全性;建设统一的虚拟电厂接入平台,实现 各类社会资本投资的虚拟电厂平台按照统一的技术规范标准接入,实现与电网的双向互动, 实现省内资源的最优配置。 在市场机制方面,需要研究虚拟电厂多元主体动态定价技术,实现不同类型可调节资 源价值的最优分配;完善现货电能市场和辅助服务市场等电力市场的价格发现机制,鼓励 可调节资源的灵活响应,以引导虚拟电厂和需求侧响应的进一步投资;此外,需要完善适 应虚拟电厂参与的多交易品种和多时间尺度的市场交易体系,为虚拟电厂的市场化运营提 供机制支持。 在商业模式方面,鼓励合格的虚拟电厂参与电力市场,与传统能源进行公平竞争,并 可参与绿色证书、绿色电力和碳排放交易;可以探索多类型服务,如能源金融和大数据增 值等;丰富虚拟电厂的激励机制和政策。 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 | 03 | 1 长三角地区虚拟电厂 发展背景 1.1 虚拟电厂基本概念 1.1.1 基本概念 虚拟电厂是将不同空间的可调节负荷、多元储能侧、电源侧等一种或多种资源聚合 起来,参与电力系统运行与交易的智慧能源管理系统 [1]。其既可作为“正电厂”向系统供 电调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳配合系统填谷;既可快速响应指令配合保障 系统稳定并获得经济补偿,也可等同于电厂参与容量、电量、辅助服务等各类电力市场 获得经济收益。下图 1-1 是虚拟电厂平台的架构示意图。 | 04 | 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 图 1-1 虚拟电厂平台架构示意图 [1] 1.1.2 主要类型 按照聚合资源的不同,虚拟电厂可分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚 拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。各类型虚拟电厂的特征见下表 1-1。 表 1-1 各类型虚拟电厂的特征 [1] 虚拟电 厂 聚合资源 运营模式 出售属性 电源型 风、光等分布式能源 聚合可控、不可控机组 ( 风电、光伏 ) 等资源, 通过出售其发出的电源,参与电力还市场交易 强 负荷型 居民用电、写字楼制冷 用电等 聚合区域内分散式负荷 ( 如居民用电、工商业 负荷 ) 等资源,参与辅助服务市场,实现调频 功能 弱 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 | 05 | 虚拟电 厂 聚合资源 运营模式 出售属性 储能型 独立储能项目,风、光 储一体化项目 聚合不同地点的储能项目,响应调峰、调频需 求参与电力辅助服务市场 中 混合型 源网荷储一体化 由可控机组、不可控机组 ( 风光发电 )、可控负 荷 ( 电动车 )、独立储能项目等聚合而成 强 虚拟电厂在不同的发展阶段和应用模式下,可以分为邀约型、市场型和自主调度型虚 拟电厂。第一阶段是邀约型虚拟电厂,由各省政府部门牵头组织。在这一阶段,各聚合商 共同完成邀约、响应和激励领取。虚拟电厂主要聚合可控负荷资源,参与电力辅助服务市 场,盈利主要来自响应补贴,市场化程度较低。第二阶段是市场型虚拟电厂,虚拟电厂与 电能量现货市场、辅助服务市场和容量市场的衔接机制成熟。在这一阶段,虚拟电厂聚合 商以实体电厂模式参加不同电力市场,获取多样化的收益。虚拟电厂将作为市场主体被纳 入各类电力交易市场,其盈利模式更加清晰和多样化。第三阶段是自主调度型虚拟电厂, 虚拟电厂能够实现跨空间自主调度。在这一阶段,虚拟电厂的资源聚合进一步扩大,包括 微电网和局域能源互联网。虚拟电厂在这一阶段具有更大的自主调度能力和资源整合能力。 这一演进过程将有助于虚拟电厂的不断发展和提高其市场化程度。 1.2 长三角地区电力供需分析 由上海、江苏、浙江、安徽“三省一市”组成的长江三角洲(长三角)地区,是改革 开放 40 多年来我国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强、吸纳外来人口最多 的区域之一。 2022 年,长三角三省一市 GDP 合计约 29.03 万亿元,约占全国 GDP 总量的四分之一。 然而,长三角地区能源资源较为匮乏、外部依赖度高,化石能源在能源消费结构中占主导 地位,因此该地区能源电力发展面临着供需不平衡、结构待优化等问题。2022 年,上海、 江苏、浙江、安徽三省一市发电总装机中的火电装机比重分别为 89.34%、64.6%、55.4% 和 63.48%,火电比重较高,长三角净外调电量为 3231.3 亿千瓦时,约占区域内总消费电 | 06 | 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 量的 18.2%,安徽省是区域内唯一对外净输出电量的省。根据调研数据显示,2021 年, 上海市、江苏省、浙江省的最大峰谷差分别为 1398.67 万千瓦、2900 万千瓦、3436 万千瓦, 巨大的峰谷差增加了电网平衡的难度,更凸显了电力系统灵活性调节资源短缺的问题,同 时也加大了电力系统的供电保障压力。 长三角地区的能源电力系统面临多重挑战,无法简单地通过传统的粗放方式来解决。 迫切需要推进长三角地区的电力生产与消费革命,以构建清洁、低碳、安全、高效的电力 体系,以支持该地区的现代化经济体系建设。因此,长三角地区虚拟电厂的建设具有重要 意义,它将在未来优化整个长三角地区的能源结构,推动绿色、低碳、创新型发展,发挥 关键作用。 1.2.1 上海市电力供需情况 从电量来看,上海市全社会发、用电量均保持稳步增长的态势,全社会发电量 从 2016 年的 832.3 亿千瓦时增至 2022 年的 963.44 亿千瓦时,同期全社会用电量则从 1486.02 亿千瓦时增至 1745.55 亿千瓦时,2022 年上海用电量仍存在 782.11 亿千瓦时的 电量缺口,外来电占比 44.81% [2]。 从负荷来看,上海市最大负荷增加的幅度小于本地发电装机的增幅,最高用电负荷从 2016 年的 3138.4 万千瓦增加到 2022 年的 3500 万千瓦,而同期发电装机从 2370.65 万千 瓦增加到 2830 万千瓦。尽管上海市本地负荷缺口有所改善,但 2022 年最高用电负荷仍 有 19% 的负荷缺口 [2]。 上海市作为典型的人口聚集和负荷密集区域,面临着外来电比例高、本地资源不足的 挑战。未来,电力供需平衡的日益紧张,以及物联网通信等技术的进步,为虚拟电厂的发 展创造了良好前景。从发电侧来看,上海的可再生能源将以更快的速度发展,可再生能源 在上海电力系统中的占比将逐年提升。根据上海能源十四五规划,到 2025 年,上海的可 再生能源将占全社会用电量的 36%。与此同时,传统电力供应体系中以煤电为主的化石 能源将逐步调整成为调节性资源。从用户侧来看,由于 CO2 排放增加和环境气候变化,夏 季和冬季出现极端天气的概率增加,电力系统呈现明显的双峰特征,尖峰负荷持续时间将 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 | 07 | 逐步延长。此外,上海市的电动汽车保有量急剧增长,截至 2022 年,上海市的新能源汽 车保有量达到 94.5 万辆,位居全球首位。随着第三产业和居民用电的发展,负荷峰谷差 逐年扩大,最大峰谷差达到 48.5%。物联网、信息通信等技术的广泛普及推动商业楼宇、 电动汽车、分布式能源、5G 基站等用户灵活资源快速增长。 1.2.2 江苏省电力供需情况 从电量来看,江苏省全社会发用电量均保持增长态势,全社会发电量从 2016 年的 4753.7 亿千瓦时增至 2022 年的 5949.0 亿千瓦时,同时期全社会用电量则从 5459.0 亿千 瓦时增至 7399.5 亿千瓦时。具体到各用电领域 ,2022 年“电气机械和器材制造业”、“信 息传输、软件和信息技术服务业”的用电增幅明显,同比增长21.5%和13.8%。截至2022年, 江苏省本地的发电量仍存在 1450.5 亿千瓦时的电量缺口,外来电占比 19.6% [3]。 从负荷来看,江苏省统调用电最高负荷的绝对值和增幅均高于统调发电最高负荷,统 调用电最高负荷从 2016 年的 8886.2 万千瓦增加到 2022 年的 1.27 亿千瓦,涨幅 43%, 同期统调发电最高负荷从 7360.1 万千瓦增加到 9686.2 万千瓦,涨幅 32%。可见江苏省本 地用电最高负荷缺口增大,从 2016 年的 1526.1 万千瓦增至 2022 年 3001.2 万千瓦 [3]。 江苏电力供需矛盾突出,未来供电缺口将持续存在。2022 年迎峰度夏期间,江苏全 网的调度用电最高负荷是 1.3 亿千瓦,同比增长 14.04%。迎峰度夏期间,最大负荷破亿 天数 56 天,负荷破亿时长达 837 小时。同时,江苏的海上风电、光伏装机容量高,“十四五” 末预计新能源装机达9000万千瓦,占总装机比超过43%,但核心出力相对较低。到“十四五” 末,即使建苏直流高端投产、雁淮直流满送,以及区外受电稳步提升(最大超 3200 万千瓦), 全网仍存在超 800 万千瓦供电缺口,若区外受电未及预期,最大供电缺口将超 1300 万千瓦。 1.2.3 浙江省电力供需情况 从电量来看,浙江省全社会发用电量均保持稳步增长的态势,全社会发电量从 2016 年的 3197.6 亿千瓦时增至 2022 年的 4346.0 亿千瓦时,同时期全社会用电量则从 3873.2 亿千瓦时增至 5799.0 亿千瓦时 [4]。具体到各用电领域 , 建筑业与信息传输、计算机服务和 | 08 | 长三角虚拟电厂发展现状分析报告 软件业的用电增幅明显,较 2016 年分别增长 94% 和 81%。互联网数据服务业是浙江发 展数字经济的重点,光伏设备及元器件制造业、新能源车整车制造业、充换电服务业用电 量均实现较快增长。截至 2022 年,浙江省本地发电量仍存在 1453 亿千瓦时的电量缺口, 外来电占比 25.1%。 从负荷来看,浙江省用电最高负荷低于总装机容量,但差距正在快速缩小,总装机容 量从 2015 年的 8215 万千瓦增加到 2022 年的 11793 万千瓦,增幅仅 30%,同期用电最 高负荷从 5850 万千瓦增加到 10190 万千瓦,增幅达 42.6% [4]。此外,受台风等气候因素 的影响,浙江电网运行一直面临巨大压力。 1.2.4 安徽省电力供需情况 从电量来看,安徽省全社会发用电量均保持持续增长的态势,全社会发电量从 2
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本末电碳:虚拟电厂生存与发展研究报告