虛擬電廠售電業(yè)務及共享儲能等新型業(yè)態(tài)趨勢-東南大學-2024

虛擬電廠售電業(yè)務及共享儲能等新型業(yè)態(tài)趨勢主要內容三一 引言共享儲能技術與商業(yè)模式二虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐四總結五3一、一、引言1.1虛擬電廠在電力系統(tǒng)中的作用新能源為主體的新型電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)新能源發(fā)電的不穩(wěn)調度與控制難題市場建設和政策定性不確定性新能源，特別是太陽能和風能，其發(fā)電量受天氣和環(huán)境條件的影響很大。由于新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，電網的調度和控制變得更加復雜。儲能需求增加與電網升級改造為了平衡供需和緩解新能源的間歇性，電力系統(tǒng)需要更多的儲能設施。體制改革電力市場和相關政策需要進一步發(fā)展，以更好地整合新能源并激勵相關的技術與服務創(chuàng)新。4一、一、引言在供需平衡中的應用有效平衡電力供需，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性對儲能設備的對可再生能源虛擬電廠的市場優(yōu)化使用優(yōu)化設備的運的整合整合和優(yōu)化可與政策適應性適應電力市場行和管理，提再生能源發(fā)和政策的變高儲能效率和電，提高其接化，實現(xiàn)可持經濟性入電網的能力續(xù)發(fā)展的路徑1.1虛擬電廠在電力系統(tǒng)中的作用虛擬電廠在新型電力系統(tǒng)中的應用、優(yōu)勢及其挑戰(zhàn)56一、一、引言1.2

虛擬電廠的概念與功能虛擬電廠（VPP）定義：VPP是一種通過軟件和通信技術將多種分布式能源資源（如風力發(fā)電、光伏、儲能設備、以及可控負荷等）集成在一起的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)使得這些分散的資源能夠被聚合、調度、參與市場交易。一、一、引言分布式可再生能源風能光伏能燃氣輪機生物質能地熱能工業(yè)負荷商業(yè)負荷智能家居智能樓宇大型園區(qū)多類型儲能技術大規(guī)模電動汽車需求響應柔性負荷1.2

虛擬電廠的概念與功能虛擬電廠的資源組成7一、一、引言組合方式儲能：主要產品為輔助服務，調峰、調頻；柔性負荷：產品為輔助服務，性能取決于柔性負荷功率柔性調節(jié)能力；分布式電源：主要產品為電能量，也可包括輔助服務。分布式電源+儲能：產品為電能量，也包括輔助服務，取決于儲能配置多寡；分布式電源+柔性負荷：主要產品為電能量，也可包括輔助服務，取決于柔性負荷配置多寡；柔性負荷+儲能：主要產品為輔助服務。分布式電源+柔性負荷+儲能：主要產品可為電能量和輔助服務，取決于各種資源的配置情況虛擬電廠電源型負荷型儲能型混合型僅發(fā)出電功率僅吸收電功率

發(fā)出與吸收電能

發(fā)出與吸收電能量量相對比較平衡

不存在數值關系虛擬電廠內部資源組合方式不同，

其功能類型也存在差異。1.2

虛擬電廠的概念與功能8一、一、引言虛擬電廠在多種應用場景中發(fā)揮著重要作用，其中包括分布式能源管理、需求響應以及市場交易等。01分布式能源管理實現(xiàn)這些資源的最優(yōu)配置和運行實時調整資源輸出，確保能源供應的穩(wěn)定性和效率0203需求響應動態(tài)調整消費者的電力使用模式，響應電網需求或價格變化通過為參與需求響應的消費者提供經濟激勵，如降低電費或提供獎勵，鼓勵更多用戶參與市場交易根據市場價格動態(tài)等因素制定買賣策略，最大化經濟效益提供頻率調節(jié)、備用電力和其他輔助服務，通過市場機制獲取收益1.2

虛擬電廠的概念與功能9一、一、引言1.3

虛擬電廠的市場需求市場發(fā)展需要推動電力市場健康發(fā)展，提高電力市場穩(wěn)定性及靈活性，使電力市場保持良性競爭氛圍，降低電力物價，保障供需平衡?？稍偕茉吹恼想娏ο到y(tǒng)需要更多靈活性來處理這些能源的間歇性和不可預測性。VPP不僅能聚合可再生能源提高系統(tǒng)的適應性和穩(wěn)定性，而且提高了靈活性資源的經濟價值。電網現(xiàn)代化和數字化電力系統(tǒng)正在向更智能、更高效的方向發(fā)展，VPP利用先進的軟件平臺對分布式資源進行實時監(jiān)控和控制，促進了電網的現(xiàn)代化建設，為資源的市場化交易提供渠道。10電力市場對虛擬電廠技術和服務的需求涉及多種驅動因素：本報告來源于三個皮匠報告站（）,由用戶Id:529794下載,文檔Id:178381,下載日期:2024-10-22一、一、引言異構資源接口不統(tǒng)一，集成與管理困難通信與數據處理能力，用戶隱私安全VPP的接入和運營受現(xiàn)有法規(guī)的限制電力市場的開放程度和透明度不足多時段、多市場類型決策難題投標不確定性問題市場成員之間策略性競爭壓力初始建設和運營成本高內部資源的穩(wěn)定性較差，短期難以回收投資1.3

虛擬電廠的市場需求虛擬電廠在電力市場中的交易面臨一些挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要來自技術、法規(guī)、市場和經濟等多個方面。01 技術挑戰(zhàn) 02 法規(guī)挑戰(zhàn) 03 市場挑戰(zhàn) 04 經濟挑戰(zhàn)11主要內容三一 引言共享儲能技術與商業(yè)模式二虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐四總結五12二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式泰莫斯定義商業(yè)模式是指一個完整的產品、服務和信息流體系，包括每一個參與者和其在其中起到的作用，以及每一個參與者的潛在利益和相應的收益來源和方式；商業(yè)模式體系包括企業(yè)的定位、業(yè)務系統(tǒng)、盈利模式和企業(yè)價值等多方面；虛擬電廠的商業(yè)模式可依據電力市場化的完善程度和收入來源的不同,區(qū)分商業(yè)模式。13二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式-參與主體虛擬電廠商業(yè)模式的關鍵在于多方利益主體的協(xié)調運行，涉及到的主體包括：待聚合的資源（參與用戶）、虛擬電廠運營商、電力系統(tǒng)運營商、政府監(jiān)管機構和常規(guī)負荷用戶（非參與用戶）。每一類主體在虛擬電廠的運營和成功中扮演著重要的角色，共同推動虛擬電廠的成功運營和電力市場的整體效益。虛擬電廠運營商—實施主體優(yōu)化資源配置和運行策略，以滿足市場需求、提高能源效率。政府機構—監(jiān)管主體設定電力市場的規(guī)則和標準，監(jiān)管市場運作，保護市場主體利益。待聚合資源—實施對象（參與用戶）包括可再生能源、儲能系統(tǒng)，可控負荷等，尋求最大化利潤電網公司—需求主體借助VPP緩解電力投資，同時需要確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行固定負荷—服務對象（非參與用戶）消費者，也是既得利益者14二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務VPP在電力市場中的定位批發(fā)市場售市場零

參與主體：批發(fā)市場用戶及零售用戶中長期市場 現(xiàn)貨市場

輔助服務市場152.1

虛擬電廠的商業(yè)模式-市場定位虛擬電廠能夠在電力市場中扮演多重角色，既可以作為發(fā)電機組從電力批發(fā)市場和零售市場中獲利，而且還能作為售電公司組織和管理內部用戶的需求響應。參與主體：發(fā)電企業(yè)、電力用戶、售電公司在中長期市場，VPP可作為傳統(tǒng)機組進行中長期雙邊、集中交易，合同轉讓交易。在現(xiàn)貨市場，VPP通過現(xiàn)貨交易的差價獲利。在輔助服務市場，VPP參與調峰、調頻等輔助服務市場交易。在零售市場，VPP通過直接或間接向終端用戶銷售電力獲利；還能通過控制電力價格和相關合同實施需求響應。2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式-三種類型16模式

類型定位運營主體主要業(yè)務收益方式以發(fā)電側為主參與市場交易聚合分散式發(fā)電資源①獨立虛擬電廠運營商②發(fā)電公司③輸電網運營商①在批發(fā)市場銷售可再生能源電廠生產的電量②直接參與電力現(xiàn)貨交易，參與調峰、調頻等輔助服務①獲取電力交易及輔助服務收益的分成②通過幫助發(fā)電企業(yè)降本增效而收取服務費分成市場環(huán)境下的需求響應聚焦于用戶側光伏和可控負荷①公共事業(yè)公司②能源零售商①通過合約的形式,取得戶用光伏部分電力控制權,必要時給能源零售商提供電力②能源零售商通過儲能聚合這些電能并在用電峰期提供給需要的用戶③參與調峰、調頻等輔助服務①將聚合的戶用光伏的電能通過儲能設施在低價時段儲存，在用電高峰時段高價銷售給終端用戶或輸電運營商，通過電價差獲得利潤政策補貼型的需求響應聚合資源,參與需求響應和輔助服務①電網公司②售電公司③第三方獨立聚合商等①聚合柔性負荷、聚合分布式電源、聚合儲能②電網公司組織需求響應計劃①需求響應補償②輔助服務補償二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1虛擬電廠的商業(yè)模式—國內典型地區(qū)或省份參與品種虛擬電廠參與市場交易的品種17市場交易品種交易范圍交易組織形式典型地區(qū)或省份輔助服務調頻省內、區(qū)域單邊報量，固定標準補貼；單邊報量報價，邊際出清重慶：調頻容量補償價格為日前3元/MW，日內10元/MW。調峰省內、區(qū)域上海：實時市場申報容量單位為0.01MW，時間間隔為15分鐘，最短持續(xù)時間30分鐘。報價上限值為400元/MWh備用省內、區(qū)域南方區(qū)域：采用“日前出清+日內調整”組織跨省備用市場交易。日前分24時段分省區(qū)申報10分鐘備用購買和提供容量和價格，出清后在日內由南網總調組織調整并事后披露?，F(xiàn)貨市場日前省內單邊報量報價邊際出清山西：日前交易以報量報價方式參與日內省內山東：競價申報運行日調節(jié)的電力、調節(jié)時間、調節(jié)速率等信息，接受實時市場出清價格二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式—市場交易業(yè)務流程虛擬電廠參與市場交易的業(yè)務流程虛擬電廠資源聚合虛擬電廠運營商注冊簽約可調節(jié)潛力分析預測市場成員競標優(yōu)化調度策略，執(zhí)行市場出清互動調節(jié)效果評估交易結果結算0102030507040618二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務容量市場：參與容量市場競價主能量：參與主能量市場競價輔助服務：參與30min運行備用市場競價主能量：參與主能量市場競價輔助服務：參與10min旋轉備用市場競價和AGC服務市場競價時間尺度3年前日前實時緊急需求響應項目經濟需求響應項目價格反應型需求響應項目電力批發(fā)市場、電力零售市場美國PJM的需求響應市場化交易項目PJM需求響應市場的主要參與者：①

配電公司（EDC）：為PJM內部終端用戶提供配電服務；②

負荷服務實體（LSE）：包括負荷聚合商和其它電力銷售方，只向其合同簽訂終端用戶出售電力資源或提供其它用電服務；③

削減服務提供商（CSP）：組織具有削減負荷潛力且愿意參與電力市場需求響應交易的終端用戶，代表終端用戶參與到PJM需求響應項目，可以是LSE；④

終端用戶（EUC）：不能直接參與市場交易，必須通過LSE或CSP作為代理方才能參與需求響應市場交易。PJM需求響應的項目類型：①

經濟型需求響應（能量市場、輔助服務市場）②

緊急型需求響應（能量市場、容量市場）③

價格反應型需求響應（基于分時電價的需求響應）2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式—需求響應市場化典型19二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式—中國政策補貼型需求響應20廣州虛擬電廠實時響應工作流程廣州虛擬電廠類型及補貼情況響應類型提前通知時間補貼標準（元/千瓦時）響應系數削峰邀約響應提前1天0—51＞4小時1.5實時響應/3填谷邀約響應提前1天0—21＞4小時1.5實時響應/3二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.1

虛擬電廠的商業(yè)模式21中、美、歐虛擬電廠商業(yè)模式的差異美國歐洲中國資源情況資源與負荷分布相對較為均衡，主要為家用儲能、光伏等可控負荷以分布式發(fā)電資源為主分布式光伏、儲能、可控負荷等電網體制所有權較為分散各國之間所有權較為分散由電網統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理調度與交易各ISO負責各自區(qū)域電網的調度管理和市場交易各國調度+歐洲電網聯(lián)合運營及協(xié)調中心。主要交易中心共同運營歐洲統(tǒng)一市場統(tǒng)一調度、分級管理:國調(分調)負責省間輸電通道調度+各省調負責省內電網調度電力市場模式金融交易+日前實市場雙邊合約+日前日內場內交易+平衡機制計劃逐步放開一市場化的中長期交易+現(xiàn)貨交易虛擬電廠盈利方式市場化需求側響應收益電力市場交易及輔助服務收益補償型需求側響應收益+輔助服務收益虛擬電廠發(fā)展階段市場交易型，已實現(xiàn)商業(yè)化市場交易型，已實現(xiàn)商業(yè)化邀約型為主，仍處于試驗階段整體來看，美國和歐洲在虛擬電廠的發(fā)展和市場化運作方面較為成熟，已實現(xiàn)商業(yè)化，而中國仍在試驗和逐步市場化的過程中。二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.2.1

虛擬電廠的售電業(yè)務-定義22售電業(yè)務的定義：通過控制和優(yōu)化多種分布式能源資源，參與電力市場交易，向電網或終端用戶銷售電力及電力系統(tǒng)輔助服務的商業(yè)活動。售電業(yè)務是核心運營活動之一，將多種分布式能源資源通過先進的信息技術和軟件平臺整合起來，形成一個能效高、響應靈活的電力資源集群。虛擬電廠能在電力市場上像單一電站一樣進行電力銷售和交易。二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務虛擬電廠售電業(yè)務范圍示意圖分布式能源資源交易中心①

市場交易③點對點交易VPP調控中心② 聚合管理②對聚合資源形成內部市場VPP通過價格信號引導底層資源的發(fā)電和用能行為。底層資源之間以合作方式運行，VPP合理分配利潤③。運營商之間的電力交易多個虛擬電廠之間或者虛擬電廠與其他市場主體之間也可進行電力交易。虛擬電廠的售電業(yè)務-定義①

對外參與能源市場VPP聚合內部分布式能源資源參與電能量市場、輔助服務市場交易，此外還可考慮參與碳市場、天然氣市場。23二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務cont

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c

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rt,max

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Ω

2.2.2 虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場挑戰(zhàn)1：如何聚合內部分布式資源，計算滿足多種運行約束條件下VPP整體對外的功率調節(jié)能力，同時滿足系統(tǒng)對調節(jié)性能的要求構建虛擬電廠功率聚合模型ΩMx

m

靈活資源約束t

網絡運行約束

調節(jié)持續(xù)時間

爬坡速度響應速度虛擬電廠等效聚合示意圖聚合結果：通過數學解析法獲得VPP在公共連接點連續(xù)時間尺度的可行域P、Q，及其調節(jié)技術指標

r,τ,ω.24二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務內部分布式能源資源不確定性外部市場環(huán)境不確定性可再生能源出力、負荷消耗等各類能源市場價格、調頻等輔助服務調節(jié)信號隨機規(guī)劃理論 魯棒優(yōu)化理論考慮多重不確定性因素的相關性信息間隙理論條件風險價值進一步演化歷史相關性驅動的魯棒優(yōu)化Copula理論數據驅動的分布魯棒優(yōu)化……二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.2.2 虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場挑戰(zhàn)2：如何在考慮內部資源和外部市場環(huán)境的多重不確定性下，提高VPP優(yōu)化運行與市場競標的準確性25TtminPVPP

,QVPP

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U

S

M

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1Ttmin

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次問題U

μ:μt

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ζt

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i,t二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場考慮不確定性的VPP聚合問題構建包含多不確定性因素相關性和多時間尺度耦合關系的不確定性集。以可行域最大化為目標，構建VPP兩階段魯棒優(yōu)化模型，并采用基于列和約束生成算法優(yōu)化求解。最終獲得更精準、偏差功率更低的VPP可行域。26i

N

t

TH

U

i

U

j

H

i,j

N,i

jmax

不確定性集合的構建 基于列和約束生成算法的兩階段魯棒優(yōu)化求解相關文獻：X.

Liu,

Y.

Li,“Dynamic

aggregation

strategy

for

avirtual

powerplant

to

improve

flexible

regulation

ability,”

Energy,20242.構建

Copula-CVaR函數

a

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m20020a

c a

mRl

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aR+bR

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k1

03.將Copula-CVaR以乘以一個風險偏好系數Ｌ的形式加入目標函數中，獲得虛擬電廠在調頻市場中的競標決策模型：M1:

maxTc,t

t t a

m,t

t t t t l,tLMP,t

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1

M

s

虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場考慮不確定性的市場投標問題采用Copula函數構建市場價格與調頻需求之間相互關聯(lián)的不確定性模型，并以相應的Copula-CVaR模型作為市場風險量度指標對需求響應聚合商的決策風險進行量化建立以需求響應聚合商的利益最大化為目標的競標模型。1.建立損失函數27二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務相關文獻：X.

Liu,Y.

Li,“Dynamic

bidding

strategy

for

a

demandresponse

aggregator

in

the

frequency

regulation

market,”

Applied

Energy,

2022虛擬電廠參與多種市場交易能量市場調頻市場備用市場

VUjjj jj

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j

Jst:

P

P

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c

j

J以市場收益最大為目標，同時滿足系統(tǒng)、資源運行約束以及市場所需的調節(jié)性能二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場挑戰(zhàn)3：如何實現(xiàn)多市場間策略協(xié)調，有效地在電力市場和輔助服務市場之間平衡資源使用，這要求虛擬電廠具備高度的策略靈活性和響應能力根據分布式資源的運行狀態(tài)，市場需求及價格的動態(tài)變化，VPP隨之動態(tài)的調整自身的組合形式，制定完善的競標策略。VPP將分布式資源聚合為多個虛擬機組，分別參與不同的調節(jié)任務，虛擬機組之間的資源根據需求協(xié)同運行。28行為經濟學理論：前景理論、心理賬戶、啟發(fā)式認知偏差K級推理方法，深度強化學習等人工智能方法前景理論認為，對于某一個全概率事件

(??,

??)

，它們分別的概率為(??,

??)，價值??(??)和概率的權重??(??)以這樣的方式結合為前景值??(??,??;??,??)=??(??)??(??)+

??(??)??(??)然后，自然人會比較各個全概率事件的前景值，并且選擇較大的那個。二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.2.2 虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場挑戰(zhàn)4：如何考慮其它市場主體的策略性競標行為以及由認知水平存在差異且信息不互通產生的有界理性行為29相關文獻：Kahneman

andTversky,

Prospect

Theory:

An

Analysis

ofDecision

under

Risk,

Journal

ofthe

Econometric

Society,1979虛擬電廠k

級理性競標策略形成過程虛擬電在市場競標示意圖二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務虛擬電廠的售電業(yè)務—對外參與能源市場考慮其它市場主體有界理性的VPP競標策略利用

k

級推理方法探索VPP的決策過程，其k

級有界理性決策是基于其它參與者k-1級競標策略而獲得的。采用DQN算法與k級推理方法相結合的方式來獲得具有不同理性等級VPP競標策略。302.2.3

虛擬電廠的售電業(yè)務—對聚合資源形成內部市場挑戰(zhàn)1：如何通過價格信號引導內部成員行為，實現(xiàn)自身優(yōu)化運行VPP在分布式能源經濟調度中處于領導地位，優(yōu)先制定售電策略及負荷電價，EV等柔性負荷作為跟隨者，根據虛擬電廠的售電決策改變自身的購電行為，以謀求最低的購電成本。在實現(xiàn)虛擬電廠利益最大化的同時降低負荷的購電成本。Max:

VPP購售電收益s.t:系統(tǒng)功率平衡約束售電價格約束儲能充/放電量、充/放電速率約束儲能SOC約束EV調度容量約束電力市場交易約束Min:

負荷購電成本s.t:柔性負荷轉移量約束EV充/放電速率約束EV充/放電量約束階段功率總量約束電量采購電價信息

DAM

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PVTt t t ttt

1max

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C

C

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t上層：VPP決策模型PVPP=PPV

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C

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1

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1K二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務31引入行為經濟學對消費者用能行為、需求響應偏好進行建模二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.2.3

虛擬電廠的售電業(yè)務—對聚合資源形成內部市場挑戰(zhàn)2：用戶在需求響應決策中的地位提高，如何構建靈活的需求響應模型32考慮稟賦效應

loadMinNlimpEHPi,li,li i,lEs

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i i,l

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T

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理性人考慮

資金時間偏好

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P

P

約束條件：考慮社會影響二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.2.3

虛擬電廠的售電業(yè)務—對聚合資源形成內部市場研究包含電熱泵資源的虛擬電廠優(yōu)化模型：優(yōu)化目標：滿足用戶用能需求，同時考慮用戶舒適度，經濟最大化33相關文獻：Nicholas

Good,

Usingbehavioural

economic

theory

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Applied

Energy,

Applied

Energy,20192.2.4 虛擬電廠的售電業(yè)務—虛擬電廠之間的電力交易挑戰(zhàn)1：如何實現(xiàn)多VPP之間高效、靈活的電力交易，增加交易的可信度和監(jiān)管的便利性在區(qū)塊鏈平臺上驗證了所提機制的可行性和經濟性Theaddress

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mPricemargin集中出清連續(xù)雙邊拍賣基于區(qū)塊鏈技術的P2P交易——實現(xiàn)交易的透明化和去中心化提出結合集中出清和連續(xù)雙邊拍賣的基于區(qū)塊鏈的虛擬電廠P2P交易機制34二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務ParachainbridgeUUAUUEthereumRelay

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基于區(qū)塊鏈技術的P2P交易提出基于分布式優(yōu)化的基于區(qū)塊鏈的能源交易機制實現(xiàn)分布式優(yōu)化的完全鏈上實現(xiàn)設計提高交易吞吐量的區(qū)塊鏈網絡減少公有鏈上的數據傳輸，保護用戶隱私Thedemand/supplyamount

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（交易機制）（區(qū)塊鏈網絡）2.2.4 虛擬電廠的售電業(yè)務—虛擬電廠之間的電力交易35二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.3

虛擬電廠示范案例—Next

KraftwerkeNext

Kraftwerke

是一家總部位于德國科隆的虛擬電廠運營商，提供虛擬電廠全套解決方案。其聚合的資源包括沼氣電廠、熱電聯(lián)產廠、水電、光伏、電池儲能、電動汽車、工業(yè)負荷等。聚合單元數量：

16769

個聚合容量：

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15.1

TWh員工數量：

338

人年營業(yè)收入：

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億歐元36二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.3

虛擬電廠示范案例—Next

KraftwerkeNextKraftwerke

主要通過電力市場交易、提供輔助服務以及可控資源的優(yōu)化調度與電網進行互動并獲利。01電力市場準入及交易服務為個人資產所有者以及各類投資組合經理提供市場準入。包括日前和盤中市場的短期交易，以及歐洲各個電力交易所的長期和場外交易。提供輔助服務活躍于歐洲七個TSO地區(qū)，提供輔助服務。如發(fā)生頻率不平衡，VPP將收到來自

TSO

的訂單，要求提供一定的功率以平衡頻率偏差。VPP的優(yōu)化調度通過

VPP

優(yōu)化分布式資源的生產可以帶來顯著的收入增長。根據資產類型和市場的不同，可以進行各種不同的優(yōu)化選項。37二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務Next

Kraftwerke將電價信息發(fā)送至用戶，調整用戶生產至低電價時段，降低用戶用電成本。在優(yōu)化負荷之前，負荷集中的時間段在06：00-08：00之間，此時市場電價處于較高水平，而通過虛擬電廠靈活調節(jié)聚合資源后，優(yōu)化后的負荷（綠色柱體）可以集中在電價較低的時段，從而使用戶的用能成本降低。二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.3

虛擬電廠示范案例—Next

Kraftwerke38申報結算注冊采用虛擬電廠到華北調度系統(tǒng)、冀北交易平臺注冊的方式。由虛擬電廠業(yè)務運營商統(tǒng)籌聚合資源申報需求，基于交易平臺，向調控中心申報運行交易計劃。運行由華北調控中心向虛擬電廠下發(fā)調度指令，虛擬電廠通過智能調控決策分解指令到可調資源。采用華北調控中心與虛擬電廠業(yè)務運營商結算，虛擬電廠業(yè)務運營商與聚合資源結算兩級結算方式。2.3

虛擬電廠示范案例—冀北虛擬電廠冀北虛擬電廠是國內首個市場化運行虛擬電廠項目。平臺實時接入并控制蓄熱電采暖、工商業(yè)負荷、智能樓宇、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等資源，構建了‘1智能管控平臺+N運營商+X用戶’體系架構。平臺聚合了35家用戶，156個可調節(jié)資源，總容量35.8萬千瓦，調節(jié)能力20.4萬千瓦。冀北虛擬電廠參與華北調峰輔助服務市場機制39二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務華北調度調令ID:T0027調節(jié)目標：25MW調令狀態(tài)：發(fā)送完成接受時間：17:58:00調令ID:D00151調節(jié)目標：549.257kW資源名稱：沽源總蓄熱資源調令狀態(tài)：已送達調節(jié)中冀北虛擬電廠運作模式虛擬電廠受控中調令ID:D00151調節(jié)目標：549.257kW資源名稱：沽源總蓄熱資源調令狀態(tài)：已送達可調資源受控中IoT邊緣網關優(yōu)化計算協(xié)同指令累計增發(fā)新能源電量3747萬千瓦時，2022年已響應最大調節(jié)功率為154MW，最大調節(jié)速率15.7MW/min

（占額定有功功率的4.4%）二、二、虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務2.3

虛擬電廠示范案例—冀北虛擬電廠40主要內容三一 引言共享儲能技術與商業(yè)模式二虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐四總結五41三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.1

共享儲能概述基本概念：儲能的擁有權與使用權解耦。儲能使用者在不獲取儲能所有權的條件下，僅通過支付服務費用的方式享有儲能使用權，避免投資儲能的高昂成本而享受使用儲能帶來的便利。而儲能擁有者在不損失儲能所有權的條件下，通過收取服務費用的方式轉讓儲能使用權，可以在避免儲能資源的浪費同時獲取額外收益。共享儲能示意圖在右圖中，云儲能系統(tǒng)由多個微電網共同投資和管理維護，并同時為多個微電網提供服務。423.1

共享儲能概述共享儲能的由來隨著新能源并網規(guī)模的持續(xù)增長，目前已有山東、湖南、等超過20個省份實施了新能源場站強制配儲政策，通常要求配儲比例達到場站容量的10%至20%。然而，儲能系統(tǒng)較高的投資建設與運營成本與其較低的利用率給投資者帶來巨大的困擾。青海共享儲能模式2019年4月，魯能海西州多能互補集成優(yōu)化國家示范工程儲能電站進行了共享儲能交易試運營，市場化模式打破了單個電站獨享模式，為“共享儲能”提供了解決方案。43三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式共享儲能的應用場景共享儲能在電力系統(tǒng)的“源-網-荷”多個方面具有應用場景。提供應急備用電源在電力系統(tǒng)故障或斷電時提供緊急電力，確保用戶的供電需求和安全促進分布式能源系統(tǒng)電網削峰填谷增加電力系統(tǒng)的供電可靠性電力市場參與優(yōu)化能源管理和節(jié)能將分散的可再生能源整合和存儲起來，減少出力波動降低峰值負荷、平衡電力供需，降低電力系統(tǒng)的壓力提供可靠的電力供應，防止突發(fā)事件或設備故障引起的停電情況共享儲能可以成為電力市場的參與者，參與能源交易和能量市場的運作根據用電需求智能調度能源的充放電，從而實現(xiàn)節(jié)能的效果，降低用電成本三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.1

共享儲能概述44共享儲能與傳統(tǒng)儲能的區(qū)別相比于傳統(tǒng)儲能電站，共享儲能的核心屬性在于“共享”、“共贏”。儲能電站不僅僅為單一的發(fā)電或用電方提供服務，而是向多個用戶開放儲能設施。儲能的應用場景更加多元化。儲能設施的使用權和收益權被劃分為多個份額，不同用戶可以根據需求和能力購買相應份額，通過精細的調度管理和靈活的交易機制，實現(xiàn)各方的共贏。傳統(tǒng)儲能共享儲能電站類型自建電站共享電站服務對象單一新能源場站所有需要儲能的場站、資源管理模式提升自身發(fā)電質量輔助服務三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.1

共享儲能概述45VPP等效儲能模型0

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聚合計算三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.1

共享儲能概述共享儲能與VPP的關系VPP中具有大量溫控負荷和電動汽車等具有能量儲備功能的分布式資源，基于閔可夫斯基和、可行域投影等方法可以獲得VPP的等效儲能模型。溫控暖通空調 傳統(tǒng)儲能、電動汽車46共享儲能與VPP的關系VPP與共享儲能的理念類似，

同樣是通過資源的共享提高能源的利用效率、增強系統(tǒng)的安全性，

進而獲得更高的經濟收益。VPP與共享儲能在商業(yè)模式和運營方式是存在類似方面，彼此之間能夠相互借鑒。VPP

既需要儲能系統(tǒng)為自身的服務提供保障，同時，其自身也可以等效為一個虛擬儲能單元。VPP與共享儲能能夠進一步深度融合，通過二者的協(xié)同工作實現(xiàn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理，為電力系統(tǒng)和市場參與者帶來顯著的經濟和運營優(yōu)勢。三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.1

共享儲能概述47三、共享儲能技術與商業(yè)模式共享儲能的架構共享儲能主要包括兩種基本架構（按所屬關系分）：集中式儲能資源共享架構和分布式儲能資源共享架構，其區(qū)別在于儲能資源是否歸共享儲能運營商所有。分布式儲能資源共享架構儲能資源由多方所有，所有權分散，并且所有權與控制權分離。共享儲能運營商通過聚合調控手段滿足使用者的儲能需求。用戶-共享儲能運營商-儲能所有者之間存在多對“一對多”的關系常見的分布式儲能資源包括：熱儲能、移動儲能(電動汽車)、5G基站等分布式儲能資源共享架構48集中式儲能資源共享架構主要面向單體小容量消費者用戶，其自行建造儲能系統(tǒng)經濟性較差，如住宅小區(qū)公用設施用電三、共享儲能技術與商業(yè)模式共享儲能的架構集中式儲能資源共享架構控制權和所有權均由運營商所有，因此運營商的調控更加簡單高效。用戶-共享儲能運營商-儲能所有者之間存在多對“一對一”的關系。49共享儲能商業(yè)模式縱觀全國已推行的共享儲能運營商業(yè)模式，主要分四大類：1.

為新能源電站提供儲能容量租賃服務，獲取租賃收益，這也是目前大部分獨立共享儲能電站最主要的收益來源。內蒙古《關于加快推動新型儲能發(fā)展的實施意見》：在新能源資源較豐富、系統(tǒng)消納能力較差或電網調峰需求較為集中的地區(qū)，因地制宜布局建設獨立共享式新型儲能電站。2.

通過與新能源電站進行雙邊競價或協(xié)商交易，通過發(fā)揮儲能電站“蓄水池”作用進行“低充高放”，降低新能源電站棄電率，實現(xiàn)雙方利益共享和分攤。這主要在青海等新能源消納形勢嚴峻的省份應用為主。三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式503.3

共享儲能商業(yè)模式513.參與電力現(xiàn)貨電能量市場，實現(xiàn)峰谷價差盈利。在電價高峰時段將電能儲存起來，在電價低谷時段將電能釋放出來，以獲取價格差異而獲利的一種商業(yè)模式。相當于將用戶側的峰谷套利放在電網側進行。4.

參與電力輔助服務，儲能電站獲取調峰、調頻輔助服務費等，以及通過容量補償獲益。山東《關于開展儲能示范應用的實施意見》中規(guī)定：示范項目在火電機組調峰運行至50%以下時優(yōu)先調用，補償標準200元/MWh;三、三、共享儲能技術與商業(yè)模式面臨的問題：需要制定有效的運行策略來協(xié)調用戶之間的能量交換私有儲能共享結構示意圖電力共享模式資源再分配模式在資源再分配模式下，僅共享儲能資源，通過對用戶儲能設備所有權進行再分配實現(xiàn)儲能資源的容量共享。三、共享儲能技術與商業(yè)模式共享儲能運行結構按照儲能資源的歸屬的不同，共享儲能的運行結構可以分為私有儲能共享結構和公共儲能共享結構。不同結構下又存在多種共享模式。私有儲能共享結構在電力共享模式下，不僅僅儲能中的電力可以交換，用戶的電力生產、消耗同樣可以共享交換。52公共儲能共享結構示意圖社區(qū)儲能模式云儲能模式面臨的問題：用戶之間的交互形式，儲能使用權的定價機制三、共享儲能技術與商業(yè)模式共享儲能運行結構公共儲能共享結構公共儲能共享結構是指由社區(qū)或共享儲能運營商所投資運營的大容量儲能裝置，而用戶并不擁有任何的儲能設備。在社區(qū)儲能模式下，同一供電區(qū)域下的用戶集資投建儲能設備,并交由共享儲能運營商統(tǒng)一管理。在云儲能模式下，利用集中式的儲能設施或聚合分布式的儲能資源為用戶提供儲能服務。將用戶原本獨立的儲能充放電決策轉移至云儲能平臺。53私有儲能共享結構適合對內能量管理對外市場交易的應用場景，而公共儲能共享結構下用戶不擁有儲能，用戶間交互更為復雜，更適合內部能源優(yōu)化。3.4

共享儲能運行結構54私有儲能共享結構與公共儲能共享結構的對比三、共享儲能技術與商業(yè)模式3.5

共享儲能的定價機制共享儲能定價機制主要通過固定電價、分時電價、基于邊際價格、基于博弈論和基于經驗規(guī)則等方式確定。將包含用戶和共享儲能系統(tǒng)的社區(qū)可看作一個小型的電力市場，通過市場出清優(yōu)化的方式制定價格?；谶呺H價格的定價機制基于博弈論的定價機制由于存在用戶與共享儲能運營商等多個利益主體，采用博弈論分析多方利益主體在使用共享儲能時的策略行為，提出合適的成本利益分配或定價協(xié)調機制?；诮涷炓?guī)則的定價機制采用如中間市場價格、賬單分攤方式以及供需比率動態(tài)定價機制等已成熟運行的定價機制。合作博弈：基于Shapley

值的利潤分配、基于核仁的利潤分配非合作博弈：拍賣理論、主從博弈三、共享儲能技術與商業(yè)模式553.6

共享儲能示范項目國內的共享儲能項目主要面向新能源并網后的棄風棄光、調峰資源緊缺等問題，更加重視發(fā)電側。國外共享儲能項目更側重社區(qū)用戶的光儲一體化建設。56項目名稱時間規(guī)模類型特色山東某共享儲能項目2022100MW/200MWh磷酸鐵鋰電池通過參與電力現(xiàn)貨交易、儲能容量租賃收益、現(xiàn)貨市場容量補償電價獲利青海海西共享儲能項目201932MW/64MWh可再生能源+磷酸鐵鋰電池通過雙邊交易、市場競價交易、電網調度獲利西班牙共享儲能項目20181MW/0.39MWh風電+儲能電池使可再生資源在發(fā)電高峰期能被完全消納德國EconamicGrid2009超過6000個儲能系統(tǒng)負荷側分布式光伏+儲能用戶側光伏發(fā)電存儲，幫助2000個用戶獲取“免費電力”澳大利共享儲能項目20161.1MWh社區(qū)共享儲能澳大利亞第一個大規(guī)模社區(qū)電池儲能三、共享儲能技術與商業(yè)模式主要內容三一 引言共享儲能技術與商業(yè)模式二虛擬電廠的商業(yè)模式與售電業(yè)務新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐四總結五5758四、四、新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐5年增長率預計高達

200%資料來源：《2023年中國虛擬電廠產業(yè)發(fā)展白皮書》2022

年全球虛擬電廠項目累計裝機21.2GW，新增裝機9.9GW；預計2023年全球虛擬電廠項目累計裝機將達約31GW

；2025年，預計全球虛擬電廠裝機累計規(guī)模達58~60GW。353025201510502019年 2020年 2021年 2022年 2023年2019-2023年全球虛擬電廠累計裝機量累計裝機量（GW）4.1

市場趨勢分析59資料來源：華經產業(yè)研究院2022年中國虛擬電廠項目累計裝機容量約為3.7GW，占全球虛擬電廠裝機總量的17.5%；預計2025年中國虛擬電廠累計裝機總容量39GW，投資規(guī)模300億元。預計2025年虛擬電廠調節(jié)電量占全社會用電量達2%，2030年將達5%；預計到2025/2030年，虛擬電廠整體的市場空間有望達到723/1961億元。0.00%0.50%1.00%1.50%2020年 2021年 2022年 2023年 2024年2020-2024年中國虛擬電廠調節(jié)電量占比情況調節(jié)占比（%）四、四、新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐4.1

市場趨勢分析4.1

市場趨勢分析60中國各省市虛擬電廠行業(yè)發(fā)展方向VPP發(fā)展方向代表性省份參與系統(tǒng)調節(jié)、提供輔助服務吉林、遼寧、河北、貴州、山西參與市場交易安徽、冀北、海南、山東、加強負荷響應能力江蘇、上海、天津、浙江、四川、廣州其它多種商業(yè)模式重慶、湖北、內蒙古當前，國內虛擬電廠的發(fā)展方向主要分為兩種：面向用戶側的負荷調節(jié)和面向系統(tǒng)側的輔助服務。不同地區(qū)的發(fā)展方向主要取決于當地的能源結構和系統(tǒng)基礎。例如，江蘇省需求響應基礎工作完備、用戶側具有充足的調節(jié)潛力，其VPP主要朝負荷型VPP發(fā)展，而火電新能源占比較多的地區(qū)如山西、山東，其VPP建設主要面向系統(tǒng)側調節(jié)。此外，根據市場建設程度不同，各省市正逐步開展VPP市場化建設。四、四、新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐四、四、新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政策支撐虛擬電廠新興業(yè)態(tài)隨著VPP建設和運行逐漸走向成熟，VPP的核心技術已不再局限于優(yōu)化運行、協(xié)同控制與計量通信技術。VPP迫切面臨新一輪的技術升級，并由此衍生去新興業(yè)態(tài)。①數據的分析、處理與存儲由于VPP涉及大量的分布式能源資源，其數據量巨大且復雜。大數據技術用于高效處理、存儲和管理這些海量數據。此外，VPP的市場化運行需要分析市場趨勢、價格波動和競爭態(tài)勢。數據分析技術可以提供市場情報支持，優(yōu)化交易策略。相關案例AutoGrid是一家專注于電力大數據服務的創(chuàng)新公司，擁有強大的數據處理能力和算法模型，被廣泛認為是這一領域的先行者。Opower是一家家庭能源數據分析公司。通過獲取家庭消費者的能源使用數據，結合大數據方法和行為科學理論，進行消費者用電行為分析。61AutoGrid數據分析過程盈利模式SaaS模式：即軟件即服務方式，用戶按照AutoGrid為其處理的數據量付費。共享收益模式：AutoGrid給客戶發(fā)送報告，客戶進行需求響應，與客戶分享收益；合作模式：給設備商提供軟件，向設備商收取License費。管理全球超8300MW的靈活資源獲得1.5億美元的投資四、四、新興業(yè)態(tài)的發(fā)展前景與政