虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究(精簡版)

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究精簡版全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織運行局二○二二年七月禁止商用，僅供學習21世紀以來，隨著分布式風光發(fā)電、儲能系統(tǒng)和可控負荷高速增長，作為能整合調(diào)控上述分散資源積極參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的虛擬電廠(VPP)技術(shù)應運而生。因其對積極發(fā)展“新能源+儲能”、源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補，提升電網(wǎng)安全保障水平、推動能源清潔轉(zhuǎn)型具有重要意義，世界各國均在積極探索其實用化途徑，新型商業(yè)模式也得益于靈活開放的電力市場機制、調(diào)度運行美發(fā)達國家發(fā)展較為成熟。商業(yè)模式分為四類：一是電力公司或電力零售商主導模式，聚合用戶側(cè)電池儲能和靈活負荷等資源，重點提供電網(wǎng)支撐、尖峰負荷管理服務，主要位于澳大利亞、日本和美國等地；二是電力營銷商模式，聚合分布式發(fā)電和大型用戶負荷，重點參與批發(fā)電量市場、輔助服務和容量市場，主要位于歐洲(特別是德國);三是獨立聚合商模式，由第三方聚合負荷、電源和儲能等資源，重點參與現(xiàn)貨市場、輔助服務和容量市場，主要位于歐洲和美國；四是儲能供應商主導模式，由儲能供應商聚合表后儲能系統(tǒng)，重點提供電網(wǎng)支撐和輔助服務，參與現(xiàn)貨市禁止商用，僅供學習場和容量市場，主要位于美國加州。我國VPP應用尚處在概念驗證和試點階段。理模式，僅有部分省份出臺支持政策(例如輔助服務市場納入VPP主體),國家僅在宏觀政策方面積極引導。二是兩大電網(wǎng)公司在冀北、上海、江蘇、廣東等地試點部署多個VPP項目，針對條件、交易產(chǎn)品以及相關監(jiān)管政策和市場機制，走”發(fā)展目標。第一階段(2022～2025年):由布式新能源、可控負荷聚合。第二階段(2026~2030年):由專項資金、特定合約模式，逐步轉(zhuǎn)持續(xù)商業(yè)模式，多種主體參與VPP開發(fā)，市場趨于活躍。第三階段(2031～2035年):VPP實全球領先、技術(shù)先進的VPP龍頭企業(yè)，大型專業(yè)化VPP運營商成為主流模式。禁止商用，僅供學習版本說明 I V1VPP基本概念和關鍵技術(shù) 1 1 1 2 5 6 71.2發(fā)展歷程 2國外VPP政策和商業(yè)模式研究 2.1.1英國 22.2北美地區(qū) 2.3亞太地區(qū) V禁止商用，僅供學習 2.4國外案例分析主要結(jié)論 3.1VPP發(fā)展必要性 3.2發(fā)展現(xiàn)狀 3.3政策環(huán)境 3.4應用案例 3.4.1南網(wǎng)深圳VPP試點項目 3.4.3華北國網(wǎng)綜能VPP 3.5面臨問題 4.1國外VPP發(fā)展模式的適用性 4.3.1發(fā)展初期 4.3.2發(fā)展中期 4.3.3發(fā)展遠期 1VPP基本概念和關鍵技術(shù)1.1基本概念不必擁有相應的資產(chǎn)而能夠為消費者提供高效VPP是對電網(wǎng)中各種能源進行綜合管理的軟件電設備和裝置的用電需求來產(chǎn)生“富余”電能，體電廠的效果；④在能源互聯(lián)網(wǎng)建設提出之后，VPP可以看成是動態(tài)聚合各種能源的能源互聯(lián)本報告認為：VPP是一種通過先進信息通信系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，作為一個特殊電廠參與電網(wǎng)運行和電力市場的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，對外表現(xiàn)為一個可控電源。側(cè)響應屬于VPP范疇。典型VPP主要由電源、儲能設備、可控負某些主體(如電動汽車及充電樁)可能同屬兩個禁止商用，僅供學習 虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究虛擬電廠虛擬電廠儲能用光伏…圖1.1典型VPP功能模塊(3)可控負荷：分為主動可控負荷和被動源經(jīng)濟可開發(fā)量保守估計在5000萬千瓦以上1。(4)集控平臺：是VPP進行能量管理促進VPP管理可視化，也便于電網(wǎng)對其進行監(jiān)控管理。集控平臺主要包括以下三大要素：過平衡運行約束和經(jīng)濟指標調(diào)度各類資源。通信設施：主要用于獲取數(shù)據(jù)和發(fā)出指令。不同運營商和終端設施選擇不同通信協(xié)議，很多通過加裝額外功能的逆變器接收指令。禁止商用，僅供學習 按照不同發(fā)展階段，可將VPP劃分為合約型、市場型和自主型三大類2(如圖1.2所示)。引導聚合商參與，完成邀約、響應和激勵流禁止商用，僅供學習易引導用電方加削減峰荷電力現(xiàn)貨市場智能機構(gòu)交易機構(gòu)運營機構(gòu)供熱負荷用電發(fā)電產(chǎn)銷用戶市場型自主型參與VPP建設運營的利益相關方眾多，總監(jiān)管機構(gòu)監(jiān)管機構(gòu)電力行業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)調(diào)度電力市場運營需求響應技術(shù)標準化市場及經(jīng)濟監(jiān)管非垂直一體化數(shù)據(jù)匯集縮能源控制產(chǎn)業(yè)鏈負荷聚合商技術(shù)裝備供應商管控平臺開發(fā)及運營商金融機構(gòu)基礎設施運營商行業(yè)協(xié)會聯(lián)盟供給側(cè)資源用電側(cè)發(fā)電側(cè)電網(wǎng)側(cè)發(fā)電側(cè)：包括發(fā)電企業(yè)(尤其是旗下分散的新能源裝機)、工業(yè)園區(qū)發(fā)電商(如PDG)、工礦企業(yè)(自建電源)、城鎮(zhèn)居民(如屋頂光伏、購買powerwall等)、農(nóng)村居民(如整縣制光伏)6 用電側(cè)：各行業(yè)大用戶(如電子信息、石油零售商)等。上述利益相關方在VPP建設運營中分別承擔不同角色，包括VPP項目所有者(Owner)、運行商(Operator)、技術(shù)提供方(Technologyprovider)、資產(chǎn)所有者(Assetowner)和服務購買方(BuyerofService),不同角色對應著不同權(quán)(1)服務電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行(電網(wǎng)側(cè))據(jù)，并向VPP發(fā)出負荷調(diào)節(jié)需求；VPP響應調(diào)(2)保證優(yōu)質(zhì)供電服務(用電側(cè))一方面作為售電(相對內(nèi)部被聚合資源)主體， 用事業(yè)部門、工商業(yè)企業(yè)等的應急電源供應(3)保障電源并網(wǎng)及電力消納(發(fā)電側(cè))八是提供海量分布式電源精益化管理手段。VPP可聚合發(fā)電商旗下的大量分布式或小型發(fā)源取得更多“綠證”,并通過市場交易獲得額外(4)降低電力系統(tǒng)整體運行成本(監(jiān)管側(cè))能量、輔助服務等市場提供更多的分布式新能源發(fā)電、儲能等新型競爭主體，也為這些資源提供行政化激勵等非市場化、過渡性支持政策退坡，營造公平多元的市場交易環(huán)境、促進電力系統(tǒng)健十一是提供系統(tǒng)價格穩(wěn)定能力。大量VPP通過聚集海量負荷側(cè)和發(fā)電側(cè)分布式能源資源，為電力系統(tǒng)提供多方位、長尺度的電量或容量服務，為系統(tǒng)各環(huán)節(jié)提供更多調(diào)控手段和選擇，有助于降低系統(tǒng)整體運行成本，降低全社會整體用電價格水平，促進經(jīng)濟社會發(fā)展。十二是提供分布式能源監(jiān)管手段。通過VPP的海量聚合能力和建設運營行為，監(jiān)管機構(gòu)可對海量資源的靜態(tài)建設和動態(tài)運行信息進行全息監(jiān)測，并綜合相關市場監(jiān)管規(guī)則，防范分布式能源無序擴張和民間投融資違約等風險。(5)創(chuàng)造全產(chǎn)業(yè)鏈和全業(yè)態(tài)綜合收益(產(chǎn)業(yè)鏈側(cè))十三是提供全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展效益。VPP是跨越多行業(yè)的綜合性產(chǎn)業(yè)，不僅可以促進負荷集成商、VPP和多能互補業(yè)務發(fā)展，也可帶動互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、云計算、大數(shù)據(jù)等周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有帶動就業(yè)、拉動GDP增長和帶來額外納稅等收 1.2發(fā)展歷程 2030年部署超過2500萬千瓦；澳大利亞以聚合禁止商用，僅供學習用戶側(cè)儲能為主，特斯拉公司在南澳建成了號稱世界上最大的電池VPP。電力需求響應和VPP的試點。如江蘇省于2016潔能源大規(guī)模消納的“源網(wǎng)荷智能電網(wǎng)”系統(tǒng)。上海于2017年建成世界首個商業(yè)建筑VPP一黃浦區(qū)商業(yè)建筑VPP示范工程。國網(wǎng)冀北電力有限公司高標準建設直接參與華北輔助服務市場的VPP示范項目，優(yōu)化創(chuàng)新VPP運營模式，高質(zhì)量服務綠色冬奧，并參與了多項VPP國際標統(tǒng)高質(zhì)量要求的電能輸出，并提高發(fā)電經(jīng)濟性。包括集中控制、集中-分散控制及完全分散控制禁止商用，僅供學習蓋日內(nèi)調(diào)整計劃修正日前計劃偏差。人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)可提升決策精準度和實時性。是指以對用戶生產(chǎn)生活影響最小為目標分解調(diào)以參與響應用戶數(shù)量最少為目標，選取每個用戶征；根據(jù)負荷短時、超短時響應可信容量預測技荷響應可信容量與調(diào)峰指令方案的對應關系，考慮通道等實際限制，自動形成出力調(diào)度指令。五是智能計量技術(shù)。智能計量技術(shù)是VPP重要實現(xiàn)技術(shù)之一，是實現(xiàn)VPP對分布式電源計量管理(AMM)和高級計量體系(AMI)等；獲取自身消費或生產(chǎn)的電能以及相應費用等信不僅能夠接收各個單元狀態(tài)信息，而且能夠向控 2國外VPP政策和商業(yè)模式研究企業(yè)監(jiān)管等方面，為VPP的產(chǎn)生和發(fā)展提供了各國都在探索適合本國的VPP商業(yè)模式。從項目開發(fā)主體看，國外VPP商業(yè)模式大致可以分要應用在歐洲(特別是德國);三是獨立聚合商模式，由第三方聚合負荷、電源和儲能等資源，應用在歐洲和美國；四是儲能供應商主導模式，財經(jīng)(BNEF)對全球93家VPP企業(yè)的調(diào)研結(jié)果，截至目前尚未有任何一家VPP企業(yè)實現(xiàn)盈利3。彭博新能源財經(jīng)，《TheBusinessofVirtualPowerPlantCompanies》,2022年4月5日，系禁止商用，僅供學習2.1歐洲地區(qū)在歐洲，德國、英國、法國的VPP發(fā)展起以上三國已出臺相關引導政策和保障措施，推動VPP健康有序發(fā)展。英國將靈活電力市場機制納制障礙問題。法國明確VPP參與市場的門檻和機制，引導技術(shù)發(fā)展方向，確保VPP發(fā)展符合電網(wǎng)需求。德國結(jié)合自身可再生能源發(fā)展需求，重點解決新增分布式電源并網(wǎng)和市場交易問題。近年來，VPP在英國發(fā)展迅速。截至2020年底，英國VPP項目數(shù)量已超過32個，總?cè)萘窟_到616萬千瓦。VPP已成為英國電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)參與者加入，不斷推動英國VPP商業(yè)模式不斷從政策環(huán)境看，英國碳中和進程為VPP提電網(wǎng)公司采取措施消除VPP參與系統(tǒng)平衡流程障礙，增設新的平衡服務參與者VLP與交易供應單元(SBMU)。從項目開發(fā)看，獨立VPP運營商發(fā)起推動禁止商用，僅供學習了VPP項目開發(fā)。這些運營商，既不隸屬于傳VPP平臺運營商，負責資源聚合和技術(shù)開發(fā)，提電項目，裝機容量合計達到308萬千瓦，容量占比約為50%,主要為風電場和光伏電站。需求側(cè)響應主要為工商業(yè)可調(diào)節(jié)電源，容量合計143萬低電網(wǎng)運營和升級改造成本。二是基于社區(qū)(用戶)的商業(yè)模式，主要通過社區(qū)、工商業(yè)區(qū)等形聚合成VPP,以實現(xiàn)增加電量銷售、參與平衡市表2.1英國VPP主要商業(yè)模式對比分析基于用戶模式發(fā)電企業(yè)模式電網(wǎng)公司共建平臺模式(英國特有)項目名稱主要參與方社區(qū)居民、平臺開發(fā)商、電網(wǎng)公司發(fā)電企業(yè)、平臺開發(fā)商、電網(wǎng)公司配電公司、輸電公司平臺運營商、配網(wǎng)側(cè)靈活性資源提供商能源組合用戶側(cè)光伏、儲能發(fā)電側(cè)資源、儲能發(fā)電側(cè)資源、需求響應、儲能、分布式電源規(guī)模(萬千瓦)平衡服務√√√直接銷售√需求響應√√√向消費者直接供電√投資方平臺開發(fā)商發(fā)電企業(yè)政府資助、電網(wǎng)公司、平臺運營商Powervault公司第三方團隊Piclo公司居民用戶：每年120英鎊額外獎勵，分享電網(wǎng)平衡服務收益。增加賣電、提供電網(wǎng)平衡服務收益。配網(wǎng)側(cè)靈活性資源：獲得電網(wǎng)公司所支付分享電網(wǎng)平衡服平臺運營商：獲得技術(shù)服務獲得技術(shù)服務使用法國VPP呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢，尤其2014~2015年之后，相關項目開發(fā)和并購愈發(fā)活躍。源發(fā)電裝機快速增長，監(jiān)管政策允許VPP參與系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)機制，電網(wǎng)公司明確VPP參與門 總?cè)萘砍^150萬千瓦。禁止商用，僅供學習區(qū)(用戶)的商業(yè)模式，主要用于緩解區(qū)間聯(lián)絡線壓力，具體可由地方政府將VPP項目委托給發(fā)電側(cè)資源以及用戶側(cè)分布式能源，解決發(fā)電、售電業(yè)務的整合增效問題，參與方為發(fā)電企業(yè)、的調(diào)節(jié)能力，減少新增輸電線路的投資需求。二 基于用戶商業(yè)模式混合型模式(用戶側(cè)+發(fā)電電網(wǎng)發(fā)起采購模式(法國特有)項目名稱主要參與方社區(qū)居民、工商業(yè)用戶、技術(shù)開發(fā)商新能源發(fā)電企業(yè)、技術(shù)開發(fā)商、負荷側(cè)調(diào)節(jié)資源輸電網(wǎng)公司、儲能裝置運營商能源組合商業(yè)居民照明、負荷側(cè)儲能裝置、分布式太陽能光伏電站、風電場、家庭儲能、熱泵、電動汽車規(guī)模(千瓦)530萬(規(guī)劃)3.2萬平衡服務√√√直接銷售√需求響應√√向消費者直接供電√√投資方朗貝斯克市政府、法國電力公司發(fā)電企業(yè)、技術(shù)平臺商政府資助、電網(wǎng)公司先投資后出售平臺運營商Voltalis公司暫為法國電網(wǎng)公司RTE盈利方分享電網(wǎng)平衡服務收益，降低電費開增加賣電收益，為電網(wǎng)提供平衡服務獲得額外收益。電網(wǎng)公司：通過示范，實現(xiàn)技術(shù)積累，減少新增線路投資，降低系法國電力公司：獲得政府資金資助，實現(xiàn)技術(shù)積實現(xiàn)VPP相關平臺后期資產(chǎn)收購方：通過與電網(wǎng)公司簽署協(xié)議，儲能裝置仍由電網(wǎng)調(diào)控，但可獲得固定收益。國《可再生能源法》明確規(guī)定，所有100千瓦以上可再生能源發(fā)電項目必須參與電力市場交易銷售，因此很多分布式可再生能源項目傾向于選擇交由VPP運營。德國VPP運營商主要業(yè)務是在電力批發(fā)市場銷售100千瓦以上的可再生能從政策環(huán)境上看，電網(wǎng)公司允許VPP參與系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)，VPP可用其所聚合的各類資源，參與電網(wǎng)平衡，主要提供二次、三次備用服務?！犊芍袛嘭摵蓞f(xié)議條例》允許VPP參與需求響公司主導開發(fā)運營。規(guī)模最大的NextKraftwerke公司VPP項目，所聚合容量、營收金額近幾年快速提升，至2018年，總?cè)萘恳堰_到600萬千瓦，年營收6.18億歐元(約合44億人民幣)。禁止商用，僅供學習 表2.3德國VPP主要商業(yè)模式對比分析混合型模式(用戶側(cè)+發(fā)電側(cè))基于用戶商業(yè)模式項目名稱意昂項目主要參與方社區(qū)用戶、技術(shù)開發(fā)商意昂公司及其用戶社區(qū)用戶、儲能技術(shù)開發(fā)商能源組合發(fā)電側(cè)資源、需求側(cè)響應、儲能發(fā)電側(cè)資源、需求側(cè)響應、儲能用戶側(cè)光伏、用戶側(cè)儲能平臺運營商公司意昂公司Sonnen公司規(guī)模(萬千平衡服務√√√直接銷售√√需求響應√√√向消費者直接供電√√投資方公司意昂公司Sonnen公司平臺運營商公司意昂公司Sonnen公司盈利方增加售電收益，分享電網(wǎng)平衡服所聚合用戶：居民用戶：分享電網(wǎng)平衡服務收分享電網(wǎng)平衡服增加購電、售電收益，獲得電網(wǎng)平衡服務收益。分享電網(wǎng)平衡服務收從商業(yè)架構(gòu)看，主要包括三類。一是第三方運營的混合型模式，其不隸屬于傳統(tǒng)電力公司，禁止商用，僅供學習專注于VPP平臺運營和技術(shù)開發(fā)，還為能源公身電源以及負荷聚合接入VPP,除運營信息及能區(qū)(用戶)的商業(yè)模式，通過社區(qū)組織實現(xiàn)能源聚合，并以此為基礎推出VPP服務。過制定較為完善的法律政策，明確VPP的定位和市場角色，為其發(fā)展和創(chuàng)新技術(shù)的應用提供制以NextKraftwerke為代表的相關德國技術(shù)商實德國在歐洲電力相關技術(shù)領域的領先地位。2.2北美地區(qū)截至2020年底，北美建成投運的VPP總裝機規(guī)模接近100萬千瓦，其中大部分在美國。當前，美國VPP試點項目數(shù)量超過20個，分布在14個聯(lián)邦州。隨著分布式可再生能源在美國多布式電源管理和負荷響應的一種新型解決方案，禁止商用，僅供學習未來有望加速發(fā)展。有關機構(gòu)預計，到2029年北美VPP市場總規(guī)模將達到860萬千瓦，年均增長率約為31%,主要集中在美國。環(huán)境正義法案和國家能源行動法案為VPP提供于2018年發(fā)布2222號法令，要求獨立系統(tǒng)運行這為VPP發(fā)展掃清了政策障礙。從參與方看，美國VPP項目的類型比較多元化，建設和運營VPP的主體包括配售電電力公司和獨立第三方VPP公司，參與方包括電力方聚合商、居民和工商業(yè)用戶等。從商業(yè)架構(gòu)看，美國的VPP均基于社區(qū)(用戶)的商業(yè)模式，主要通過社區(qū)、工商業(yè)區(qū)等形碳，還將繼續(xù)推動分布式電源和儲能快速發(fā)展，未來可以圍繞分布式可再生能源的聚合形式規(guī)劃電網(wǎng)，在電網(wǎng)需求方面建立靈活性和彈性。對2.3亞太地區(qū)試點方式推進VPP發(fā)展，日本開放部分調(diào)節(jié)市規(guī)模接入給原本十分脆弱的電網(wǎng)系統(tǒng)帶來更大服務。在項目試運行期間，試運行VPP多次為電網(wǎng)提供了關鍵的應急頻率控制輔助服務 (FCAS)或能源響應，并獲得較好的經(jīng)濟回報。從政策環(huán)境看，澳大利亞從1991年開始推動電力市場改革，建立了國家電力批發(fā)市場和零售市場，實行現(xiàn)貨交易和金融合約交易，明確國家電力市場管理公司作為市場主體購買系統(tǒng)調(diào)頻及調(diào)壓的相關輔助服務。2020年，推出新的電網(wǎng)輔助服務規(guī)程，根據(jù)電網(wǎng)安全運行及經(jīng)濟性的需求，將電網(wǎng)支持與控制輔助分為可靠性與安全輔助服務及有市場收益的輔助服務兩類，為試點VPP創(chuàng)造了有利條件。從參與方看，VPP項目主要由獨立運營商開發(fā)運營。運營商兼顧資源的聚合與調(diào)度，為參與方提供儲能設備及定制化解決方案，通過VPP整合平臺對聚合資源進行調(diào)度，參與市場交易。從商業(yè)架構(gòu)看，澳大利亞VPP試驗項目主要采用獨立平臺模式，由政府提供補貼并進行監(jiān)管，以特斯拉、發(fā)電商AGL為代表的獨立運營商負責搭建平臺整合分布式光伏電源和儲能裝置等負荷側(cè)快速響應調(diào)節(jié)資源。其收益來源主要有兩類：一是通過平臺將多余的太陽能電力回售給電網(wǎng)公司；二是平臺利用儲能系統(tǒng)為局部電力系統(tǒng)提供快速響應的輔助服務，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)由事故或天氣等原因引發(fā)的電源或電網(wǎng)事故時，為電網(wǎng)提供及時的輔助服務支持。禁止商用，僅供學習設儲能系統(tǒng)并加入VPP項目，為電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)通過鼓勵“光伏+儲能”的模式，在保證電網(wǎng)穩(wěn)大規(guī)模接入導致的午間低電價甚至負電價的情濟嚴重受限，電網(wǎng)備用與調(diào)節(jié)資源也長期短缺。(2015)”中首次明確提出推廣VPP,此后通過VPP主要通過參與容量市場與小時前市場進行從參與方看，日本VPP參與方可以分為三接簽訂VPP服務協(xié)議、聚合用戶的各類負荷資指令或信號的集成調(diào)度服務的集成調(diào)度商上調(diào)節(jié)(爬坡)能力的儲能設施和分布式電源以及具備向下調(diào)節(jié)能力的負荷用戶為代表的VPP批發(fā)市場和供需調(diào)節(jié)市場等電力市場出售的模聚合可再生能源電源并以企業(yè)售電合約(PPA)形式出售給完全使用清潔電能的公司(RE100)實現(xiàn)增加電量銷售、參與平衡市場的收益。設施的配套儲能資源及電動車V2G反供電等方2.4國外案例分析主要結(jié)論總體上都還處于技術(shù)試點和商業(yè)模式探索階段，型國家VPP發(fā)展經(jīng)驗，基本可以得出以下基本一是VPP發(fā)展與所在國電力市場建設情況禁止商用，僅供學習容量及調(diào)節(jié)市場并逐步向VPP開放；澳大利亞業(yè)案例的孵化和盈利模式創(chuàng)新提供了土壤環(huán)境。場等其他電力市場機制欠缺，因此我國VPP參是實現(xiàn)VPP商業(yè)推廣應用的關鍵。在國外發(fā)展案例中，各國出臺了相關政策和措施，對VPP的市場角色、參與門檻、運營范圍等進行了明確。英國為VPP參與二次平衡機制單元做了詳細定義；法國規(guī)定了1兆瓦的最小申請準入門檻；德參與電力市場；美國2222號令允許分布式資源國電力發(fā)展現(xiàn)狀，盡管VPP能夠代表不同分布但在我國電力市場機制和制度并不完善的情況完善VPP發(fā)展外部發(fā)展環(huán)境。英國、德國修改調(diào)整審批流程和并網(wǎng)導則；法國政府為VPP提重要保障。國外VPP一般由發(fā)電企業(yè)、售電公司和獨立運營商對所聚合的資源進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)在英國，專業(yè)的VPP獨立運營商在發(fā)展初期主 虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究日本還將VPP細分為資源整合、資源調(diào)度與資源提供方，并按功能納入輔助服務市場交易并參與分成。我國現(xiàn)有政策條件不允許電網(wǎng)公司參與分布式電源的投資和運營，對VPP的管理經(jīng)驗和機制尚不完善，如果將來主要依靠獨立的VPP公司，則需要充分借鑒國外經(jīng)驗，實施有效的管理模式，積極探索VPP在我國的可行方案。當前的國外VPP試點項目一般在特定區(qū)域內(nèi)，跨越地域和多個企業(yè)協(xié)調(diào)存在難度，VPP在獲取電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、模型和參數(shù)等方面也存在權(quán)限問題。例如在美國，不同地區(qū)的市場規(guī)則、監(jiān)管、電力公司要求等不盡相同，智能分析需要的信息目前很多電力公司都不提供；澳大利亞在試點項目中，著重對數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)交互等方面開展研究和探索。分布式資源模型數(shù)據(jù)定義也存在差異，導致VPP項目整體優(yōu)化的一致性較差。3我國VPP發(fā)展政策和應用情況我國VPP整體仍處于發(fā)展初期，政策機制隨著集中及分布式(如整縣制光伏)新能源快速VPP有望成為電力系統(tǒng)和電力市場的主要參與3.1VPP發(fā)展必要性我國分布式新能源以光伏為主(其他少部分為風電、氣電或生物質(zhì)發(fā)電),截至2021年底，我國分布式光伏累計裝機容量達到1.08億千瓦，約占全部光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量的1/3(2021年增量占比首超50%);預計到“十四五”末，各類分布式新能源發(fā)電總裝機將超過2.7億千瓦，分布式滲透率快速提升，局部地區(qū)甚至將超過著我國整縣制光伏等分布式新能源建設步伐不禁止商用，僅供學習二是提升清潔能源消納能力的需要(電網(wǎng)智能協(xié)同調(diào)控和決策支持下對大電網(wǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)三是調(diào)峰負荷潛力挖掘的需要(用戶側(cè))。資金總量有限，未充分發(fā)揮負荷側(cè)調(diào)控潛力。四是完善電力市場的需要(監(jiān)管側(cè))。VPP以參與輔助(平衡)市場，可以豐富我國電力市五是分布式新能源監(jiān)管的需要(監(jiān)管側(cè))。隨著我國城鎮(zhèn)屋頂光伏及農(nóng)村整縣制光伏等分方權(quán)益。發(fā)展VPP可助力我國構(gòu)建分布式能源分調(diào)動非政府力量和新興技術(shù)實現(xiàn)對海量分布六是爭奪全球VPP產(chǎn)業(yè)話語權(quán)的需要(產(chǎn)業(yè)鏈)。歐美等西方國家早在20年前就已啟動VPP嚴重滯后，且我國大部分試點項目中VPP核心平臺開發(fā)依賴日立ABB電網(wǎng)等國外廠商，未積相關行業(yè)應提前謀劃、主動追趕，盡早加入角力七是主導國內(nèi)VPP產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要(產(chǎn)業(yè)鏈)。無論從國家宏觀政策導向以及地方出臺的相關文件細則看，還是從國家對能源電力經(jīng)濟環(huán)索布局VPP領域技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)，例如華為依托自身電力物聯(lián)網(wǎng)領域技術(shù)優(yōu)勢和先進產(chǎn)品，積極參與冀北VPP建設，并與恒實科技在平臺”項目早在2020年就入圍國家能源局能源列表，且占據(jù)榜首；東方電子集團VPP業(yè)務涵蓋城市級、負荷聚合商級和園區(qū)級三級VPP運我國大型互聯(lián)網(wǎng)公司雖尚未大規(guī)模入局VPP相(尤其是電網(wǎng)企業(yè))擁有得天獨厚的電力系統(tǒng)資源，應加快引領VPP發(fā)展，主動參與國家頂層八是吸引社會力量參與分布式新能源發(fā)展的需要(產(chǎn)業(yè)鏈)。國家發(fā)改委等多部門近期指光伏等電源部署面臨地域廣、分布散、體量小、充分調(diào)動。而VPP恰好可以扮演“可以賺錢的3.2發(fā)展現(xiàn)狀總體來看，目前我國VPP仍處于理論研究和前期試點的發(fā)展階段，諸多省份在政府引導下，響應為主要運營和盈利模式，持續(xù)推進VPP發(fā)展。各地已普遍出臺輔助服務市場政策，引導禁止商用，僅供學習 有望帶動國內(nèi)VPP快速可持續(xù)發(fā)展。3.3政策環(huán)境相關部門、地方政府、兩大電網(wǎng)公司等不同層級發(fā)布系列規(guī)劃文件，均將VPP作為電力系統(tǒng)重要技術(shù)研究和項目發(fā)展方向，為相關試點項目和表3.1我國VPP有關宏觀政策導向時間機構(gòu)文件有關內(nèi)容1年發(fā)改委、能源局能電網(wǎng)發(fā)展的指導意見》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》提出研究推廣VPP技術(shù)及能源虛擬化技術(shù)，提高需求側(cè)管理水平，促進分布式能源消納，優(yōu)化用戶側(cè)可控資源運行方式，因地制宜開展VPP試點示范。2年國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)“兩會精神”、動構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)白打造完善的VPP運營模在新能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)消納、數(shù)字電網(wǎng)、先進儲能技術(shù)、VPP等方面實現(xiàn)突破；通過物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)聚合海量用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源，大力建設側(cè)雙向互動。3年7月廣州工信部門《廣州市VPP實施細則》將建設VPP,運用經(jīng)濟杠桿，引導用戶參與電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)削峰填谷；計劃安排補貼資金3000禁止商用，僅供學習序號時間機構(gòu)文件有關內(nèi)容以激勵用戶參與并培育VPP需求響應市場。4年10月國務院《2030年前碳達峰行動方案》在“加快建設新型電力系統(tǒng)”重點任務中提到，引導自備電廠、傳統(tǒng)高載能工業(yè)負荷、工商業(yè)可中斷負荷、電動汽車充電網(wǎng)絡、VPP等參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。5年3月發(fā)改委等十部委《關于進一步推進電能替代的指導意見》將鼓勵電動汽車、大數(shù)據(jù)中心、5G數(shù)據(jù)通訊基站等通過VPP參與系統(tǒng)互動等要求6年3月發(fā)改委、能源局代能源體系規(guī)劃》開展工業(yè)可調(diào)節(jié)負荷、樓宇空調(diào)負荷、大數(shù)據(jù)中心負荷、用戶側(cè)儲能、V2G能量互動等各類資源聚合的VPP示范，力爭到2025年，電力需求側(cè)響應能力達到最大負荷的3%～5%;加快V2G、及示范應用；推動儲能設施、VPP、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與輔助服務，研究爬坡等交易品數(shù)省(市)已出臺政策機制允許VPP作為主體參與輔助服務市場，主要聚焦調(diào)峰和調(diào)頻服務，同時明確了收益結(jié)算和分攤機制，因此VPP參試點運行。但是，對VPP可參與的輔助服務品地區(qū)對于VPP的定義內(nèi)涵、功能定位、運行管段，大部分VPP政策和試點項目聚焦負荷側(cè)需求響應(其中可調(diào)負荷占據(jù)主要地位),VPP運行管理主要遵循需求側(cè)管理模式，導致VPP發(fā)展一定程度受制于需求側(cè)響應市場規(guī)模和調(diào)用旨在有效擴大響應規(guī)模、激發(fā)市場主體活力。未正式發(fā)布VPP并網(wǎng)調(diào)度標準及規(guī)范，國內(nèi)示范項目暫由兩大電網(wǎng)公司與被接入VPP用戶協(xié)我國的VPP應用尚處在概念驗證和試點階項目落地實施，呈現(xiàn)如下五大特征。禁止商用，僅供學習約型，按照特性約定時間參與系統(tǒng)運行(主要為需求側(cè)響應);只有冀北VPP等少數(shù)示范項目屬術(shù)支持，同時部分(如江蘇)項目還與家電、充商業(yè)用戶側(cè)資源(如樓宇、園區(qū)等)為主、居民電動汽車充電樁等，少數(shù)試點項目(如浙江麗水及冀北)聚合了大量分布式新能源電源。五是大3.4.1南網(wǎng)深圳VPP試點項目深圳VPP管理平臺是國內(nèi)首家部署于網(wǎng)級調(diào)度云、可實現(xiàn)網(wǎng)省兩級調(diào)度直調(diào)的VPP運營管理云平臺，為用戶資源通過VPP參與市場交禁止商用，僅供學習 表3.2深圳VPP試點項目基本情況項目類型負荷+儲能型、合約型聚合方、運營方深圳供電局(含深圳中調(diào))平臺開發(fā)、硬件供應方日立ABB電網(wǎng)等被聚合資源深圳能源集團、南網(wǎng)電動、奧特訊、建科院、普天新能源、前海能源等單位；用戶類型包含數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵站、工廠、寫字樓、儲能、商業(yè)綜合體等，總計36.7萬千瓦。盈利模式暫無固定盈利模式，主要涉及有限次數(shù)試系統(tǒng)調(diào)用；后期擬參與南方區(qū)域輔助服務市場，加強其參與市場化需求響應力度，為用戶提供節(jié)能效或額外收益，并完善商業(yè)模式。政策機制已出臺省市場化需求響應政策、明確與電力輔助服務。技術(shù)標準深圳中調(diào)擬開展南方電網(wǎng)新型電力系圖3.1南網(wǎng)(深圳)虛擬電廠示范工程調(diào)度畫面示意以可調(diào)負荷(工業(yè)、樓宇空調(diào)、居民家電、儲能、充電樁等)為聚合主體，實現(xiàn)毫秒級需求側(cè)響應。2016年起國家電網(wǎng)主導建設大規(guī)模源表3.3江蘇VPP試點項目基本情況項目類型負荷型、合約+市場型聚合方、運營方江蘇電力需求測管理平臺(中心)、江蘇電網(wǎng)(調(diào)度)平臺開發(fā)、硬件供應方海爾、美的等家電廠商，萬邦等充電樁廠商，以及其他各類廠商。被聚合資源最初2015年主要為工業(yè)企業(yè)參與，后期逐步引入樓宇空調(diào)負荷、居民家用負荷、儲能、充電樁負荷等(通過負荷集成商)。單次削峰規(guī)模達創(chuàng)紀錄的402萬千瓦達到最高負荷的3%～5%;最大填谷規(guī)模達257萬千瓦，規(guī)模投資方平臺由政府主導、電網(wǎng)等公司配合。盈利模式政府建立資金池定期開展削峰填谷等需求響應行動；近期逐步探索參與輔助服務市場，政策機制明確居民用戶、工業(yè)用戶、儲能與充電樁運營商可通過負荷聚合商集成參與；已具備參2021年12月28日，國網(wǎng)綜合能源服務集禁止商用，僅供學習電源、可控負荷和儲能裝置約20.4萬千瓦用戶市場，率先實現(xiàn)業(yè)內(nèi)負荷自動控制，實現(xiàn)電VPP、用戶可控負荷三級協(xié)調(diào)互動，提升了VPP表3.4華北綜能VPP試點項目基本情況項目類型負荷型+市場型聚合方、運營方國網(wǎng)綜能集團被聚合資源聚合分布式電源、可控負荷和儲能裝置約20.4萬千瓦用戶側(cè)資源。盈利模式參與華北、河北南網(wǎng)輔助服務市場獲得市場政策機制3.5面臨問題一是用戶側(cè)負荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不參與方參與VPP意愿普遍不強，行業(yè)價值體現(xiàn)律保障；另外，我國大多數(shù)用戶側(cè)負荷(尤居民)可調(diào)控性差(或無),對于安裝相應調(diào)控禁止商用，僅供學習虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究二是電網(wǎng)側(cè)業(yè)務布局和主導發(fā)展力度薄弱。貫穿輸變用電多個環(huán)節(jié)，擁有發(fā)展VPP的得天試點項目，在平臺建設(如深圳)、電廠運營(如上海)、參與市場(如冀北)、標準制定(如冀北)合作，主動謀劃、積極作為，在政府政策制定、產(chǎn)業(yè)鏈合作、技術(shù)項目研發(fā)等方面爭取主動、贏體沿襲需求側(cè)管理模式，不同項目對于VPP定遠合理設計；國家和地方層面尚未明確VPP牽國現(xiàn)貨市場和輔助服務市場不斷深化建設和持 虛擬電廠技術(shù)和商業(yè)模式研究量補償市場以及輔助服務市場等政策機制制定四是產(chǎn)業(yè)鏈側(cè)標準規(guī)范欠缺和商業(yè)模式不并網(wǎng)、調(diào)度等相關標準規(guī)范，制約VPP健康有當前我國VPP項目基本均由電網(wǎng)公司(含調(diào)度機構(gòu))建設運營，在缺乏總體政策指導和機制驅(qū)度造成我國VPP發(fā)展的商業(yè)環(huán)境落后于技術(shù)環(huán)境；技術(shù)標準和商業(yè)模式不成熟，也一定程度制入局VPP,難以激發(fā)其開展技術(shù)研究、設備研發(fā)4我國特色VPP商業(yè)模式分析和政策建議荷儲售服，其實施將使電力能源行業(yè)從“笨重”4.1國外VPP發(fā)展模式的適用性模式尚在探索。不同國家VPP運營商結(jié)合自身從聚合資源來看，主要包括基于社區(qū)(用戶)的在我國可能具有一定發(fā)展?jié)摿?。SwellEnergy、特斯拉等儲能設備運營商在銷售儲能系統(tǒng)的同時，能夠非常容易地獲得儲能用戶資源，通過與儲能設施業(yè)主簽訂VPP運營協(xié)議的方式，組建并運營VPP,與儲能設施業(yè)主分享運營收益。我國儲能硬件企業(yè)無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量上都在不斷發(fā)展壯大，而且不少企業(yè)也在探索由單純的設備供應商向綜合能源運營商轉(zhuǎn)型，VPP是這些企業(yè)未來可能的發(fā)展方向。三是充分發(fā)揮獨立運營商作用，有利于實現(xiàn)國內(nèi)VPP的快速起步和發(fā)展。獨立運營商在德國、美國等地區(qū)普遍存在并發(fā)揮巨大價值，尤其是在發(fā)展初期主導了大多數(shù)VPP項目的開發(fā)，如德國當前容量規(guī)模最大的VPP,也仍為獨立運營商所開發(fā)運營。目前我國類似的獨立能源聚合商仍處于起步摸索階段，隨著電力市場建設持續(xù)推進，如果現(xiàn)貨及輔助服務市場試點充分完善，獨立運營商將有機會獲得較廣闊的空間。四是英國“電網(wǎng)公司的平臺模式”,在解決配電網(wǎng)的靈活性資源配置的方面具有一定參考價值。該模式在為配電網(wǎng)提供平衡服務問題上能力較強，參與方為配電網(wǎng)公司、輸電網(wǎng)公司、技術(shù)平臺運營商、配網(wǎng)側(cè)靈活性資源提供商等。主要盈利模式為：電網(wǎng)公司支付平衡費用，平衡服術(shù)積累；其他參與方從中獲得額外盈利。五是法國“電網(wǎng)發(fā)起采購的模式”,是電網(wǎng)主要盈利模式是：先期由電網(wǎng)投資，后期電N-1校驗、電網(wǎng)級儲能等靈活資源潛在投資收益4.2我國VPP分階段發(fā)展模式國國情，我們提出“三步走”的設想，如圖4.1禁止商用，僅供學習 發(fā)展目標以合的補貼等形式，逐步試點并推廣，實現(xiàn)一定規(guī)模分布式新能源，發(fā)展初期配套政策尚不完答，運營規(guī)則和盈利模式逐步探索，項目由試點逐步推廣，合約型主導優(yōu)先考慮社區(qū)(用戶)商法國電網(wǎng)發(fā)起采購模式發(fā)展中期市腸指離成巧，故榮指-類遠期展望均可參與圖4.1我國VPP未來分階段發(fā)展模式展望(1)發(fā)展初期(2022～2025年)形成我國第一代VPP發(fā)展模式。市場成熟度市場成熟度價值體現(xiàn)0資金來源參與方意愿運營規(guī)則圖4.2我國VPP初期發(fā)展階段特征描述從外部環(huán)境看，該階段配套政策尚不完善、利模式不明晰，參與方意愿不強烈，資金來源相對單一，價值體現(xiàn)渠道受限，因此VPP項目多和監(jiān)管機制逐步建立，以負荷為主的需求響應型和以分布式電源為主的電源型VPP得到充分發(fā) 從商業(yè)架構(gòu)看，可優(yōu)先考慮社區(qū)(用戶)商區(qū)、大用戶、居民用戶(含城鎮(zhèn)及農(nóng)村)等，首與，利于VPP管理與系統(tǒng)調(diào)度；缺點是平臺構(gòu)禁止商用，僅供學習該模式的優(yōu)點是電網(wǎng)公司直接參與前期項目開度較低；缺點是VPP僅能參與交易價格較低的常規(guī)電力、電量市場交易，其經(jīng)濟性難以實現(xiàn)，從實施風險看，一是VPP的經(jīng)濟效益存在從投資規(guī)模看，按照一個縣級水平50萬千瓦光伏系統(tǒng)計算，光伏及其組件投資10億元，電網(wǎng)升級改造投入5億元，運營平臺建設投資2億元，每年發(fā)電量5億千瓦時，輔助服務收入1億元，大約4～5年收回投