2022中国虚拟电厂行业简析.pdf

甲子光年智库报告产品体系甲子光年智库报告产品共分为四个类级，第一类为微报告，聚焦一个问题，风格简洁明要咨询报告定制报告深度报告微报告1234图：甲子光年智库四级报告产品体系甲子光年智库微报告产品介绍 研究风格简洁明快 一个报告只解决一个关键问题，并提出一个核心观点 以洞察趋势、实践研究为主 具备核心观点、核心数据和典型案例 根据客户的定制化需求开展深度行业研究 以深度研究、定义赛道为主 提供深度问题解决的咨询服务为主 聚焦发现问题、分析问题、解决问题数字化概念层出不穷，细分赛道迭代速度加快，相关从业人员需要新鲜、专业的市场分析及洞察。因此，甲子光年智库推出科技行业系列“微报告”，向市场分享最新的细分行业洞察。报告特点：简洁明快：内容较短，方便快速阅读与碎片化阅读；直击重点：聚焦一个关键问题进行展开分析；分享观点：拒绝平铺直叙，亮出智库独有观点；后续，将针对新能源领域持续开展深度研究分析，敬请关注甲子光年智库。I.II.III.目 录Part 01碳中和战略推动新能源的广泛使用Part 02虚拟电厂相关概念解析Part 04虚拟电厂行业发展现状Part 03虚拟电厂完善电网的削峰填谷Part 05虚拟电厂市场规模分析Part 07甲子光年智库介绍Part 06虚拟电厂产业链现状1 碳中和战略推动新能源的广泛使用“双碳”目标对清洁能源的大力开发与广泛使用进一步提出要求 随着“双碳”目标的提出，电力作为清洁、高效的二次能源，将在支撑社会经济发展，服务民生用能需求，构建清洁低碳、安全高效能源体系中发挥更加重要的作用。推动电力的大规模应用构建清洁低碳安全高效能源体系。碳排放碳移除碳管理能源供给能源消费传统能源清洁能源工业建筑交通电力碳汇技术固碳加快推进煤炭清洁利用和转型替代加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造碳核算监测、碳交易、碳金融等构建清洁低碳安全高效能源体系碳达峰碳中和石油消费到“十五五”进入峰值平台期加快推进页岩气、煤层气、致密油气资源的规模化开发坚持集中式与分布式并举开发风能太阳能因地制宜开发水能积极安全有序发展核能合理利用生物质能推动氢能“制储输用”全链条发展生产生活方式的绿色变革图：中国“双碳”目标实现路径25.930.238.942.145.520172018201920202021全社会用电量市场交易电量占全社会用电比重（%）1 碳中和战略推动新能源的广泛使用电力市场化程度不断加深，多地试点推进建设电力现货市场图1：电力现货市场建设稳步推进 在近五年间，多地开始试点建设电力现货市场。中国电力市场交易电总量快速增加，2021年市场交易电量占全社会用电量已经来到45.5%，电力市场化程度进一步加深。图2：中国全社会用电量与市场交易电量对比（单位：%）第一批试点：南方(以广东起步)、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃第二批试点：上海、江苏、安徽、辽宁、河南、湖北2 虚拟电厂相关概念解析整合发电端和用电端，灵活调节负载端和运输端；参与电力市场运行全过程光伏发电电动汽车居民负荷多元储能火力发电协调控制协同优化聚合路由风力发电电网商业负荷工业负荷碳市场、电力市场市场出清信号收发管理平台集控系统辅助服务稳定电网市场交易需求响应能量传输线图：虚拟电厂结构示意图能量流信息流表：虚拟电厂功能划分能量出售-参与市场-服务市场功率调节是否是混合型虚拟电厂、储能型虚拟电厂负荷型虚拟电厂否 电源型虚拟电厂 虚拟电厂顾名思义就是虚拟化的电厂，是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调协同优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。根据虚拟电厂对外特征，我们可将虚拟电厂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。3 虚拟电厂完善电网的削峰填谷风光电的波动性与随机性，始终追求提高电网稳定性 国家能源局在3月29日下发的2022年能源工作指导意见文件中指出，今年能源结构目标风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到12.2%左右；此前习近平总书记还提出2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右的总目标，届时将进一步对我国电网的稳定性形成挑战。2021年我国风电、光伏发电量占全社会用电量的比重首次突破10%，到达11.7%，以对我国电网稳定性形成一定的挑战。低于15%对电网冲击较小，可直接并入15%-25%对电网冲击较大，需接入储能设备25%以上对电网冲击更大，需要更多储能设备 据国际能源署（IEA）的指导意见，间歇性能源（风光电）的发电占比低于15%的时候，对电网冲击较小；占比在15%-25%的时候，对电网冲击较大，需通过引入储能电源来调峰调频；占比超过25%，为保证电网稳定性，所有电厂都必须配置储能系统。图：风电光伏发电量占全社会用电量比重（单位：%）3 虚拟电厂完善电网的削峰填谷虚拟电厂更能适应发电、储能、可控负荷资源分散化布局 电力资源具有瞬时性，发电、供电、用电在同一时间内完成，而风电光伏的发电高峰与我们的用电高峰是不匹配的，而且我国风力、太阳能资源分布时间空间上不均匀，在风电光伏大发展的过程中，用电发电的供需矛盾、电网的调峰调频问题也会愈发严峻。通过先进信息通信技术和软件系统，虚拟电厂可以实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，从而实现削峰填谷、减轻电网负荷。电网侧：为电网提供削峰填谷、减轻电网负荷。碳中和的大背景下，随着风电和光伏的大量接入、电力 电子装备增加、对电力系统的平衡调节造成了巨大压力，将需求侧分散资源聚沙成塔，发展虚拟电厂，与电 网进行灵活、精准、智能化互动响应，有助于平抑电网峰谷差，提升电网安全保障水平。发电侧：促进新能源消纳。部分时段部分地区的弃风弃光现象仍比较严重，发展虚拟电厂，将大大提升 系统调节能力，降低“三弃”电量。用户侧：降低用户侧用能成本。从江苏等地试点看，参与虚拟电厂后用户用能效率大幅提升，在降低电 费的同时，还可以获取需求响应收益。如江苏南京试点项目平均提升用户能效20%；无锡试点项目提高园区 整体综合能源利用率约3个百分点，降低用能成本2%，年收益约300万元。十三五期间，我国江苏、上海、河北等地开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点工作。国家大力发展充电桩行业，提出非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上的目标。各类企业积极入局，后续将迎来爆发增长。目前我国正处于由政府邀约型阶段到市场化转变的重要阶段，是行业的发展关键期。4 虚拟电厂行业发展现状同美国对比中国虚拟电厂建设起步时间较晚但是发展迅速颁布能源政策法案需求响应年度报告，系统分析需求响应的实施背景和现状需求响应国家行动计划，对需求响应相关技术上升至国家层面。纽约州Con Edison公司启动CEVPP计划，首次探索虚拟电厂美国佛蒙特州Green Mountain Power公司，搭建虚拟电厂平台并接入2000余家用户国家电网提出泛在电力物联网，并建成国内首个虚拟电厂国网冀北虚拟电厂江苏最先出台相关政策支持虚拟电厂发展电力市场化-选定八个省份和地区作为第一批试点加速虚拟电厂相关建设;第二批电力市场化试点省份研发探索期发展关键期成熟期研发探索期目标：非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上2006201020152005200920172016201920302021颁布美国复苏与再投资法案，划拨45亿美金用于需求相应设备和实现智能电网技术中国美国Tesla与PE&G在加州推出虚拟电厂的测试，探索新商业模式4 虚拟电厂行业发展现状政府连续出台政策文件扶持虚拟电厂发展，新能源汽车是重要方向之一从今年年初开始，政府共出台相关政策文件多达七分，多数文件主要聚焦发展虚拟电厂参与主体，促进负荷端、储能端、运营端协同参与，以及对涉及“源-网-荷-储-数”的综合性虚拟电厂进行探索型发展，其中新能源汽车与电网联动（V2G）的相关概念更是出现了不下4次。时间发文部门政策名称政策内容2022.01 国家发展改革委 国家能源局“十四五“现代能源体系规划开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范2022.01 国家发展改革委 国家能源局关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节2022.01 国家发展改革委 国家能源局关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。2022.03 国家发展改革委、国家能源局等十部门关于进一步推进电能替代的指导意见鼓励电动汽车V2G、大数据中心、5G数据通讯基站等利用虚拟电厂参与系统互动。2022.03 国家能源局2022年能源工作指导意见健全分时电价、峰谷电价，支持用户侧储能多元化发展，充分挖掘需求侧潜力，引导电力用户参与虚拟电厂、移峰填谷、需求响应。2022.05 国家发展改革委 国家能源局关于加快推进电力现货市场建设工作的通知加快推动各类型具备条件的电源参与现货市场。引导储能、分布式能源、新能源汽车、虚拟电厂、能源综合体等新型市场主体，以及增量配电网、微电网内的市场主体参与现货市场，充分激发和释放用户侧灵活调节能力。2022.08 科技部、国家发展改革委等九部门科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）在先进低碳零碳技术示范工程部分提出：建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂。5 虚拟电厂市场规模分析根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。根据“十四五”现代能源体系规划提出在2025年电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的 3%5%的目标，预计2025年、2030年可调负荷资源库分别占最大用 电负荷的5%、6%，对应资源库容量分别为7850、10,920万千瓦；参与平抑的用电量分别为745.8、1026.5亿千瓦时。根据目前的补贴政策，削峰补贴5元/度、填谷补贴2元/度，按平均3.5计算得出2025年和2030年预计市场规模分别为：1305.2、1796.4亿元。当前市场发展前景广大，预计2025年将会突破千亿元各项指标2025E2030E参与平抑的用电量=最大负荷*峰值标准*峰值负荷时长（亿千瓦时）745.81026.5平抑尖峰负荷单位价值（元/千瓦时）3.53.5平抑尖峰负荷价值（亿元）2,610.33,592.8市场规模=平抑尖峰负荷价值*50%1305.21796.4157007850745.818200109201026.5最大负荷量（十万千瓦）可调负荷资源库容量（万千瓦）预计参与平抑的用电量（亿千瓦时）2025E2030E图：用电数据预测下游 电力需求方大用户电网公司售电公司独立售电公司有配网运营权的售电公司电网领域的售电公司工业用户商业用户6 虚拟电厂产业链现状各类企业正在积极进行充电桩产业的相关布局可控式负荷上游 基础资源分布式能源储能工业商业和建筑居民光伏发电风力发电水力发电中游 系统中台中国科技产业专业可信的评价体系特点：多维动态数据、自有指数模型、研发研究驱动50000+专家池100W条数据池（50000+核心数据）30+指数模型（持续迭代）研究洞察系统性、轻咨询撰写“厚”报告20+赛道持续追踪智 库 业 务 能 力 塔30+渠道沉淀验证方法评价体系解决方案自建研究模型市场结论更可靠助力中国科技市场挖掘潜力企业整合智库全线能力全生命周期研究服务甲子光年智库专注于研究科技应用及产业创新领域的行业洞察及解决方案，通过自有实勘数据调研、自建一级市场数据库和沉淀的产业CIO资源。解决产业如何认识，如何决策，如何评价新兴技术，成为传统研究院的再升级版本。研究报告行业数字化报告技术研究报告白皮书市场调研报告指数模型企业评估模型全产业数字化模型数字治理模型MORE甲子榜单光年20甲子20捕手20MORE创新咨询7 甲子光年智库介绍混合型虚拟电厂：全能型角色,“源-网-荷-储-数”一体的综合性虚拟电厂。电动汽车V2G技术：是Vehicle-to-grid的简称，它的核心思想在于：电动汽车和电网的互动，利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的的缓冲。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电;而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。分布式电源：分布式电源装置是指功率为数千瓦至50 MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。储能系统：现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。它包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。可控负荷：指在供电部门要求下，按合同可以限制用电一段时间的特定用户的负荷。附录：名词解释页电源型虚拟电厂：具有能量出售的能力，可以参与能量市场，并视实际情形参与辅助服务市场。负荷型虚拟电厂：具有功率调节能力，可以参与辅助服务市场，能量出售属性不足。储能型虚拟电厂：可参与辅助服务市场，也可以部分时段通过放电来出售电能。