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直击济南|国网电科院郑涛:现货市场环境下虚拟电厂实践与展望

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-12-01 浏览:

中国储能网讯:11月9-10日,由中国化学与物理电源行业协会主办的首届中国新型储能产业高质量发展大会暨全国虚拟电厂及需求侧响应高层研讨会在山东济南喜来登召开。

大会聚焦新型储能可持续高质量发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的150家产业链企业,322位嘉宾参加了本届大会。大会通过主旨演讲、高峰对话等环节深入交流探讨。

大会组委会邀请国网电力科学研究院南瑞研究院综合能源研发部经理郑涛分享主题报告《现货市场环境下虚拟电厂实践与展望》。以下是发言主要内容:

郑涛:各位领导专家,上午好。根据会议安排,由我代表我们团队给大家分享一下我们在虚拟电厂方面的一些实践和对未来的一些展望。

上午我是第四个演讲。前三位老师已经给大家分享了很多宝贵的知识,类似观点我就不再赘述了,重点给大家分享一下我们团队自己的感受和体会。

我们团队是从2019年正式开始虚拟电厂相关研发工作。为什么我们到2019年才开始启动呢。我们认为2019年开始,随着电力市场化改革进程的加速,虚拟电厂发展所需的市场环境才逐步具备,虚拟电厂产业化、规模化发展的前景才逐步清晰。

我今天的演讲主要分为四个部分:第一,虚拟电厂的概念和场景。第二,国内外一些比较典型的实践案例。第三,我们南瑞团队实施的特色案例,也是与我们此次交流密切相关的,在现货市场环境下虚拟电厂如何运行、发展。第四,实践总结与发展展望。

第一部分虚拟电厂的概念,这个概念是我们团队总结后提出的,不一定是行业公认的,但我们觉得在理解上更容易让大家接受。我们认为虚拟电厂是将各种分布式资源进行资源整合、协调优化,作为一个特殊电厂参与电网运行和电力市场的智慧能源协调管理系统。虚拟电厂和传统电厂的区别,前面高赐威老师的演讲中就画了一个很好的图,那个图是我们团队讨论时经常提及的。虚拟电厂要满足三个功能,或者说三个特征。按照这三个标准去衡量虚拟电厂项目或者案例,可以认定它是不是真正的虚拟电厂。

第一个特征,虚拟电厂要呈现出电厂的特性,它必须要具备组织能力,也就是我们经常说的要聚沙成塔,能够把各种可调资源组织管理起来。第二个特征,虚拟电厂要发挥调节作用。在完成资源聚合后,虚拟电厂要参与需求响应或电力市场,发挥自身能量、功率调节能力。第三个特征,虚拟电厂要具备经济效益。没有经济收益,虚拟电厂很难获得长足发展。过去虚拟电厂主要通过获取补贴的方式来获得收益,未来更多的是要通过电力市场,通过市场机制来获得收益。

一般只有同时符合这三个特征才能称为虚拟电厂,那如果不符合是什么呢?以我们团队实践举个例子,我们也从事新能源相关的产品研发,在调度系统里我们需要掌握分布式电源的整体运行情况,需要把分布式电源按电压等级分层分区聚合起来,但这些分布式电源现阶段大多没有参与控制,也没有参与市场交易,那它是啥呢?我们称之为分布式电源聚合系统,通过这个系统可以了解分布式电源在每个省各个区域、各个电压等级的分布和运行情况。

虚拟电厂的概念最早是1997年提出来的,在2019年我们团队参与研究之前,国内在虚拟电厂领域主要是学术上的研究和小规模的试点。为什么我们把2019年作为一个分水岭呢?这是因为2019年开始,在国网公司的组织下,我们参与了国网虚拟电厂的第一批试点建设。第二个原因,政策条件逐步具备。早前我们跟用户交流时,经常听用户反映虚拟电厂的概念很好,但是收益很低,比如以前虚拟电厂更多的是参与需求侧响应,本身响应频次不是很高,所以收益回报率不高。很多企业对虚拟电厂早期是持观望态度。2019年之后,当时我们团队内部有过一次讨论,认为此时进入时机比较好。特别是今年,虚拟电厂比较火热。所以我们最后总结,有三大因素。首当其冲就是政策影响,主要是电力体制改革,这个因素是最重要的,特别是最近这几年,山西、山东、江苏等多个省市,陆续开展电力现货市场建设;第二是业务影响,因为目前政策环境的逐步具备,虚拟电厂的业务需求逐步旺盛,并且处于一个快速发展阶段,需求迭代升级较快,对我们南瑞而言相关领域的业务增长也较快;第三是技术影响,云大物移智链等信息技术的发展,降低了虚拟电厂的门槛。但因为虚拟电厂本身包含涉控业务,做好其实不太容易。我们团队原先是做调度系统的,南瑞在调度系统领域占的市场份额较大,此外电力市场交易相关系统也绝大多数是南瑞的。因此南瑞在虚拟电厂方向具备一定的先天优势,有责任、有义务支撑各个兄弟单位、各个企业把虚拟电厂做好。

接下来是虚拟电厂的一个典型架构,整体来说分为三个层级,从下到上分别是资源层、聚合层、平台层。这个架构是我们支撑国网编写源网荷储协同发展行动计划的时候,当时总部的几个业务部门领导共同认可的架构。

虚拟电厂可以参与的电网互动场景,主要包括需求响应、辅助服务市场、电能量市场等几类。2017年开始出现了辅助服务市场相关的补偿机制,2019年开始电力现货市场全面建设,2021年陆续出台促进虚拟电厂发展的细则,可以预见将来虚拟电厂的收益渠道是越来越多。

第二部分,虚拟电厂典型案例。国外虚拟电厂起步较早,目前处于示范应用往商业运营过渡的阶段。国内虚拟电厂起步较晚,目前主要以示范工程为主,上海和冀北是国网公司最初的两大试点,后面还有丽水虚拟电厂、深圳虚拟电厂、广东虚拟电厂等多个示范工程。

第三部分,虚拟电厂南瑞实践。山西虚拟电厂是目前我们在国内做的影响较大,也是比较成功的一个案例,是全国范围内现货市场环境下首个省级虚拟电厂。我们在9月份针对山西虚拟电厂的建设进展,发了新闻稿,在行业内外引起了广泛热议。

山西虚拟电厂的建设历程时间较长,最早是在去年5月份,支撑国网山西公司编写了虚拟电厂运营管理实施方案,历时一年,文件正式印发。到今年5月份,完成山西虚拟电厂阶段性功能开发,受疫情影响,山西虚拟电厂正式参与现货市场交易的时间略有推迟。山西虚拟电厂之所以能够取得一定成绩,与山西省发布的虚拟电厂相关政策文件密切相关。一个是今年6月份印发的虚拟电厂建设运营管理实施方案,另一个是8月份印发的关于组织虚拟电厂项目申报的通知。

与冀北和上海虚拟电厂架构不同,山西虚拟电厂系统根据服务对象的差异,主要分为虚拟电厂管理服务和聚合运营两个子系统。其中虚拟电厂管理服务子系统主要服务于电网企业营销部等运营管理部门,定位于虚拟电厂并网前数据接入、协议备案,并网后资源管理、运行跟踪等规范化管理及标准化服务,负责接入全省所有虚拟电厂运营商,作为运营商系统与调控机构数据交互的渠道,实现数据接入、资源管理、运行监视、运行统计等功能。虚拟电厂聚合运营子系统主要服务于广大虚拟电厂运营商,定位于虚拟电厂技术支持系统,采用多租户代理模式提供系统功能租赁服务,负责聚合优化、协调控制运营商所代理的用户侧资源,支撑其作为独立市场主体参与中长期、现货、辅助服务等电力市场交易,实现资源聚合、协调控制、辅助决策、运营支撑等功能。

需要特别提及的是,我们的虚拟电厂聚合运营子系统是可以面向所有虚拟电厂运营商,提供系统功能租赁服务,虚拟电厂运营商不需要另外开发建设自身技术支持系统,直接根据自身业务需要订阅我们平台中的对应功能,即可满足虚拟电厂参与电力市场和电网运行的所有必要功能。

经过近一年的打磨和沟通,目前山西虚拟电厂已经明确了包括入市注册、系统检测、市场交易等多类流程,并且正在面向全社会开放功能试用,预计今年年底能完成至少8家虚拟电厂的接入,实现虚拟电厂参与电力现货市场试运行。

依托山西虚拟电厂建设成熟经验,南瑞集团突破了多元异构资源辨识、可调资源聚合优化、多目标协调控制、电力交易辅助决策等关键技术,形成了灵活安全、实用可靠、先进便捷的虚拟电厂整体解决方案,在服务对象、交易品种、业务链条、租户代理等方面取得一定突破。

1)服务对象多元:服务对象涵盖能源局、能监办等政府监管部门,调度、交易、营销等电网运营管理部门,及售电公司、虚拟电厂运营商、负荷聚合商、电力用户等市场主体。

2)交易品种丰富:支持电力中长期市场、现货市场与辅助服务市场等多类交易品种,提供对应量价辅助申报策略,丰富市场主体获利渠道。

3)全业务链贯通:贯通虚拟电厂准入、测试、并网、交易、控制、结算、退出等全链条,建立多服务对象、多交易品种、完整统一的虚拟电厂运营管理体系。

4)租户代理便捷:采用多租户代理模式,面向中小型虚拟电厂运营商,提供软硬件隔离的系统租赁服务,确保数据与应用安全,实现便捷接入。

第四部分,虚拟电厂发展展望。虚拟电厂发展需要重点解决几个痛点,包括多方利益主体如何平衡利益、如何有效组织用户资源、如何实现规模化效益等,对应的未来发展方向也需要从顶层设计、技术攻关、商业模式等角度展开,比如:

1)加快推进顶层设计:国家和地方尽快出台虚拟电厂指导文件,建立虚拟电厂政策体系,积极培育虚拟电厂运营商市场主体等;推进虚拟电厂领域国家标准、行业标准等标准体系,充分发挥标准规范引领作用。

2)加快核心技术攻关:包括入网检测技术、互动控制技术,还有参与不同电力市场的量价申报技术等。

3)加快商业模式创新:以多方共赢为目标解决用户侧改造成本过高、偏差考核责任分担等问题,提高社会资源参与积极性。

以上为我代表南瑞团队今天上午分享内容,感谢大家的聆听,谢谢。

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关键字:虚拟电厂

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