5. 用户侧综合智慧能源与虚拟电厂融合创新与思考

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©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 用户侧综合智慧能源与虚拟电厂融合创新与思考 国家电投集团山东电力工程咨询院 国新毅 2024 年 07 月 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 知识产权声明 本文件的知识产权属国家电力投资集团公司及其相关产权人所有，并含有其保密信息。对本文件的使用及处置应严格遵循获 取本文件的合同及约定的条件和要求。未经国家电力投资集团公司事先书面同意，不得对外披露、复制。 Intellectual Property Rights Statement This document is the property of and contains proprietary information owned by SPIC and/or its related proprietor. You agree to treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under which it was provided to you. No disclosure or copy of this document is permitted without the prior written permission of SPIC. ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 3 立足一期，推广二期 前言 在“双碳”目标下，随着可再生能源尤其是分布式新能源快速 发展，以及终端用能电气化尤其是电动汽车等新型电力负荷的高速 增长，导致电力系统供给侧与需求侧的随机性越发显著。 整合海量分布式新能源和用户侧可调节负荷，实现资源的优化 配置和高效利用，是推动能源转型和新型能源电力系统建设的关键。 虚拟电厂作为一种可聚合与调控供给侧和需求侧多元资源的技术， 可以显著提升电力系统的灵活性与调节能力，进而有效应对“双随机” 带来的诸多问题。一方面通过引导需求侧资源外部特性匹配供给侧可再 生能源出力曲线，促进可再生能源电力的规模化消纳；另一方面实现对 用户侧分布式发电资源有序管理，提升分布式资源接入电网的友好性。 能源转型的挑战与机遇 虚拟电厂在能源转型中的角色 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 CONTENTS 目 （一）虚拟电厂发展面临的问题 录 （三）创新实践与布局 （四）相关认识与思考 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 5 （一）虚拟电厂发展面临的问题  缺乏国家层面的专项政 策和统筹规划  整体定位和发展目标不 够明确  市场边界和发展路线较 模糊 缺少顶层设计与规划  投资及运营主体的地位、 责权范围不清晰  参与电力市场的交易品 种有待完善  缺乏较为稳定的商业模 式和盈利能力 商业模式不够清晰  各地区建设标准和范畴 有差异  各地区并网调度标准和 要求不统一  国家及行业标准建设需 加快推进 技术标准和管理要求 不统一 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 CONTENTS 目 （一）虚拟电厂发展面临的问题 录 （三）创新实践与布局 （四）相关认识与思考 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 7 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 14 “源侧” “网侧” “荷侧”/”用户侧” 大电网 传 统 模 式 新 型 模 式 用户 电厂 新能源占比 逐步提高 新能源车/换电重卡 氢能大巴 绿 电 分布式智能电网 • 交直流混合配电网 • 智能微网 • 增量配电网 充换电站/加氢站 绿氨/绿色甲醇等化工燃料 实现化石 燃料替代 “三类一区” 绿能生态融合 绿能交通 综合智慧零碳电厂 /虚拟电厂 能源互联网 从用户侧解决电力安全 供应和系统灵活性问题 互相 支撑 协作 兼容 新型产消融合能源系统 纯电力 消费者 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 8 单个项目（站） 天枢云 能源网络 • 只能在单点上做到经济能效最优，被 动应对外部条件变化，实现能源价值 维度单一且易受外部环境影响。 • 充分释放能源时空价值、协同价值和品类价 值，实现能源业务经营质的提升。 价值释放 价值释放 • 单一主体，业务特性相对简单明确。 • 网络体系，具有多主体、多设施、多技术、 多品类、多模式、多目标等特性，业务的 创新性强、融合度高。 特性变化 特性变化 需求主导 由站到网 以网互融 以数驭能 质的变化 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 9 虚拟电厂建设目标是打造典型的多方（政府、电网、企业及用户）共赢的商业模式 聚合资源：利用智慧系统聚合海量分布式资源，实现优化调控 响应需求：挖掘需求响应资源，平抑负荷波动，促进新能源消纳 调节出力：增加电力系统可调电源和可调负荷，补充尖峰电力缺口 节能管控：通过数智化技术，使用电合理、稳定且高效，降低成本 辅助服务：提供调峰、调频、调压、备电等辅助服务，赚取收益 现货交易：可直接参与电力市场现货交易，赚取收益 碳资产及网络融合：开发中产生的碳资源、用户和数据资源，实现价值倍增 1 2 3 4 5 6 7 虚 拟 电 厂 的 价 值 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 10 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战  无线通讯网络的稳定和安全技术  海量分布式新能源和新型负荷之间的电力供需 精准预测技术  多品类资源的优化配置及调控技术等 技术挑战 01  更多的交易品类和相关交易规则  市场化交易中的资源优化和投标策略等 市场交易挑战 02  建设主体、运营主体及监管主体等的管理机制  自主调控的责权范围及定价机制等 体制机制挑战 03 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 11 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 CONTENTS 目 （一）虚拟电厂发展面临的问题 录 （三）创新实践与布局 （四）相关认识与思考 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 12 1.0 3.0 4.0 智慧能源、县域开发 用户侧综合智慧能源 用户侧综合智慧能源 +虚拟电厂 2.0 售能收入 运维收入 辅助服务 需求响应 节能服务 流量变现 金融收益 产业生态价值 社会价值 售能收入 运维收入 售能收入 运维收入 辅助服务 需求响应 节能服务 流量变现 售能收入 运维收入 地方政府 投资企业 投资企业 投资企业 投资企业 金融平台企业 各类用户 地方政府 互联网企业 地方政府 电网企业 互联网企业 其他生态伙伴 各类用户 发展阶段 发展阶段 商业模式 商业模式 多方受益 多方受益 …… 各类用户 电网企业 电网企业 各类用户 （三）创新实践与布局 节能服务 能源互联网生态圈建设 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 13 成效价值 成效价值 模式创新 不断突破 IV. 重点形态突破 III. 大客户开发 I.存量资产/客户升级 II.优质业态打造 “用户侧综合智慧能源+ 虚拟电厂”向 高质量、规模化迈进 • 实现从项目到模式跨越； • 具备从“1”到“N”复制 条件； • 大幅提升市场与价值空间； • 提供示范引领与支撑作用。 成熟模式 持续拓展 • 分布式光伏 • 清洁供暖（热） • 储能 • 绿能零碳交通 单 一 形 态 复 合 形 态 （三）创新实践与布局 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 14 存量现状 融合提升 价值放大 光伏 + 储能 + 充电桩 + 可调负荷 单一分布式光伏（TO G or TO B&G ） • 业务种类扩充 • 聚合融合增强 • 容量规模扩大 • 盈利能力提升 • 抗风险能力强化 光 伏 光 伏 储能 储能 对已签订能源管理协议或开展绿电交易 存量客户，有需求企业进行融合升级。 130MW 400MW 20MW/20MWh 200MW/ 360MWh 光伏 5.5MW 储能 5MW/10MWh 可调负荷 3MW 光储充车棚 300kW光伏+50kW储 能+20 台充电桩 分布式 光伏 2.61MW 接 入 需 求 侧 响 应 平 台 10.6% 8.7% 0.8100元/KWh 12.7% 46% % 梳理 梳理 升级 升级 盘点 盘点 价值 价值 （三）创新实践与布局--I.存量资产/客户升级：(1) 光伏资产 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 15 价值挖掘 年利润525万元 集团公司 • 虚实结合 • 多元开发 • 综合供能服务 • 抗风险能力大幅提升 • 项目盈利性大幅改善 • 客户粘性大幅增强 售电+分布式光伏+ 绿电绿证交易+需求 侧响应+能源管理 单纯售电 模式  年利润4689万元（项目 收 益 4164 万 元 、 售 电 525万元）；  76MW屋顶光伏+2MW /4MWh储能+充电桩  项目收益率11.2%  年降用电成本1680万元 售电业务 8.9倍 源 碳 储 荷 综合智慧 能源管控 + 售电平台 盘点 梳理 升级 （三）创新实践与布局--I.存量资产/客户升级：(2) 售电客户 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 16 大型燃气轮机 大型燃气轮机 网络化分布式热电联供 网络化分布式热电联供 分步实施周期短 电上网 “大马拉小车”  典型案例：某工业园区综合智慧能源项目 #1集中式能源站：2*7MW+1*30MW燃气轮机 #2集中式能源站：3*50MW燃气轮机 #1集中式能源站：2*7MW+1*30MW燃气轮机 #2集中式能源站：3*50MW燃气轮机 建设周期长 电自用 供给需求匹配 成效显著 成效显著 天然气 天然气、生物质、 新能源等 集中供热（冷） 热（管网）共享 1*7MW燃气轮+1*18.9t/h余热锅炉+ 1*20t燃气调峰锅 炉，投资额为9000万元 开发模式升级、投资节奏优化、蒸汽价格联动 194MW 27亿元 7MW 9000万元 7MW 9000万元 规 划 一 期 优化升级 （三）创新实践与布局-- II.优质业态打造：(3) 电自用，热共享 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 17  典型案例：广东琴澳某项目 存量现状 融合提升 价值放大  精准计量  分区管理  智能调节  虚拟储能  节能降耗  客户黏性 绿能供应+智能计量+楼宇大脑+能源管理 横琴25栋，共305万㎡存量公共建筑改造升级； 用户节能30%，人工成本降低57%； 华策改造成本40元/㎡，项目IRR为12.73%； 业务形态由“能源销售” 向“能源+服务”转型。 推广至横琴全域及澳门3600万㎡公共建筑； 建筑负荷作为“虚拟储能”参与需求响应； 依托标准化产品及服务打造独角兽企业； 精准服务，增强客户粘性，复制推广性强。 粤港澳大湾区5.25亿㎡公共建筑和全国143 亿㎡公共建筑，市场规模巨大。 项目首期 持续深化 整体层面 能源供应无法深入建筑物内部， 导致建筑物能耗高、客户体验差 产品创新+技术创新+模式创新 （三）创新实践与布局-- II.优质业态打造：(4) 智慧楼宇 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 18 电解铝企业 6个产业园 高耗能大客户 51.6M W光伏 项目 生态融合 与大客户合作 绿电交通 绿电转化 … 点 线 面 新增规模 230MW 年发电量 3亿kWh 年节约电费（全部自用消纳）3000万元 IRR 9.5%以上 绿电替代 6000万kW/h 绿 电 消 纳 比 例 100% IRR 9.1% 投资 18,475万元 （1） 33.2MW （2） 24.55MW （3） 17.95MW （4） 28.97MW （5） 42.72MW （6） 35.43MW 绿电占比 2.3% • 分布式光伏 • 分散式风电  创新驱动、落地成效  多维融合  绿电直供  巩固拓展 场景 拓展 价值 挖掘 技术创新：直流微 电网技术直接应用 于电解铝工艺 （三）创新实践与布局-- III.大客户开发：(5) 高能耗客户 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 19  苏州虚拟电厂实现直接接受电网实时调度，获取了电力市场主 体地位，可参与电能量及辅助服务市场交易，盈利潜力较大； 上海、深圳、湖北、芜湖虚拟电厂目前主要聚合可调节负荷， 以负荷聚合商身份参与需求侧响应，盈利状况依赖电网调度。 集团实践：苏州、上海、深圳、湖北、芜湖 关键要素 绿色环境价值 电能量价值 可靠性价值 灵活性价值 “四大市场 四大价值” 电能量市场 辅助服务市场 容量市场 绿电交易量 （截至23年8月） 山西 现货正式运行 调峰、调频 试行储能容量补偿 0.6 亿度 广东 现货正式运行 调频 试行储能容量补偿 51 亿度 山东 现货长周期试运行 调峰、调频 试行储能容量补偿 9.8 亿度 浙江 现货短周期试运行 调频 试行储能容量补偿 77.3 亿度 福建 现货短周期试运行 调峰、调频 \ 3.6 亿度 上海 现货短周期试运行 调峰 \ 25.3 亿度 江苏 现货短周期试运行 调峰、调频 \ 35 亿度 湖北 现货短周期试运行 调峰、调频 \ 1.3 亿度 安徽 现货短周期试运行 调峰、调频 \ 22.3 亿度 河南 现货短周期试运行 调峰 \ 0.4 亿度  a. 获取电力市场独立主体地位，可考虑与当地电网公司等联合开发；  b. 构建源储荷多元可控资源池，扩大源、荷两侧自主可控资源的规 模，增强在电能量、辅助服务等市场的盈利能力；  c. 加强政策研究，针对各地区虚拟电厂相关政策，超前预判谋划；  d. 强化能力建设，储备多元资源开发、电力市场交易等人才队伍；  e. 注重平台支撑，依托智慧系统进一步增强市场竞争力。 （三）创新实践与布局-- IV.重点形态突破：(6) 市场交易 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 20 山东电力工程咨询院成立于1958年，拥有全国最高的“工程勘察设计综 合甲级”资质，具备规划咨询、勘察设计、投资运营、工程总承包、科技研发、 能源数字化运营等全链条业务服务能力。做为国家电投集团“用户侧综合智慧 能源业务”的技术总成单位，聚焦综合智慧能源、储能、氢能、绿电交通等新 兴能源产业板块，着力将传统能源技术与数字化技术、产业服务等深度融合， 围绕楼宇集群、产业园区、智慧城市、美丽乡村等四大类别开展综合智慧能源 定制化服务。 楼宇集群型：面向医院、学校、综合体、交通枢纽、数据中心等提供电热冷气水等综合能源解决方案。 完成北京宝之谷、五凌电力办公区、天门医院、山东省委党校、云南空港城等200余项。 美丽乡村型：围绕服务三农，开展秸秆、养殖场残余物的资源化利用，风光储+农村农业融合发展等。 已完成陕西甘泉、井冈山农高区等20余项。 产业园区型：面向工业园区、高新园区，统筹资源和需求，实现多能互补、循环利用、资源共享。 茅台智慧园区、青岛啤酒产业园、中粮健康科技园、山东高速产业园等50余项。 智慧城市型：面向新老城区，发挥能源系统网络化、数字化优势，融合智慧城市建设，实现能源+交通+ 产业+政务等统筹规划建设。福建平潭岛、眉山智慧城市、长沙大王山等30余项。 （三）创新实践与布局 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 21 （三）创新实践与布局 自主开发的具备知识产权的 5大专业化智慧能源管理平台  根据山东省电力现货交易市场的推进情况及淄博等地 市新型能源系统的建设需求，从需求侧响应和可调负 荷的聚合出发，逐步向供给侧扩展覆盖，进一步涵盖 分布式可再生能源、工商业及户用储能、电动汽车充 电桩等多品类资源，最终构建“源-网-荷-储”一体 化并可实时接受电网调度的综合型虚拟电厂。  现阶段平台已聚合60多个充电站和多个分布式光伏 电站。  集新能源及储能规划设计、投资运营、发电、售电、 用电、负荷资源开发等多种角色于一身，统一开展规 模化建设，可获得更大的可控资源池和调节能力。  进一步拓展了山东地区电力营销的业务形态。 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 （二）用户侧融合开发的机遇与挑战 CONTENTS 目 （一）虚拟电厂发展面临的问题 录 （三）国家电投创新实践与布局 （四）相关认识与思考 ©SPIC 2022. All Rights Reserved. 绿色 创新 融合，真信 真干 真成 23  以项目经验和运行数据辅助能源主管部门对包括虚拟电厂主体定位、范围、边界、实施路径、参 与电力市场方式和保障措施等方面专项政策的制定；  通过示范成效以及虚拟电厂各参与方诉求的传达