山西電力系統(tǒng)靈活性與虛擬電廠

1、 HYPERLINK / 山西電力系統(tǒng)靈活性與虛擬電廠 HYPERLINK / 中德能源與能效合作伙伴 目錄 HYPERLINK l _bookmark0 引言 HYPERLINK l _bookmark0 4 HYPERLINK /sites/EnergyatGIZinChinawithguests/Freigegebene%20Dokumente/P_EP/H_Reports/02_Analysis%20(Market%2C%20Policies)/Shanxi%20power%20system%20flexbility%20and%20VPP/Final%20report/Shanxi%

2、20VPP%20study0701_layout.DOC.docx#_Toc108451316 報(bào)告發(fā)布背景 中德能源合作：電力系統(tǒng)靈活性 HYPERLINK /sites/EnergyatGIZinChinawithguests/Freigegebene%20Dokumente/P_EP/H_Reports/02_Analysis%20(Market%2C%20Policies)/Shanxi%20power%20system%20flexbility%20and%20VPP/Final%20report/Shanxi%20VPP%20study0701_layout.DOC.docx#_T

3、oc108451316 4 HYPERLINK l _bookmark1 第一章中國電力系統(tǒng)靈活性 HYPERLINK l _bookmark1 5 HYPERLINK l _bookmark2 中國能源與電力發(fā)展現(xiàn)狀 5 HYPERLINK l _bookmark3 碳達(dá)峰、碳中和與新型電力系統(tǒng)的提出 7 HYPERLINK l _bookmark4 中國電力系統(tǒng)靈活性分析 7 HYPERLINK l _bookmark5 第二章山西虛擬電廠實(shí)踐 HYPERLINK l _bookmark5 9 HYPERLINK l _bookmark6 山西及其電力系統(tǒng)發(fā)展情況 9 HYPERLINK

4、l _bookmark7 山西省社會經(jīng)濟(jì)情況 9 HYPERLINK l _bookmark8 山西省電力行業(yè)發(fā)展 11 HYPERLINK l _bookmark9 山西省電力市場建設(shè) 14 HYPERLINK l _bookmark10 山西省虛擬電廠建設(shè) 15 HYPERLINK l _bookmark11 山西虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理機(jī)制 15 HYPERLINK l _bookmark12 山西省虛擬電廠建設(shè)原則 16 HYPERLINK /sites/EnergyatGIZinChinawithguests/Freigegebene%20Dokumente/P_EP/H_Report

5、s/02_Analysis%20(Market%2C%20Policies)/Shanxi%20power%20system%20flexbility%20and%20VPP/Final%20report/Shanxi%20VPP%20study0701_layout.DOC.docx#_Toc108451330 山西省虛擬電廠實(shí)踐案例 16 HYPERLINK l _bookmark13 第三章山西省虛擬電廠發(fā)展?jié)摿?HYPERLINK l _bookmark13 17 HYPERLINK l _bookmark14 山西發(fā)展虛擬電廠的有利條件 17 HYPERLINK l _bookmar

6、k15 山西推廣虛擬電廠面臨的挑戰(zhàn) 17 HYPERLINK l _bookmark16 山西虛擬電廠未來發(fā)展方向 18 HYPERLINK l _bookmark17 參考文獻(xiàn) HYPERLINK l _bookmark17 193引言為實(shí)現(xiàn)習(xí)近平主席提出的 2030 年前碳達(dá)峰和 2060 年碳中和1的目標(biāo)，中國正在加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提 高可再生能源占比。2030 年中國風(fēng)、光發(fā)電總裝機(jī)計(jì)劃 達(dá)到 12 億千瓦以上，形成由可再生能源為主的能源體系。高比例可再生能源并網(wǎng)，能源消費(fèi)終端電氣化水平提升，高度電力電子化以及大規(guī)模分布式能源就地接入將會使 電力系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)和支撐能力面臨巨大挑戰(zhàn)，提

7、高電 力系統(tǒng)的靈活性是實(shí)現(xiàn)能源電力清潔低碳發(fā)展的重要手 段。 電力系統(tǒng)靈活性是電力供需發(fā)生變動時(shí)系統(tǒng)保持供 需平衡的應(yīng)對能力，靈活性資源來源于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)與儲能等多個(gè)環(huán)節(jié)。目前中國電力系統(tǒng)靈活性資 源以電源側(cè)為主，電網(wǎng)側(cè)、需求側(cè)等靈活性潛力尚未真 正有效發(fā)揮2，虛擬電廠是多方位挖掘電力系統(tǒng)靈活 性資源，實(shí)現(xiàn)以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重 要途徑。 山西省是中國的能源與重化工基地，也是中國能源革命綜合改革試點(diǎn)省。山西省在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)下不斷加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，擴(kuò)大新能源消納，深化電力市場化改革，提升電力系統(tǒng)靈活性，推動虛擬電廠建設(shè)。 本報(bào)告通過介紹中國能源

8、與電力發(fā)展和轉(zhuǎn)型概況，從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和需求側(cè)宏觀分析了中國電力系統(tǒng)靈活性的潛力，報(bào)告聚焦山西省虛擬電廠在其社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力系統(tǒng)和電力市場發(fā)展背景下的現(xiàn)狀和模式，總結(jié)了山西省發(fā)展虛擬電廠在政策環(huán)境、體制條件、需求條件、技術(shù)基礎(chǔ)和市場基礎(chǔ)五方面的優(yōu)勢；分析了山西省虛擬電廠發(fā)展在基礎(chǔ)設(shè)施、信息技術(shù)系統(tǒng)支撐、運(yùn)行機(jī)制、激勵機(jī)制和宣傳方面所面臨的挑戰(zhàn)。報(bào)告建議山西虛擬電廠未來的發(fā)展要充分借鑒國際經(jīng)驗(yàn)、加強(qiáng)機(jī)制設(shè)計(jì)、完善虛擬電廠運(yùn)行所必備的硬件基礎(chǔ)設(shè)施和信息技術(shù)支撐、及加強(qiáng)虛擬電廠運(yùn)行的安全保障建設(shè)。報(bào)告發(fā)布背景 中德能源合作：電力系統(tǒng)靈活性電力系統(tǒng)靈活性一直是德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和氣候保護(hù)部（BMWK）、國

9、家能源局指導(dǎo)的中德能源工作組框架下中德能源合作的重要議題之一。過去幾年，GIZ 聯(lián)合其他中德合作伙伴，圍繞德國電力系統(tǒng)靈活性的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐及其對中國發(fā)展高比例可再生能源電力系統(tǒng)的參考意義，不斷拓寬和深化該議題下的中德合作，開展交流研討、聯(lián)合編制政策研究報(bào)告。在中德能源與能效合作伙伴和中德能源轉(zhuǎn)型研究項(xiàng)目框架下，陸續(xù)發(fā)布了德國電力系統(tǒng)中的靈活性技術(shù)和措施、對電力系統(tǒng)靈活性的激勵：德國電力市場的作用、京津冀與德國電力系統(tǒng)靈活性定量與比較研究、燃煤電廠靈活性改造工具箱和德國虛擬電廠的商業(yè)模式等報(bào)告。作為中國重要的能源基地和能源革命綜合改革試點(diǎn)省，山西省電力系統(tǒng)靈活性建設(shè)與虛擬電廠的發(fā)展對于其構(gòu)

10、建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，加速能源轉(zhuǎn)型具有重要的支撐性作用。通過對山西省電力系統(tǒng)及虛擬電廠現(xiàn)狀的梳理，報(bào)告指出了山西省發(fā)展虛擬電廠的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，并對未來虛擬電廠在山西的發(fā)展提出了建議。山西省虛擬電廠的經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展思路對于中國其他地區(qū)具有重要的借鑒意義。下一步，GIZ計(jì)劃在現(xiàn)有項(xiàng)目成果的基礎(chǔ)上，以區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，從實(shí)踐出發(fā)，進(jìn)一步推動中德兩國在電力系統(tǒng)靈活性和虛擬電廠領(lǐng)域的合作示范，快速、穩(wěn)步的促進(jìn)中國實(shí)現(xiàn)以可再生能源為主體的新型電力系統(tǒng)，助力中國完成雙碳目標(biāo)。4第一章中國電力系統(tǒng)靈活性1.1 中國能源與電力發(fā)展現(xiàn)狀中國的能源革命推動其能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)在近些年

11、不斷優(yōu)化，能源利用效率顯著提高，生產(chǎn)生活用能條件明顯改善，能源安全保障能力持續(xù)增強(qiáng)，為服務(wù)經(jīng)濟(jì)和社會的高質(zhì)量發(fā)展提供了重要支撐5。 國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示， 2021 年，中國原煤產(chǎn)量40.7 億噸，原油產(chǎn)量 1.99 億噸，天然氣產(chǎn)量 2052.6 億立方米，發(fā)電總裝機(jī)容量 23.8 億千瓦，縣級行政區(qū)全部通上大電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和民生用能需求得到有效保障。 通過不斷的新舊能源改革發(fā)展，中國逐步形成了全球最大的能源供應(yīng)體系，建成了以煤炭為主體，以電力為中心，以石油、天然氣和可再生能源全面發(fā)展的能源供應(yīng)格局6。在深化能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、優(yōu)先發(fā)展非化石能源等一系列政策措施的大力推動下，中國清潔能源

12、繼續(xù)快速發(fā)展，清潔能源比重進(jìn)一步提升，同時(shí)中國能源消費(fèi)增速明顯放緩，能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化7。 2020 年一次能源消費(fèi)總量 49.8 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，一次能源生產(chǎn)總量 42 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，原煤、原油、天然氣、非化石能源消費(fèi)占比分別為 56.8%、18.9%、8.4%和 15.9%。圖 1 1980-2020 年全國能源消費(fèi)量60煤炭石油天然氣非化石50消費(fèi)量（億噸標(biāo)準(zhǔn)煤）403020100198019851990199520002005201020152020來源：中國統(tǒng)計(jì)摘要 2021圖 2 2000 年及 2020 年能源消費(fèi)占比20002020煤炭石油天然氣非化石煤炭石油天然氣非化石來源：國家統(tǒng)計(jì)

13、局在電力方面，中國水電、火電、核電、風(fēng)電、太陽能等各類發(fā)電類型的裝機(jī)容量逐年提升。2021 年中國全口徑發(fā)電設(shè)備容量 23.8 億千瓦，其中火電占 56.6%煤電占 46.7%。由于需要為大規(guī)模并網(wǎng)的風(fēng)電、太陽能發(fā)電進(jìn)行調(diào)節(jié)，近年來火電的年度運(yùn)行小時(shí)數(shù)不斷降低，從設(shè)計(jì)的 5000-5500 小時(shí)，下降到了 2020 年的平均 4216小時(shí)，火電正逐步向靈活性支撐電源的角色變化，電力向更清潔低碳發(fā)展的結(jié)構(gòu)調(diào)整。 圖 3 2012-2020 年火電發(fā)電量占比80.0%78.0%76.0%74.0%72.0%78.7%78.6%75.8%73.7%71.8%71.1%71.2%70.4%68.9%7

14、0.0%68.0%66.0%64.0%62.0%2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年來源：中國電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告 2021當(dāng)前中國能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦特點(diǎn)使中國長期以來形成了以化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，由此帶來了生態(tài)環(huán)境破壞和能源資源瓶頸等問題8。在國際氣候協(xié)議及國內(nèi)環(huán)保壓力下，既保障能源供給安全，又滿足能源結(jié)構(gòu)變革與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的要求，促進(jìn)能源、經(jīng)濟(jì)、社 會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，推動中國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，是中國能源領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。自新冠肺炎疫情后全球政治經(jīng)濟(jì)格局深度調(diào)整，推動綠色復(fù)蘇將加快全球綠色能源發(fā)展步伐

15、?！笆奈濉遍_始中國致力于構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局、推動實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，使得能源綠色轉(zhuǎn)型變得尤為迫切 9。碳達(dá)峰、碳中和與新型電力系統(tǒng)的提出2020 年 9 月 22 日，中國主席習(xí)近平在第七十五屆 聯(lián)合國大會上鄭重宣布，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于 2030年前達(dá)到峰值，努力爭取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，2021 年 3 月 15 日，在中央財(cái)經(jīng)委員會第九次會議上，習(xí)近平總書記再次對能源電力發(fā) 展作出重要部署，強(qiáng)調(diào)“構(gòu)建以新能源為主體的新型電 力系統(tǒng)”，既指明了能源電力行業(yè)服務(wù)“雙碳”目標(biāo)的 核心任務(wù)

16、，也指明了能源電力創(chuàng)新突破的努力方向10。中國電力系統(tǒng)靈活性分析構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，支撐高比例 新能源并網(wǎng)、提高大電網(wǎng)運(yùn)行安全性和可靠性，電力系 統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力至關(guān)重要。電力系統(tǒng)靈活性直接關(guān)系著 電力系統(tǒng)平衡安全全局，并決定了新能源消納利用水平。靈活性資源廣泛存在于電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷各個(gè)環(huán)節(jié)， 目前在中國，靈活性以電源側(cè)為主體，需求側(cè)和電網(wǎng)側(cè) 靈活性潛力尚未真正有效發(fā)揮。 在電源側(cè)靈活性方面，抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電是主要的靈活性調(diào)節(jié)資源。中國電源側(cè)靈活性資源先天不足，電源側(cè)靈活性裝機(jī)占比較低，2020 年僅為 6%左右24，顯著低于西班牙（34%）、德國（18%）、美國（49%）等新

17、能源發(fā)展較早的國家。且在風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別占全國 72%和 61%的“三北”地區(qū)此情況更為嚴(yán)重，靈活調(diào)節(jié)電源不足 3%。同時(shí)，常規(guī)火電靈活性改造推進(jìn)滯后2。電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃13要求“十三五”期間“三北”地區(qū)熱電機(jī)組靈活性改造約 1.33 億千瓦、純凝機(jī)組改造約 8200 萬千瓦。然而截至 2020 年底，“三北”地區(qū)火電機(jī)組靈活性改造只完成 8241 萬千瓦，僅達(dá)到改造目標(biāo)的 38%。除此之外，核電也還不具備廣泛頻繁參與系統(tǒng)調(diào)峰的跟蹤調(diào)節(jié)能力。 需求側(cè)方面靈活性資源潛在類型豐富，如大工業(yè)、工業(yè)負(fù)荷，交通負(fù)荷，公共市政、商業(yè)建筑、居民負(fù)荷等。但目前由于基礎(chǔ)設(shè)施不完善、電價(jià)機(jī)制尚未健全

18、、激勵機(jī)制不成熟，難以充分引導(dǎo)需求側(cè)靈活性資源的釋放，導(dǎo)致國內(nèi)需求側(cè)響應(yīng)實(shí)施規(guī)模還偏小，調(diào)節(jié)方式相對單一，主要通過電力負(fù)荷的時(shí)序轉(zhuǎn)移和有序用電實(shí)現(xiàn) “削峰”，應(yīng)對迎峰度夏、迎峰度冬等特定時(shí)段電力不足的挑戰(zhàn)。但目前需求側(cè)靈活性“填谷”能力不足，對提升新能源的消納能力作用有限15。 電網(wǎng)側(cè)方面靈活性資源主要是跨區(qū)特高壓直流通道運(yùn)行曲線的靈活性，目前種類少，技術(shù)要求高，應(yīng)用范圍有限。特高壓直流通道運(yùn)行曲線只能在一定程度上參與受端區(qū)域調(diào)峰，調(diào)節(jié)頻次和幅度基本固定，且基本不考慮送端調(diào)峰需求2。 儲能技術(shù)路線多元，但應(yīng)用規(guī)模有限，裝機(jī)容量小，同時(shí)技術(shù)不成熟，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不高，在當(dāng)前缺乏完善的 應(yīng)用電價(jià)體系和

19、補(bǔ)償機(jī)制的電力市場條件下，投資成本 難以收回2。 實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，推進(jìn)新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，需要大力發(fā)展非化石能源，實(shí)施可再生能源替代行動，促進(jìn)新能源占比逐漸提高?！笆奈濉爆F(xiàn)代能源體系規(guī)劃11已明確指出要加快推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，全面推進(jìn)風(fēng)電和太陽能發(fā)電大規(guī)模開發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展。預(yù)計(jì)到 2060 年，中國以風(fēng)光為主的新能源裝機(jī)占比會超過 80%。同時(shí)，能源消費(fèi)電氣化率也會大幅提升。2020年，中國電能占終端能源消費(fèi)比重為 26.5%，已基本與發(fā)達(dá)國家處于同一水平區(qū)間。預(yù)計(jì) 2060 年，中國電能占終端能源消費(fèi)比重將達(dá)到 70%左右16。高比例的可再生能源并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、支撐、保障能力提

20、出了更高要求?！笆濉逼陂g，中國電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力不足的現(xiàn)實(shí)已經(jīng)造成系統(tǒng)難以完全適應(yīng)新能源的爆發(fā)式增長。電力系統(tǒng)面臨靈活性資源有限導(dǎo)致的新能源消納能力不足、系統(tǒng)可靠性下降、用戶用能風(fēng)險(xiǎn)升高、系統(tǒng)成本不斷攀升等眾多問題12。 綜上所述，接入高比例可再生能源，提升電力系統(tǒng) 調(diào)節(jié)能力，需要更多地引入靈活性資源，加快虛擬電廠 建設(shè)。虛擬電廠將不同空間的可調(diào)節(jié)（可中斷）負(fù)荷、 儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種資 源聚合起來，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn) 行和電力市場交易。虛擬電廠新業(yè)態(tài)既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配 合系統(tǒng)填谷。其經(jīng)濟(jì)性效益

21、一方面來自快速響應(yīng)指令配 合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，另一方面可等同于電 廠，參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場獲得收 益。從中國全國層面來說，虛擬電廠這項(xiàng)工作剛剛啟動，還存在一些問題，包括：對其定位與作用認(rèn)識不足；規(guī) 范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；激勵和市場化機(jī)制不到位。第二章山西虛擬電廠實(shí)踐山西及其電力系統(tǒng)發(fā)展情況山西省社會經(jīng)濟(jì)情況山西省，中華人民共和國省級行政區(qū)，省會太原，位于中國華北，地處黃河流域中部。全省總面積 15.67萬平方公里，2020 年底常住人口為 3491.56 萬人，城鎮(zhèn)化率 62.53%。設(shè) 11 個(gè)轄區(qū)市，117 個(gè)縣級行政單位。 山西是中國第一產(chǎn)煤、輸煤和煤炭出口大省及能源

22、重化工基地，2020 年煤炭產(chǎn)量 10.63 億噸，占全國的 29.2%。 2020 年，山西省全年地區(qū)生產(chǎn)總值（ GDP ）17651.93 億元，按不變價(jià)格計(jì)算，比上年增長 3.6%。其 中，第一產(chǎn)業(yè)增加值 946.68 億元，增長 3.6%，占地區(qū) 生產(chǎn)總值的比重 5.4%；第二產(chǎn)業(yè)增加值 7675.44 億元， 增長 5.5%，占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重 43.4%；第三產(chǎn)業(yè)增 加值 9029.81 億元，增長 2.1%，占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重 51.2%17。第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的主要部分。圖 4 2016-2020 年全省地區(qū)生產(chǎn)總值及增速億元20000%地區(qū)生產(chǎn)總值比上年增長818

23、000616000140004120002100008000201620172018201902020來源：山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)圖 5 1952-2020 山西三大類產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值變化來源：山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)102020 年，全年全省規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 20673.3 億元，比上年下降 1.7%。分門類看，采礦業(yè) 7118.2 億元，下降 6.1%；制造業(yè) 11015.2 億元，增長 1.2%；電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè) 2539.8億元，下降 1.2%。規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤總額963.8 億元，下降 20.2%。2020 年，全年山西省規(guī)模以上原煤產(chǎn)量

24、 10.63 億噸，增長 8.2%；焦炭產(chǎn)量 1.05 億噸，增長 5.6%；發(fā)電量 3366.9 億千瓦時(shí)，增長 2.1%；非常規(guī)天然氣產(chǎn)量 85.2 億立方米。全年全省一次能源生產(chǎn)折標(biāo)準(zhǔn)煤 7.5億噸，增長 8.3%；二次能源生產(chǎn)折標(biāo)準(zhǔn)煤 6.4 億噸，增長 19.6%。表 1 2020 年全省規(guī)模以上工業(yè)增加值增長速度（%）25指標(biāo)比上年增長規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)5. 7 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)8. 0.規(guī)規(guī)規(guī) 4. 2 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) - 1. 0規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 5. 4 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) - 7. 6規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 6. 5 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 5. 1 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 8. 4 規(guī)

25、規(guī)規(guī)規(guī)6. 6 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)- 2. 3規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 6. 4 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)8. 3 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)- 11. 3規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)4. 5 規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)- 0. 7規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)- 1. 7規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)規(guī) 5. 7 山西省電力行業(yè)發(fā)展發(fā)電側(cè)基于山西省充足的煤炭資源特點(diǎn)與全國能源轉(zhuǎn)型背 景，山西省電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)長期以燃煤發(fā)電為主。近年來，隨著國家雙碳目標(biāo)的提出及能源清潔低碳發(fā)展的大趨勢，山西發(fā)電結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，火電占比不斷下降，新能源占比加速提升。 截止十三五末的 2020 年底，山西全省發(fā)電裝機(jī)容量 1.038 億千瓦，較十二五末的 2015 年增長 49.05%；其中，火電占比 66.2%，較 2015 年下降了 19.1%

26、；新能源（風(fēng)電、光伏）為省內(nèi)第二大電源，占比 31.6%，較 2015 年提升了 20.39%。全省發(fā)電量 3395.4 億千瓦時(shí)，其中新能源發(fā)電量 424.3 億千瓦時(shí)，占全省發(fā)電量的12.5% ， 較 2015 年提升 8.11% ， 新能源消納率達(dá)到97.03%。隨著山西省可再生能源發(fā)電量的增加，電力系統(tǒng)凸顯靈活性電源占比嚴(yán)重不足，調(diào)峰形勢嚴(yán)峻的問題。 為了促進(jìn)和保障可再生能源發(fā)電上網(wǎng)，發(fā)揮煤電的支撐性作用，山西省能源局 2020 年印發(fā)了關(guān)于加快推進(jìn)煤電機(jī)組靈活性改造的通知，要求各發(fā)電集團(tuán)加快煤電靈活性改造。但是，由于山西省煤電的總規(guī)模和調(diào)峰性能限制，山西煤電靈活性資源總量提升潛力有限

27、，難以與新能源的快速增長相匹配，因而只在發(fā)電側(cè)做工作的調(diào)節(jié)方式將很難以為繼新能源為主的新型電力系統(tǒng)所需的安全、靈活調(diào)控能力。圖 6 山西省電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)變化120001309108819748642975901251104377187266286687687863296366100008000600040002000020162017201820192020火電風(fēng)電光伏來源：山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)圖 7 山西省新能源裝機(jī)占比變化25.0%20.0%15.0%19.4%10.4%11.1%12.2%10.1%13.9%12.1%12.9% 7.5%4.0%10.0%5.0%0.0%201

28、62017201820192020風(fēng)電光伏來源：山西省國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)負(fù)荷側(cè)2020 年全年山西省全社會發(fā)電量 3395.4 億千瓦時(shí)，同比增長 4.4%。向省外輸送電力 1053.6 億千瓦時(shí)，增長 6.3%。山西省全社會用電總量 2341.7 億千瓦時(shí)，排名全國第 13 位。其中，第一產(chǎn)業(yè)用電 18.5 億千瓦時(shí)，占全社會用電量的比重 0.8%；第二產(chǎn)業(yè)用電 1804.3 億千瓦時(shí)，占全社會用電量的比重 77.1%，其中工業(yè)用電 1780.6 億千瓦時(shí)，占全社會用電量比重為 76.04%，在全社會用電量中仍占主導(dǎo)地位，高載能用戶約占大工業(yè)用戶 50%以上。第三產(chǎn)業(yè)用電 288.4

29、 億千瓦時(shí)，占全社會用電量的 12.3%；城鄉(xiāng)居民生活用電230.4 億千瓦時(shí)，占全社會用電量的 9.8%。空間上看，山西省電源主要集中在北部，但山西的工業(yè)中心位于中南部地區(qū)，因此山西省中南部負(fù)荷較 重，與電源結(jié)構(gòu)呈逆向分布，電源與負(fù)荷嚴(yán)重不匹配。同時(shí)，近年來隨著分布式光伏大量接入，電源與負(fù)荷在時(shí)間維度的錯(cuò)配也逐漸加劇。隨著分布式能源的廣泛接入，統(tǒng)調(diào)用電負(fù)荷早高峰下降較為明顯，中午負(fù)荷低谷甚至比后半夜負(fù)荷更低，負(fù)荷高峰主要在 17:0021:00，夏季最大負(fù)荷一般在 20:00 左右，冬季最大負(fù)荷一般在 18:00 左右?？臻g、時(shí)間的錯(cuò)配導(dǎo)致山西省電源調(diào)峰與新能源消納的矛盾不斷加深。2020

30、年 1-2 月份，受新冠疫情及春節(jié)影響，全省用電負(fù)荷長期低位徘徊，為了兼顧民生供熱與新能源消納，在省內(nèi)供熱機(jī)組連續(xù) 30 天按保供熱最小方式運(yùn)行的情況下，仍出現(xiàn)了6.6 億千瓦時(shí)的棄風(fēng)棄光電量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國平均水平。電網(wǎng)側(cè)山西為外送型電網(wǎng)，以 500 千伏“三縱四橫”為骨干網(wǎng)架，220 千伏分區(qū)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。作為國家“西電東送”北通道之一，依托晉北、晉中、晉東 3 個(gè)千萬千瓦級外送基地，已建成投運(yùn)包括晉東南（長治）南陽荊門、蒙西晉北天津南、榆橫晉中濰坊 1000kV 特高壓交流，晉北（雁門關(guān)）江蘇（淮安）800kV 直流“三交一直”在內(nèi)的 4 個(gè)特高壓外送通道和 5 個(gè) 500 千伏外送通道，最高

31、外送能力 3830 萬千瓦，超過發(fā)電總裝機(jī)的三分之一，2020 年最大外送電力 1050 萬千瓦。從發(fā)電、負(fù)荷和電網(wǎng)側(cè)的角度看山西電力系統(tǒng)的變化可以看出，近些年山西省電力結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，新能源比例迅速增長，正處在向以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，且作為西電東送的重要通道，山西對全國電力系統(tǒng)起到了重要的支援作用。隨著高比例新能源的接入，山西省電力系統(tǒng)的平衡、調(diào)節(jié)和支撐能力面臨更高要求。且目前電源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷結(jié)構(gòu)時(shí)空錯(cuò)配嚴(yán)重，發(fā)電側(cè)現(xiàn)有調(diào)節(jié)能力及潛力不足以支撐新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。只有快探索挖掘靈活性資源調(diào)節(jié)潛力，建設(shè)虛擬電廠，適應(yīng)新能源特性的電力系統(tǒng)運(yùn)行新模式，才能滿足山西新型

32、電力系統(tǒng)發(fā)展需求，進(jìn)而對全國新型電力系統(tǒng)建設(shè)起到帶動、支撐作用。1山西省電力市場建設(shè)完善市場機(jī)制，發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，是中國建設(shè)以可再生能源為主的新型電力系統(tǒng)的機(jī)制基礎(chǔ)。自 2015 年中共中央發(fā)布文件20159 號關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見以來，中國推進(jìn)電力市場化改革，取得顯著成效，但要進(jìn)一步適應(yīng)新能源為主體的新型電力系統(tǒng)還存在諸多挑戰(zhàn)。從全國電力市場層面看，面臨的共性問題是伴隨新能源大規(guī)模發(fā)展，常規(guī)煤電電源定位將由原來的主力電源逐步向調(diào)節(jié)電源轉(zhuǎn)變，角色定位改變導(dǎo)致常規(guī)煤電電源單純依靠發(fā)電量獲取收益的運(yùn)營模式難以為繼。為適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，需要以市場方式充分發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)資源的

33、價(jià)值，引導(dǎo)煤電電源作為市場主體主動參與系統(tǒng)調(diào) 節(jié)。這就要讓其通過市場機(jī)制獲得合理的收益，實(shí)現(xiàn)新能源與常規(guī)煤電電源的協(xié)同運(yùn)營。同時(shí)，中國目前分布式能源正在蓬勃發(fā)展。2020年全國光伏發(fā)電新增裝機(jī) 4820 萬千瓦，其中分布式光伏 1552 萬千瓦，占 32%。以中小用戶為代表的產(chǎn)銷者大量涌現(xiàn)，帶來大量分散化、小規(guī)模的電力交易需求。但將該部分交易直接納入集中批發(fā)市場，將大大提升市場出清優(yōu)化技術(shù)難度，同時(shí)大批量小額電量交易帶來的價(jià)值難以匹配所需的交易成本18。隨著分布式可再生能源的快速發(fā)展，以負(fù)荷聚合商等方式聚合分布式發(fā) 電、儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等資源的新型商業(yè)模式亟待開 發(fā)。這種模式以聚合商為單一市場

34、主體參與電力市場，并在聚合資源內(nèi)部根據(jù)資源特性、用戶需求等實(shí)現(xiàn)靈活分配，為中小用戶參與電力市場交易提供有效的支撐。山西作為中國第一批 8 個(gè)電力現(xiàn)貨市場建設(shè)試點(diǎn)省份（廣東、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅）之一，已初步構(gòu)建起“中長期交易+現(xiàn)貨交易+電力輔助服務(wù)”的電力市場交易體系。中長期交易包括年 度、季度、月度、月內(nèi)的多日交易；現(xiàn)貨交易包括日前交易和小時(shí)級別的實(shí)時(shí)交易。中長期交易與現(xiàn)貨交易都存在省內(nèi)的直接交易和跨省跨區(qū)交易，發(fā)電企業(yè)間允許合同轉(zhuǎn)讓交易。山西電力市場遵循交易規(guī)則的設(shè)計(jì)初 衷，即以中長期交易規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、鎖定收益，以現(xiàn)貨交易發(fā)現(xiàn)價(jià)格、調(diào)節(jié)供給，通過市場化方式保障電力平衡。目前

35、山西電力市場已初步具備通過現(xiàn)貨市場價(jià)格信號引導(dǎo)各類主體參與市場調(diào)節(jié)的條件。且從 2019 年 9 月 1號山西現(xiàn)貨市場正式試運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)中長期交易與現(xiàn)貨市場的銜接機(jī)制，及現(xiàn)貨市場與深度調(diào)峰輔助服務(wù)的融合，為山西推進(jìn)電力系統(tǒng)靈活性和虛擬電廠以適應(yīng)高比例可再生能源發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。2021 年，山西的交易平臺在冊市場主體 11051家。其中，發(fā)電企業(yè) 448 家，售電公司 529 家，電力用戶 10074 家，分別新增 33 家、168 家、2561 家。在冊市場主體參與交易 10263 家，占比 92.87%。共組織省間交易 41 次，成交電量 477.16 億千瓦時(shí)。全省外送電量累計(jì)完成 123

36、4.65 億千瓦時(shí)，同比增加181.03 億千瓦時(shí)，增長率 17.18%，其中，華北方向增長電量占年度增長電量 87.74%，是全省外送電量的主要增長點(diǎn)。直接交易累計(jì)成交電量 1382.02 億千瓦時(shí)，達(dá)到年度交易規(guī)模（1200 億千瓦時(shí)）的 115.17。183家售電公司參與交易，交易電量 1306.49 億千瓦時(shí)。 24 家電力用戶參與交易，交易電量 68.22 億千瓦時(shí)，累計(jì)成交合同轉(zhuǎn)讓交易 228.08 億千瓦時(shí)。以現(xiàn)貨市場為核心的山西電力市場體系充分發(fā)揮了現(xiàn)貨市場發(fā)現(xiàn)價(jià)格的作用，建立了相對穩(wěn)定的中長期分時(shí)交易機(jī)制和有效競爭的現(xiàn)貨交易機(jī)制，初步實(shí)現(xiàn)了對電力輔助服務(wù)交易的融合，有效的發(fā)揮

37、了市場配置資源作用，培養(yǎng)了各類主體參與市場互動的積極性，為虛擬電廠等新技術(shù)、新模式的落地實(shí)施奠定了良好的市場機(jī)制基礎(chǔ)。山西省虛擬電廠建設(shè)虛擬電廠可以定義為將不同空間的可調(diào)負(fù)荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源等一種或多種可控資源聚合起來，實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)3 4。虛擬電廠市場主體地位自山西在 2021 年提出第九版山西省電力市場交易規(guī)則（V9.0）開始明確，既售電公司聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場化電力用 戶，可通過負(fù)荷側(cè)虛擬電廠方式作為整體對外提供用電調(diào)峰資源和服務(wù)。2021 年 02 月 19 日，山西能源監(jiān)管辦印發(fā)了山西獨(dú)立儲能和用戶

38、可控負(fù)荷參與電力調(diào)峰市場交易實(shí)施細(xì)則（試行），進(jìn)一步明確了包括獨(dú)立儲能、獨(dú)立用戶、用戶側(cè)儲能、售電公司、輔助服務(wù)聚合商、獨(dú)立輔助服務(wù)供應(yīng)商等多種市場主體參與調(diào)峰交易的具體細(xì)則。2021 年 8 月 31 日，國家能源局發(fā)布并網(wǎng)主體并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定（征求意見稿）20與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)管理辦法（征求意見稿）20，在全國范圍內(nèi)明確提出積極推進(jìn)新型儲能、用戶可調(diào)節(jié)負(fù)荷、聚合商、虛擬電廠等資源參與電力輔助服務(wù)，為全國范圍加快虛擬電廠建設(shè)提供了明確的政策信號。山西虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理機(jī)制山西省虛擬電廠當(dāng)前建設(shè)的內(nèi)容包括以電網(wǎng)為依 托，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)計(jì)算、工業(yè)自動化控制等技術(shù)，構(gòu)建技術(shù)支持系統(tǒng)

39、；聚合、優(yōu)化、協(xié)調(diào)、控制所屬資源運(yùn)行出力，整體作為一個(gè)調(diào)度對象參與電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行控制；作為一個(gè)市場主體參與電力市場交易，執(zhí)行交易結(jié)果并開展市場結(jié)算；以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)靈活性資源的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。山西省能源局 2022 年 6 月發(fā)布的虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理實(shí)施方案對電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)和儲能側(cè)三類虛擬電廠聚合資源提出了明確要 求：，電源側(cè)資源應(yīng)為在山西電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電等，負(fù)荷側(cè)資源應(yīng)為省級智慧能源綜合服務(wù)平臺可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源庫中的電力用戶，儲能側(cè)資源應(yīng)為省內(nèi)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)各類儲能設(shè)施。根據(jù)山西省的實(shí)際情況以及下一步的發(fā)展方向，山西省設(shè)計(jì)了“負(fù)荷類”和源網(wǎng)荷儲一體化”兩種虛擬電廠模

40、式。“負(fù)荷類“模式指售電公司聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場化電力用戶，作為一個(gè)整體（呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)）對外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。“負(fù)荷 類”虛擬電廠運(yùn)營商應(yīng)是具有山西電力市場交易資格的售電公司或電力用戶。市場建設(shè)初期，“負(fù)荷類”虛擬電廠參與中長期、現(xiàn)貨及輔助服務(wù)市場，后期視電力市場發(fā)展情況適時(shí)進(jìn)行調(diào)整?！霸淳W(wǎng)荷儲一體化”模式，指列入“源網(wǎng)荷儲一體化”試點(diǎn)項(xiàng)目，建成后新能源、用戶及配套儲能項(xiàng)目通過虛擬電廠一體化聚合，作為獨(dú)立市場主體參與電力市場，原則上不占用系統(tǒng)調(diào)峰能力，具備自主調(diào)峰、調(diào)節(jié)能力，并可以為公共電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務(wù)?！耙惑w化”虛擬電廠運(yùn)營商應(yīng)是“一體化”項(xiàng)目主體或者授權(quán)代理商，并

41、具有山西電力市場售電資格，參與現(xiàn)貨及輔助服務(wù)市場，后期視電力市場發(fā)展情況適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。山西省能源局對虛擬電廠包括資源聚合能力、調(diào)節(jié)能力和數(shù)據(jù)接入、通信接口、安全防護(hù)、感知能力和計(jì)量采集等在內(nèi)的技術(shù)條件做出了明確要求。聚合資源能力上，要求初期調(diào)節(jié)容量不低于 20MW，且不低于最大用電負(fù)荷的 10%，響應(yīng)時(shí)長上要求具備持續(xù)參與響應(yīng)不小于 2 小時(shí)的能力。響應(yīng)能力上，要求調(diào)節(jié)速率不低于（調(diào)節(jié)容量*3%）/分鐘，且不低于 0.6 兆瓦/分鐘，精度上要求“負(fù)荷類”虛擬電廠每 15 分鐘偏差率不超過15%，“一體化”虛擬電廠不超過10%。“負(fù)荷類”虛擬電廠需按交易時(shí)段分別測試確定調(diào)節(jié)容量等技術(shù)指標(biāo)，適用不

42、同的中長期交易成交量約束、金融套利約束，申報(bào)現(xiàn)貨市場運(yùn)行上、下限以及量價(jià)曲線，保證虛擬電廠出清功率曲線的可執(zhí)行性。以“報(bào)量報(bào)價(jià)”方式參與現(xiàn)貨市場。每日各交易時(shí)段分別申報(bào)用電負(fù)荷上下限以及遞減的 3-10段用電電力-價(jià)格曲線，按照“負(fù)發(fā)電”模式參與現(xiàn)貨市場出清，形成現(xiàn)貨運(yùn)行日用電計(jì)劃曲線?！耙惑w化”虛擬電廠參照火電機(jī)組報(bào)價(jià)模式報(bào)價(jià)，需申報(bào)運(yùn)行日用電負(fù)荷與發(fā)電負(fù)荷的最大值，以用電負(fù)荷最大值的負(fù)值作為運(yùn)行下限，以發(fā)電負(fù)荷的最大值作為運(yùn)行上限，申報(bào) 3-10 段發(fā)電遞增量價(jià)曲線，作為全天 24 小時(shí)參與現(xiàn)貨市場的出清依據(jù)。市場初期，申報(bào)用電負(fù)荷最大值應(yīng)小于等于 “一體化”項(xiàng)目用戶側(cè)負(fù)荷的 50%，申報(bào)

43、發(fā)電負(fù)荷的最大值應(yīng)小于等于“一體化” 項(xiàng)目發(fā)電側(cè)規(guī)模的 50%。山西省虛擬電廠建設(shè)原則未來山西省虛擬電廠的建設(shè)需要堅(jiān)持以下原則：堅(jiān)持市場驅(qū)動。市場驅(qū)動是開展虛擬電廠建設(shè)的最重要基礎(chǔ)，主要是依托山西電力現(xiàn)貨市場建設(shè)成 果，推動現(xiàn)貨市場形成的日前和實(shí)時(shí)供需價(jià)格信號在市場主體之間傳導(dǎo)，引導(dǎo)發(fā)、用、儲側(cè)資源通過虛擬電廠方式參與電力平衡，大幅提升電力系統(tǒng)的靈活性和保障能力。堅(jiān)持激勵創(chuàng)新。通過完善虛擬電廠市場化運(yùn)營機(jī) 制，挖掘虛擬電廠在電力市場的商業(yè)價(jià)值，引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、自動化等技術(shù)和人才隊(duì)伍向虛擬電廠行業(yè)積聚，激發(fā)市場對虛擬電廠研發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營的投入和創(chuàng)新動力。堅(jiān)持強(qiáng)化管控。建立虛擬規(guī)范的虛

44、擬電廠建設(shè)運(yùn)營和管理機(jī)制，通過強(qiáng)化過程監(jiān)管和結(jié)果導(dǎo)向，確保虛擬電廠參與市場后的正向作用和市場收益對等，適度采取調(diào)控措施，引導(dǎo)虛擬電廠主動防范風(fēng)險(xiǎn)。山西省虛擬電廠實(shí)踐案例2020 年 12 月，山西“新能源+電動汽車” 協(xié)同互動電力需求側(cè)響應(yīng)市場試點(diǎn)啟動，共 6 個(gè)試點(diǎn)參與，時(shí)長 4 個(gè)小時(shí)，最高響應(yīng)負(fù)荷達(dá)到 5000 千瓦，可消納棄風(fēng)棄光電量 1.8 萬千瓦時(shí)，為山西在電力需求側(cè)提供輔助服務(wù)方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)。2021 年 3 月中旬，已有 4 家輔助服務(wù)聚合商在山西電力交易中心注冊，聚合用戶 70 余家。山西正式組織輔助服務(wù)聚合商參與電力調(diào)峰市場，聚合用戶最大響應(yīng)負(fù)荷 1.2 萬千瓦，響應(yīng)電

45、量約 3.6萬千瓦時(shí)，標(biāo)志著山西在基于市場化手段開展的虛擬電廠實(shí)踐取得歷史性突破。另外，山西省的能源服務(wù)企業(yè)，根據(jù)省內(nèi)工業(yè)、建筑、交通和城市的用電負(fù)荷特點(diǎn)，開展了相應(yīng)的可控負(fù)荷虛擬電廠實(shí)踐。在工業(yè)領(lǐng)域，參與虛擬電廠的主力為在非連續(xù)生產(chǎn)方面具有較大可調(diào)節(jié)性的負(fù)荷。建筑領(lǐng)域的虛擬電廠資源主要是商業(yè)建筑的空調(diào)、照明、電梯、水泵、電采暖等用能設(shè) 備。在交通領(lǐng)域除了用電量大，充電時(shí)段選擇靈活的電動汽車和電動重卡外，風(fēng)光儲一體化充換電站、城市級充電樁運(yùn)營管理平臺也可以參與虛擬電廠。在城市領(lǐng)域，虛擬電廠主要通過調(diào)節(jié)包括路燈、公共建筑空調(diào)、水泵、換熱調(diào)峰站、垃圾處置站等市政設(shè)施的工作計(jì)劃和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對可再

46、生能源電量的最大化消納。第三章山西省虛擬電廠發(fā)展?jié)摿ι轿靼l(fā)展虛擬電廠的有利條件作為中國唯一能源革命綜合改革試點(diǎn)省份，山西要不斷深化電力市場化改革，挖掘電力系統(tǒng)靈活性調(diào)控能力，擴(kuò)大新能源消納，加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。虛擬電廠是提升電力系統(tǒng)靈活性，實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的重要解決方案，且山西省具備發(fā)展虛擬電廠的有利條件：政策環(huán)境上，2021 年 7 月國家發(fā)改委發(fā)布進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知，要求上年或當(dāng)年預(yù)計(jì)最大系統(tǒng)峰谷差率超過 40%的地方，峰谷電價(jià)價(jià)差原則上不低于 4:1；其他地方原則上不低于 3:122。這一政策的出臺推動了電力系統(tǒng)靈活性發(fā) 展，為電力系統(tǒng)靈活性提供了經(jīng)濟(jì)激勵。山

47、西省根據(jù)電力系統(tǒng)峰谷差率、新能源消納和系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力等情況，將峰谷價(jià)差調(diào)整為 3.6：1，即高峰時(shí)段電價(jià)在平時(shí)段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮 60%，低谷時(shí)段電價(jià) 在平時(shí)段電價(jià)基礎(chǔ)上下浮 55%，尖峰時(shí)段電價(jià)在高峰時(shí)段電價(jià)基礎(chǔ)上上浮 20%。2021 年秋季的拉閘限電問題也在某種程度上推動了電價(jià)改革。2021年 10 月發(fā)布的國家發(fā)展改革委關(guān)于進(jìn)一步深化燃煤發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)市場化改革的通知明確要求推動工商業(yè)用戶全部進(jìn)入電力市場，將市場交易電價(jià)上下浮動范圍由分別不超過 10%、15%，調(diào)整為 20%，且高耗能行業(yè)可由市場交易形成價(jià)格，不受上浮 20%的限制。山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高耗能特征顯 著，重工業(yè)用電量占全省用電量

48、75%以上，這次改革加速了山西電力各主體市場化的進(jìn)程，有利于市場化電價(jià)形成機(jī)制向更靈活的方向發(fā)展，利于提升市場主體范圍。體制條件上，作為中國能源革命綜合改革試點(diǎn)，山西具有為全國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型探索和嘗試的重大使命，要主動發(fā)揮在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中的示范引領(lǐng)作用。因此，為適應(yīng)新能源快速發(fā)展，探索電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定靈活運(yùn)行路徑，山西在虛擬電廠的建設(shè)中有使命、有優(yōu)勢，便于根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行各種嘗試、調(diào)整、突破，進(jìn)而帶動全局。需求條件上，全國電力系統(tǒng)的重要支撐需求、省內(nèi)新能源的快速發(fā)展、電源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷結(jié)構(gòu)的時(shí)空錯(cuò)配以及源側(cè)靈活性資源相對不足等條件為山西加快發(fā)展虛擬電廠提供了重要機(jī)遇。同時(shí)，山西省內(nèi)大工業(yè)用戶

49、 50%以上為高載能用戶，可控工業(yè)負(fù)荷、蓄熱鍋爐、儲能設(shè)備、電動汽車等用戶側(cè)資源參與調(diào)峰市場的意愿強(qiáng)烈，市場基礎(chǔ)扎實(shí)。技術(shù)基礎(chǔ)上，山西省對多種模式的虛擬電廠技術(shù)條件做出了明確要求，并組織了試點(diǎn)與市場化實(shí)踐，培育了省內(nèi)數(shù)字化能源運(yùn)營企業(yè)，為虛擬電廠發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。市場基礎(chǔ)上，通過電力市場規(guī)則迭代及多次試運(yùn) 行，山西省已經(jīng)建立了相對完善、適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定運(yùn)行的現(xiàn)貨市場，并培育了多種市場主體，并明確了虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理機(jī)制，為虛擬電廠等新模式落地奠定了市場機(jī)制和運(yùn)營主體基礎(chǔ)。山西推廣虛擬電廠面臨的挑戰(zhàn)盡管山西省在虛擬電廠建設(shè)中已經(jīng)取得了一定成績，并具有諸多優(yōu)勢，但虛擬電廠的進(jìn)一步發(fā)展還面臨一些

50、挑戰(zhàn)：技術(shù)層面：硬件設(shè)施上，虛擬電廠運(yùn)行需要一定的基礎(chǔ)設(shè)施支撐，包括智能傳感器、遠(yuǎn)程控制和自動化系統(tǒng)等計(jì)量、監(jiān)測平臺在現(xiàn)階段還難以滿足虛擬電廠運(yùn)行所需的通信和控制標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)設(shè)施有待改善。信息技術(shù)支持上，虛擬電廠的運(yùn)行需要收集大量信息，包括：用戶的需求信息、各子系統(tǒng)的運(yùn)行信息、電網(wǎng)調(diào)度信息、電力市場價(jià)格信息以及環(huán)境條件等信息，并需要先進(jìn)的預(yù)測算法處理這些信息，制定優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃，調(diào)節(jié)能源資源參與電力市場和為電力系統(tǒng)平衡提供服務(wù)。但目前山西虛擬電廠運(yùn)行所需的預(yù)測、調(diào)控技術(shù)難以滿足快速調(diào)控要 求，精準(zhǔn)度有待提高。同時(shí)，基于數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，虛擬電廠與能源系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都存在接 口，成為整合多個(gè)子系

51、統(tǒng)的大型信息系統(tǒng)。因此，做好系統(tǒng)在不同層面的安全防護(hù)，發(fā)展與虛擬電廠相適應(yīng)的大型綜合用電信息系統(tǒng)安全技術(shù)也至關(guān)重要。管理層面：運(yùn)行機(jī)制上，盡管目前已經(jīng)明確了虛擬電廠參與交易的準(zhǔn)入和運(yùn)行規(guī)定，但如何準(zhǔn)確的對虛擬電廠進(jìn)行界定與管理仍面臨問題。并且對于“源網(wǎng)荷儲一體化”綜合性虛擬電廠，由于多種資源的聚合，客觀上加大了界定的難度。激勵機(jī)制上，盡管山西電力市場建設(shè)運(yùn)行相對較 好，但還存在市場對虛擬電廠激勵不足的問題。虛擬電廠運(yùn)行需要多樣、廣泛的能源調(diào)度資源，但由于激勵機(jī)制不到位，山西虛擬電廠在聚合商培育、用戶資源規(guī)模方面比較薄弱。宣傳上，由于宣傳不足，用戶發(fā)揮需求側(cè)資源靈活性的認(rèn)識也不到位。山西虛擬電廠

52、未來發(fā)展方向充分借鑒國際經(jīng)驗(yàn)。山西的社會經(jīng)濟(jì)條件，能源發(fā)展情況與德國有一定的相似性和可比性。煤炭和煤電曾是德國的主要一次能源和主力電源結(jié)構(gòu)，隨著德國氣候目標(biāo)的提出，德國正在經(jīng)歷能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。而山西是中國重要的煤炭生產(chǎn)大省，也是中國能源革命的試點(diǎn)省份，山西要逐步擺脫對煤炭資源和煤電的依賴，實(shí)現(xiàn)能源的綠色低碳轉(zhuǎn)型。德國提出 2045 年實(shí)現(xiàn)氣候中和目標(biāo)后，虛擬電廠成為德國電力系統(tǒng)靈活性提升，發(fā)展可再生能源，推動能源轉(zhuǎn)型的解決方案，也是促進(jìn)德國實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的重要手段。德國虛擬電廠在能源電力轉(zhuǎn)型過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)可以為山西提供參考。加強(qiáng)機(jī)制設(shè)計(jì)。德國虛擬電廠成功運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一是建立廣泛的能源資

53、源池，包括生物質(zhì)/沼氣發(fā)電廠、水電等優(yōu)質(zhì)高靈活性資源，也包括電池電動汽車、熱泵、家用儲能設(shè)施、屋頂光伏等小規(guī)模分布式能源資源，以及綠氫電解廠等新興資源。山西虛擬電廠在政府主導(dǎo)平臺建設(shè)和運(yùn)營的同時(shí)，還需進(jìn)一步完善激勵政策和市場化交易機(jī)制，積極引入社會資本主導(dǎo)虛擬電廠建設(shè)和運(yùn)營，加強(qiáng)“聚合 商”培育。同時(shí)，機(jī)制設(shè)置要挖掘分布式資源和需求側(cè)參與虛擬電廠的積極性，通過電價(jià)機(jī)制為需求側(cè)節(jié)省成本，讓分布式能源資源獲得合理且明確的經(jīng)濟(jì)激勵，引導(dǎo)多樣化的布式資源參與虛擬電廠。另外，要建立虛擬電廠相關(guān)的信息、知識普及和意識提升的宣傳機(jī)制，為構(gòu)建廣泛、多樣的能源資源池奠定基礎(chǔ)。完善虛擬電廠運(yùn)行所必備的硬件基礎(chǔ)設(shè)施

54、和信息技術(shù)支撐。虛擬電廠的運(yùn)行需要先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括采集數(shù)據(jù)（如電廠運(yùn)行情況、氣象數(shù)據(jù)、市場價(jià)格信號、電網(wǎng)情況），安全快速地在虛擬電廠、單個(gè)資源、輸電系統(tǒng)運(yùn)營商和電力市場間進(jìn)行通信，準(zhǔn)確調(diào)控等功能，需要充分引入先進(jìn)通信技術(shù)，搭建虛擬電廠基礎(chǔ)平臺及運(yùn)營平臺，為各主體參與虛擬電廠建設(shè)提供完善的硬件基礎(chǔ)設(shè)施。加強(qiáng)虛擬電廠運(yùn)行的安全保障建設(shè)。德國在虛擬電廠運(yùn)行中采用了電力市場中的平衡結(jié)算單元模式。基于單個(gè)平衡單元內(nèi)的售電公司、負(fù)荷聚合商和大用戶進(jìn)行完整的負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電預(yù)測和電價(jià)預(yù)測的平衡結(jié)算單元模式大幅提高了虛擬電廠的預(yù)測、調(diào)度、控制等運(yùn)行安全所需的能力。山西虛擬電廠在建設(shè)中要探索可行的路徑和

55、方案，不僅確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，還要保障關(guān)鍵設(shè)備及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的信息安全。參考文獻(xiàn)1.求是網(wǎng). 習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話（全文）EB/OL. 2022/3/21. HYPERLINK http:/www.qstheory.cTh/yaoweTh/2020-09/22/c_1126527766.htTh http:/www.qstheory.cTh/yaoweTh/2020-09/22/c_1126527766.htTh2. 張晉芳, 元博. “十四五”電力系統(tǒng)靈活性資源供需平衡分析J. 中國電力企業(yè)管理, 2020(19):36-383.王鵬, 王冬容. 走近虛擬電廠M

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