行業概況
虛擬電廠(簡稱VPP)的概念起源于1997年,Shimon Awerbuch博士提出了“虛擬公共設施”的概念,認為市場各獨立實體之間能夠達成一種靈活合作,其資產互相彌補成為一個虛擬的公共設施,從而為消費者提供更高效貼心的服務。
從狹義上講,一般認為虛擬電廠是眾多電源的整合。通過整合風電、光伏、火電、水電等形式的電源,形成一個統一的整體,接受虛擬電廠協調控制中心的調度;廣義上講,虛擬電廠不但包括電源,也包括負荷側的資源整合,主要有需求響應、儲能、電動汽車群等,它通過先進的量測技術、通信技術、控制技術等把物理上不直接相連的分布式電源整合成一個整體,進行控制,以實現大量分布式電源有序接入,減少對電網的沖擊,同時實現經濟效益等的提升。
虛擬電廠產業鏈包括上游基礎資源、中游虛擬電廠運營以及下游電力需求市場。其中,上游基礎資源包括工業負荷、商業和建筑物負荷、居民負荷等可控負荷,以及分布式能源和儲能。中游為虛擬電廠運營平臺,聚合上游各種分布式資源。下游電力需求方包括電網公司、售電公司以及大用戶等,以國家電網和南方電網為主。
從全球虛擬電廠的發展歷程來看,全球虛擬電廠經歷三個發展階段:邀約型、市場型和跨空間自主調度型階段。目前國內虛擬電廠行業處于邀約型向市場型過渡的初級階段,而冀北VPP處于市場型階段。市場型階段是在電能量交易、輔助服務和容量市場建成后,虛擬電廠聚合商以類似于實體電廠的模式,分別參與這些市場獲得收益。在這個階段,也會同時存在邀約型模式,其邀約發出的主體是系統運行機構。
產業現狀
與傳統的實體電廠相比,虛擬電廠具有明顯優勢,構成資源具有多樣性,不僅可以調度各樣的分布式電廠(包括水電機組、太陽能機組、潮汐機組等可再生能源機組),還可以通過需求響應,采用需求側管理以及用戶儲能、余壓余熱利用等措施實現節能。二是虛擬電廠的構成資源具有協調性,由于各地區用電情況不同,虛擬電廠的出力成本具有地域和時間上的差別,多家電廠相互配合,可更好參與電力系統。三是虛擬電廠的構成資源更具環保性,虛擬電廠整合大都為可再生能源分布式電廠,不會對環境產生污染,通過節能技術和可控負荷而實現的電能生產甚至可以實現零排放。
近年來,隨著新能源倍增發展,消納矛盾將進一步加劇,需要借助市場化手段,引導新能源增強自身調節能力,虛擬電廠作為一種可以推動新能源場站與共享儲能聚合,提升新能源參與市場的經濟效益,保障電力系統的可靠運行的特殊電廠,其市場應用需求日益增長。在此推動下,全球虛擬電廠投資市場熱度日益攀升。據統計,2023年,全球虛擬電廠市場投資規模達207.1億元,同比增長71.58%,較2021年復雜增長了89.29%。從虛擬電廠工程地域分布情況看,全球虛擬電廠示范工程率先在歐盟開展,隨后美國、中國、澳大利亞等國家也紛紛開展虛擬電廠建設。從聚合資源來看,大部分國家虛擬電廠聚合優化分布式光伏、儲能電池、可控負荷等源網荷類資源。
相關報告:智研咨詢發布的《中國虛擬電廠(VPP)行業市場全景調研及發展趨向研判報告》
從國內市場分析,目前,我國具有優質靈活調節能力的電源只有約20%,僅靠發電側的靈活性調節無法滿足電力系統的穩定性和可靠性需求。其實,全國每年用電負荷高于95%的尖峰負荷時間只有幾十個小時,如果采用虛擬電廠的方式,可以節約6000萬千瓦至7000萬千瓦的頂峰電源。虛擬電廠作為能夠挖掘用戶側靈活性資源的技術手段和商業模式,隨著技術日漸成熟,憑借成本僅為火電10%至15%的優勢,將成為新型電力系統中靈活性資源成本最低的舉措。
為加快新型電力系統建設,近年來,從中央到地方發布了一系列政策,鼓勵開展虛擬電廠示范,充分激發和釋放用戶側靈活調節能力,加速推動虛擬電廠行業健康高質量發展。例如,2021年10月,國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》,提出引導虛擬電廠參與新型電力系統靈活調節;2023年5月,國家發展改革委發布的《電力需求側管理辦法(征求意見稿)》提出,建立呵完善需求側資源與電力運行調節的銜接機制,逐步將需求側資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡,提高電力系統的靈活性;2024年5月,國務院發布的《2024-2025年節能降碳行動方案》提出,虛擬電廠作為需求側響應主體,將成為電力需求側響應能力建設的重點內容。在國家政策的指導下,各地虛擬電廠政策出臺速度也不斷提升,國內虛擬電廠(VPP)行業發展政策環境不斷優化。
在國家和地方政府的大力扶持下,虛擬電廠呈現蓬勃發展態勢。當前,虛擬電廠商業模式不斷創新,各類社會主體積極參與。例如,深圳市建成了國內首家網地一體虛擬電廠運營管理云平臺,已接入運營商90余家,接入容量規模超過250萬千瓦,2023年累計開展33次負荷精準響應,實時可調節能力超50萬千瓦;國家電投蘇州市虛擬電廠聚合91萬千瓦分布式資源,涵蓋分布式光伏、儲能、工商業可調負荷等場景,具備23萬千瓦可調節能力,參與調度組織的調峰、調頻測試,通過需求側響應、電力輔助服務等市場交易獲取收益。據統計,2023年,我國虛擬電廠上市場投資規模約達84.2億元,全國虛擬電廠聚合容量已達到935萬千瓦,同比增長87%,較2021年復合增長了116.22%。
數據顯示,2023年我國虛擬電廠(VPP)市場規模已增至349億元。國家能源局預計,2024年度夏期間,全國用電負荷還將快速增長,最高負荷同比增長超過1億千瓦。據國網能源研究院預計,2024年全國全社會用電量將達到9.8萬億千瓦時;風電、太陽能發電新投產規模將分別達到0.9億千瓦、2.4億千瓦,累計裝機占比將超過40%。今這意味著2024年國內電力保供面臨著一定壓力,加之極端天氣的影響,電網不平衡問題日益嚴重,這對電力系統靈活調節能力、安全穩定運行提出了更高要求。
在此情況下,虛擬電廠的潛在市場也在不斷擴大。根據市場預測,到2025年和2030年,我國最大電力負荷將分別達到16.3億千瓦和20.1億千瓦。若滿足我國5%的峰值負荷需求,虛擬電廠可調節負荷資源的需求將分別達到0.8億千瓦和1億千瓦。綜上分析進行預測,2025年我國虛擬電廠市場規模將達604億元;到2030年,虛擬電廠市場規模有望達到千億元級別。
發展趨勢
1、政策支持力度加大
未來,我國政府對可再生能源和節能減排的支持力度有望繼續加大,這將為虛擬電廠行業發展提供更加廣闊的空間。政府將進一步出臺相關政策,鼓勵虛擬電廠項目建設和運營,推動智慧能源和智能家居領域的發展。
2、市場需求增長
隨著人們生活水平的提高和環保意識的增強,對清潔、低碳、便捷的能源需求將不斷增加。虛擬電廠作為智慧能源和智能家居領域的重要組成部分,將有更多的市場需求機會。此外,隨著新能源技術的發展和電網基礎設施的完善,新能源發電并網需求也將為虛擬電廠行業提供更多市場空間。
3、技術創新推動
未來,隨著人工智能、物聯網、大數據等技術的不斷發展和應用,虛擬電廠的技術水平將不斷提高,為行業發展提供更強有力的支撐。技術創新將推動虛擬電廠實現更高效、更靈活的運營,從而擴大市場空間。
4、商業模式創新
未來,虛擬電廠商業模式將不斷創新。除了現有的合作模式和自建模式外,還可能出現更多的創新模式。例如,虛擬電廠企業可以與金融機構合作,開展能源期貨交易、能源衍生品交易等業務;與物流企業合作,開展能源倉儲和配送業務等。這些新模式的出現將為虛擬電廠行業帶來更多的市場機會。根據市場預測,到2030年我國虛擬電廠行業投資規模將達到384.8億元。
5、虛擬電廠技術和管理標準體系不斷完善健全
當前虛擬電廠建設運營全環節尚未形成完整的技術、管理標準體系,推高了建設運營成本、增加了管理難度。對虛擬電廠內部運營,應針對各類設備接口、采集控制規約不一致,數據交互存在壁壘等問題,建立統一標準體系,打通負荷設備、采集終端、虛擬電廠運營平臺之間的交互壁壘。參與系統運行和交易方面,應針對其接網標準、業務規程、能力校核、計量結算等方面設定統一的規范,促進虛擬電廠規范化參與市場交易和系統運行。