目前整體情況來看，工商業(yè)儲能盈利的空間，一方面峰谷價差收益，另一方面還包括需量電費(fèi)管理和需求側(cè)響應(yīng)服務(wù)獲取的收益。從這個角度來說，儲能商業(yè)模式的可行，除去外在峰谷電價的變化、企業(yè)運(yùn)營情況的波動外，從儲能系統(tǒng)解決方案出發(fā)來看，更優(yōu)的方案如何詮釋和理解呢?一方面體現(xiàn)在儲能系統(tǒng)對于電量的吞吐能力，這包括了電量吞吐深度(DOD)，是90%，95%還是100%。另一方面體現(xiàn)在吞吐效率(交流側(cè)充放電效率)，吞吐效率可以理解為充進(jìn)去100度電能不能放出去85度電甚至90度電。還有循環(huán)次數(shù)下的真實(shí)電芯容量衰減情況。
另外系統(tǒng)解決方案的優(yōu)劣，也不僅僅體現(xiàn)在系統(tǒng)造價的差別，雖然成本控制很重要，但是還要綜合的關(guān)注多個維度的因素，比如安全策略、比如售后服務(wù)、比如資產(chǎn)利用率，儲能實(shí)際運(yùn)行效果是否可以與財務(wù)模型相匹配，我們還需要關(guān)注資產(chǎn)利用率，平均故障恢復(fù)時間，運(yùn)營更好的系統(tǒng)，是否可以幫助投資商降低保險費(fèi)率，這些都是儲能系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商應(yīng)該主動去思考的事情。#開始謀劃我的2024#
虛擬電廠是什么：
1. 分布式資源的聚合與優(yōu)化
虛擬電廠(virtual power plant，簡稱VPP)是通過先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車、充電樁等分布式能源的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠并不是真實(shí)存在的電廠，而是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用分布式電力管理系統(tǒng)參與電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)“源-荷-網(wǎng)”聚合優(yōu)化。
2. 結(jié)構(gòu)——可調(diào)節(jié)性是資源層的核心
資源層的調(diào)節(jié)能力和質(zhì)量決定虛擬電廠完成調(diào)度指令的能力，工商業(yè)儲能作為優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)資源之一，是虛擬電廠大發(fā)展的重要前提條件。
源：目前接入資源以分布式光伏為代表，自身不具備調(diào)節(jié)能力，可和工商業(yè)負(fù)荷視為整體，構(gòu)成一個可調(diào)節(jié)負(fù)荷。
荷：可調(diào)節(jié)負(fù)荷各有自身能力限制，工業(yè)負(fù)荷往往受生產(chǎn)計劃強(qiáng)制約，且響應(yīng)速度慢;空調(diào)負(fù)荷在時間維度不可平移，基本沒有填谷能力，且受用戶體驗(yàn)和天氣等因素限制，可調(diào)節(jié)范圍有限;充電樁作為直接面向C端的負(fù)荷，其調(diào)節(jié)能力不可預(yù)測性較強(qiáng)。
儲 ：可調(diào)節(jié)能力、響應(yīng)速度和可靠性都較為優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)資源，同時具備削峰和填谷能力，虛擬電廠進(jìn)行高頻次大幅度響應(yīng)的必備資源。
為什么需要虛擬電廠：
1. 風(fēng)光快速增加帶來的填谷需求
風(fēng)光裝機(jī)快速增長，加劇電力系統(tǒng)不可控性。新能源出力主要受來風(fēng)、來光影響，人為干預(yù)作用小。因此，當(dāng)新能源出力與負(fù)荷用電特性不吻合時，便存在新能源電力消納問題，處理不當(dāng)會引發(fā)電力系統(tǒng)安全事故，且造成投資的浪費(fèi)。
光伏建設(shè)速度遠(yuǎn)超風(fēng)電，分布式光伏成為主力。分布式建設(shè)、選址簡單，項(xiàng)目周期短，裝機(jī)提升快。由于其出力時間高度集中，受電網(wǎng)調(diào)度管控程度相對低，消納問題正在顯現(xiàn)，山東、河南等分布式裝機(jī)大省已出臺分布式配儲文件。
“鴨子曲線”變“峽谷曲線”，光伏增加帶來填谷需求。“鴨子曲線”最初由美國加州電網(wǎng)運(yùn)營商CAISO提出，即在光伏出力高峰的中午，凈負(fù)荷曲線下降，隨后在晚上光伏發(fā)電量下降時凈負(fù)荷急劇上升。隨著光伏裝機(jī)增加，CAISO的凈負(fù)荷曲線出現(xiàn)了向“峽谷曲線”的轉(zhuǎn)變，即中午凈需求更低，跌至零值甚至負(fù)值;傍晚負(fù)荷增加更加陡峭，其他電源必須快速爬坡出力以適應(yīng)負(fù)荷的急劇攀升。
國內(nèi)以山東為代表的部分省份同樣有明顯的填谷需求。山東裝機(jī)結(jié)構(gòu)與CAISO相似，截至22年底，光伏裝機(jī)占比達(dá)到22.5%。在2023年五一假期期間，山東省內(nèi)用電負(fù)荷下降約15%，引發(fā)連續(xù)負(fù)電價現(xiàn)象。值得注意的是，4月29日-5月1日現(xiàn)貨價格曲線形狀類似鴨子曲線，期間10時-15時負(fù)電價出現(xiàn)尤為頻繁，而該時段為光伏發(fā)電高峰。
結(jié)合此前山東將中午時段劃分為電價深谷時段，新能源裝機(jī)增加改變了原有的負(fù)荷曲線，使得新能源集中大發(fā)時段，電網(wǎng)凈負(fù)荷出現(xiàn)了一個深谷，需要對負(fù)荷進(jìn)行時間上的轉(zhuǎn)移(填谷)以平滑變化、促進(jìn)新能源消納。
2. 負(fù)荷峰值屢創(chuàng)新高帶來的削峰需求
第三產(chǎn)業(yè)和居民用電增速快于工業(yè)，負(fù)荷峰值增速大于用電量增速。近十年以來，我國第二產(chǎn)業(yè)增速相對較低，在用電結(jié)構(gòu)占比明顯降低，從2013年的73%下降至2022年的66%，第三產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民生活用電占比之和則由2013年的25%提高至2022年的33%。
用電結(jié)構(gòu)變化帶來負(fù)荷新變化：
1)日負(fù)荷峰谷差更大;
2)受極端天氣和消費(fèi)能力等因素影響，年負(fù)荷曲線呈現(xiàn)夏、冬雙高峰特征 ;
3)第二產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷穩(wěn)定、持續(xù)，第三產(chǎn)業(yè)和居民用電波動性較強(qiáng)且時段集中效應(yīng)明顯，對于固定時段最大負(fù)荷的拉動效果強(qiáng)于對全時段用電量的拉動效果，因此用電結(jié)構(gòu)變化下，全社會最大負(fù)荷增速將顯著高于用電量增速，需要負(fù)荷進(jìn)行時間上的轉(zhuǎn)移(削峰)以保障電力供應(yīng)。中電聯(lián)預(yù)計2023年正常氣候情況下，夏季全國最高用電負(fù)荷為13.7億千瓦左右，同比增加8000萬千瓦，如果出現(xiàn)長時段大范圍極端高溫天氣，全國最高用電負(fù)荷可能同比增加近1億千瓦。
3. 充電樁等新型負(fù)荷使得負(fù)荷側(cè)復(fù)雜程度提升
充電樁保有量隨新能源汽車快速提升，改變配電網(wǎng)形態(tài)。截至2023H1，我國公共充電樁保有量為214.86萬臺，同比+40.63%。2023H1，新能源汽車銷量同比+44.13%，保持快速增長，可以預(yù)見未來隨新能源汽車銷量繼續(xù)快速提升，充電樁保有量將持續(xù)增加。充電樁的大量增加將對配電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，相比于常規(guī)交流充電樁，快充直流樁由于功率更大、充電時間更短，產(chǎn)生沖擊更大。
充電樁加劇居民生活用電負(fù)荷峰值提升。充電樁對配電網(wǎng)的影響主要包括：
(1)充電樁用電高峰同樣是居民原有用電高峰，會導(dǎo)致原有負(fù)荷峰值繼續(xù)提升，產(chǎn)生時間短、量級高的尖峰負(fù)荷;
(2)按尖峰負(fù)荷配置變壓器容量，導(dǎo)致其余時間資源閑置;
(3)充電負(fù)荷波動帶來網(wǎng)絡(luò)損耗等。
因此，充電樁的發(fā)展導(dǎo)致了削峰填谷需求的增加，但同時充電樁和新能源汽車本身是良好的可調(diào)節(jié)負(fù)荷，如能通過虛擬電廠進(jìn)行聚合和優(yōu)化，是降低充電成本和降低電網(wǎng)投資的雙贏之選。
4. 實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)和電力系統(tǒng)高度靈活互動的遠(yuǎn)期目標(biāo)
2023年6月，國家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，標(biāo)志著新型電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)入全面啟動和加速推進(jìn)的重要階段。
藍(lán)皮書提出新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型加速期(當(dāng)前-2030年)用戶側(cè)目標(biāo)之一為電力消費(fèi)新模式不斷涌現(xiàn)，分散化需求響應(yīng)資源進(jìn)一步整合，用戶側(cè)靈活調(diào)節(jié)和響應(yīng)能力提升至 5% 以上，促進(jìn)新能源就近就地開發(fā)利用和高效消納。遠(yuǎn)期，將實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)與電力系統(tǒng)高度靈活互動。
5. 需求側(cè)響應(yīng)能力力爭達(dá)到最大負(fù)荷的3%-5%
需求側(cè)響應(yīng)能力建設(shè)目標(biāo)明確。十四五前，虛擬電廠停留在個別地區(qū)、項(xiàng)目試點(diǎn)階段，一是新能源裝機(jī)占比不高，電力系統(tǒng)對靈活性資源需求不強(qiáng);二是缺乏量化目標(biāo)。2022年，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，力爭到 2025 年，電力需求側(cè)響應(yīng)能力達(dá)到最大負(fù)荷的 3%～5%，其中華東、華中、南方等地區(qū)達(dá)到最大負(fù)荷的5%左右。
虛擬電廠政策密集發(fā)布，成為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要一環(huán)，政策力度有望持續(xù)加大。
虛擬電廠如何創(chuàng)造收益：
1. 需求側(cè)響應(yīng)
虛擬電廠的三個收益來源：需求側(cè)響應(yīng)、輔助服務(wù)市場、電力現(xiàn)貨市場
當(dāng)前我國虛擬電廠處于邀約型向市場型過渡階段。邀約型階段主要由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織，發(fā)出邀約信號，虛擬電廠組織資源進(jìn)行響應(yīng)，并獲得容量/電量補(bǔ)貼。我國多個省份出臺了需求響應(yīng)細(xì)則，其中以江蘇、上海、廣東等省市開展得較好。
需求側(cè)響應(yīng)補(bǔ)貼單價高但頻率低，市場化程度低。需求響應(yīng)以削峰為主，主要發(fā)生在迎峰度夏期間，主要目的在于保供。以廣東省為例，2022年全年開展9次日前邀約型市場化需求響應(yīng)(均發(fā)生在7月和8月);最大削峰負(fù)荷277萬千瓦，最大響應(yīng)申報量609萬千瓦;有效響應(yīng)調(diào)用收益1.63億元?？梢钥吹?，雖然補(bǔ)貼最高達(dá)到5元/千瓦時(可中斷負(fù)荷)，但需求響應(yīng)并非常態(tài)化進(jìn)行，發(fā)生頻率較低，有很強(qiáng)的計劃色彩。因此隨著我國電力市場體制建設(shè)逐漸完善，虛擬電廠也正從邀約型階段向市場型階段過渡。
2. 輔助服務(wù)市場
新型電力系統(tǒng)持續(xù)催生對輔助服務(wù)的需求。傳統(tǒng)電源(火電、水電等)具備一定的調(diào)節(jié)能力，而新能源存在出力波動、無功缺失等特性，導(dǎo)致高比例新能源裝機(jī)電力系統(tǒng)對電力輔助服務(wù)的需求提升。
虛擬電廠主要發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻作用。2021年12月，國家能源局修訂發(fā)布《電力輔助服務(wù)管理辦法》，確指出電力用戶可通過委托虛擬電廠代理的形式參與電力輔助服務(wù)市場，此后多地在電力輔助服務(wù)細(xì)則中對虛擬電廠/負(fù)荷聚合商參與輔助服務(wù)的條件、補(bǔ)償方式予以明確。當(dāng)前，虛擬電廠主要功能是電能量的時間轉(zhuǎn)移，對應(yīng)調(diào)峰服務(wù);未來隨著工商業(yè)儲能滲透率提升，虛擬電廠有望在調(diào)頻服務(wù)取得更大突破。從2023H1全國輔助服務(wù)運(yùn)行數(shù)據(jù)看，調(diào)峰、調(diào)頻是輔助服務(wù)費(fèi)用的主體，費(fèi)用合計占比達(dá)到80%。
3. 電力現(xiàn)貨市場
現(xiàn)貨試點(diǎn)不斷推進(jìn)，全國推行大勢所趨。2017年，南方、蒙西、浙江、山西、山東、福建、四川、甘肅等八個地區(qū)成為第一批現(xiàn)貨試點(diǎn)地區(qū)，目前首批試點(diǎn)地區(qū)均已完成長周期結(jié)算試運(yùn)行;2022年，第二批6個試點(diǎn)地區(qū)啟動試運(yùn)行;此外，寧夏、陜西、河北南網(wǎng)等非試點(diǎn)地區(qū)也出臺現(xiàn)貨方案，推動現(xiàn)貨市場建設(shè)。目前，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)已有20個省級電網(wǎng)開展現(xiàn)貨市場試運(yùn)行，南方區(qū)域電力現(xiàn)貨市場也已進(jìn)入五省區(qū)全模型試運(yùn)行。
現(xiàn)貨模式下收益波動性更強(qiáng)，對虛擬電廠交易能力提出要求。現(xiàn)貨市場全天96個報價時點(diǎn)，報價上下限幅度相對較寬，價格波動頻次高、幅度大，較難進(jìn)行預(yù)測。從山東省2022年2月-2023年1月共1年的現(xiàn)貨價格情況看，連續(xù)四小時區(qū)間內(nèi)，最低價和最高價出現(xiàn)最多的分別是10-13時和17-20時，但最低價和最高價落在這兩個區(qū)間外的概率分別為46%和45%，即如果采用固定的4小時區(qū)間調(diào)峰策略，有近半的概率無法獲得完整價差套利。因此，虛擬電廠參與現(xiàn)貨套利獲得收益，需要有較強(qiáng)的計算能力、預(yù)測能力和交易能力。
虛擬電廠案例：
1. 冀北虛擬電廠——國內(nèi)首個市場型項(xiàng)目
冀北虛擬電廠系國內(nèi)首個虛擬電廠市場化交易落地項(xiàng)目，該項(xiàng)目由國網(wǎng)冀北電力有限公司建設(shè)，2019年12月正式投運(yùn)。冀北虛擬電廠累計聚合蓄熱式電采暖、智慧樓宇、可調(diào)節(jié)工商業(yè)等11類可調(diào)節(jié)資源，總?cè)萘?358MW，最大調(diào)節(jié)能力204MW。
目前冀北虛擬電廠商業(yè)運(yùn)營主要參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場，截至2022年11月初，冀北虛擬電廠已在線連續(xù)提供調(diào)峰服務(wù)超過4800小時，累計增發(fā)新能源電量3701萬千瓦時;虛擬電廠運(yùn)營商和用戶總收益達(dá)673.70萬元，平均度電收益182元/兆瓦時。
2. 南方區(qū)域虛擬電廠——首個跨省區(qū)域級項(xiàng)目
近日，南方電網(wǎng)公司分布式源荷聚合服務(wù)平臺在廣東廣州、廣東深圳、廣西柳州三地同步開展虛擬電廠多功能聯(lián)合調(diào)控，在多省區(qū)同步實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻、直控等快速響應(yīng)，標(biāo)志著我國首個區(qū)域級虛擬電廠投入運(yùn)行。
南方電網(wǎng)虛擬電廠由“粵能投”虛擬電廠升級而來：
“粵能投”虛擬電廠管理平臺于2022年4月開放上線，是作為南方電網(wǎng)第一個實(shí)用化負(fù)荷聚合虛擬電廠和廣東首個虛擬電廠商業(yè)性運(yùn)轉(zhuǎn)平臺。該平臺聚合光伏、儲能、充換電站、空調(diào)、工商業(yè)負(fù)荷等各類用戶側(cè)資源，參與廣東省交易中心市場化需求響應(yīng)市場。
升級后的南方電網(wǎng)分布式源荷聚合服務(wù)平臺，現(xiàn)已聚合廣東、廣西區(qū)域內(nèi)新型儲能、電動汽車充換電設(shè)施、分布式光伏、非生產(chǎn)性空調(diào)、風(fēng)光儲充微電網(wǎng)等各類分布式資源，聚合分布式資源規(guī)模10751MW，其中可調(diào)節(jié)能力1532MW。
虛擬電廠市場空間測算：預(yù)計2025年運(yùn)營規(guī)模在百億元級別
從運(yùn)營端看虛擬電廠規(guī)模：
1. 輔助服務(wù)市場下：
(1)根據(jù)中電聯(lián)預(yù)測，到2025年全社會用電量為9.5億千瓦時;
(2)假設(shè)平均用電價格為0.65元/千瓦時;
(3)根據(jù)中國能源報，我國近兩年輔助服務(wù)費(fèi)用占全社會用電費(fèi)比重上升至2.5%，假設(shè)該比例未來隨新能源裝機(jī)增加進(jìn)一步提高，到2025年提升到3.5%;
(4)假設(shè)虛擬電廠收入占輔助服務(wù)市場的10%;
(5)虛擬電廠運(yùn)營商分成比例取20%-80%。
測算得到，通過輔助服務(wù)市場獲利模式下，當(dāng)虛擬電廠運(yùn)營商分成比例為50%時，虛擬電廠2025年運(yùn)營市場規(guī)模為108億元。
2. 電力現(xiàn)貨市場下：
(1)根據(jù)中電聯(lián)預(yù)測，到2025年全社會用電量為9.5億千瓦時;
(2)假設(shè)現(xiàn)貨交易電量占全社會用電量的10%;
(3)現(xiàn)貨市場并非時時存在價差，假設(shè)虛擬電廠單日可進(jìn)行4小時電量的套利(參考工商業(yè)2h儲能系統(tǒng)兩充兩放策略)，參考近期代理購電峰谷價差，假設(shè)平均峰谷價差為0.7元/千瓦時;
(4)假設(shè)虛擬電廠套利電量占現(xiàn)貨市場可套利電量的20%;
(5)假設(shè)虛擬電廠運(yùn)營商分成比例取20%-80%。
測算得到，通過電力現(xiàn)貨市場獲利模式下，當(dāng)虛擬電廠運(yùn)營商分成比例為50%時，虛擬電廠2025年運(yùn)營市場規(guī)模為111億元。
輔助服務(wù)和電力現(xiàn)貨兩種獲利途徑存在部分重合關(guān)系，電力現(xiàn)貨基本對最大的輔助服務(wù)品種——調(diào)峰服務(wù)形成替代。無論通過哪種途徑獲得收益，我們測算當(dāng)運(yùn)營商分成比例為50%時，2025年虛擬電廠運(yùn)營市場規(guī)模均在百億元級別。
誰從虛擬電廠建設(shè)中受益
我們把虛擬電廠相關(guān)企業(yè)分為三類：
1)電網(wǎng)信息化類有望率先受益：該類公司面向電網(wǎng)長期從事電力信息化業(yè)務(wù)，對電力調(diào)度、交易、營銷有較為深刻的理解，在站控層面的和【聚合調(diào)控設(shè)計】和【打通大電網(wǎng)】上較有優(yōu)勢。此外，該類公司有望直接受益于電網(wǎng)虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)和虛擬電廠調(diào)度平臺建設(shè)，預(yù)計電網(wǎng)側(cè)虛擬電廠業(yè)務(wù)推進(jìn)相對更快，但該類業(yè)務(wù)往往為項(xiàng)目制，有一定波動性。
2)用電解決方案類形態(tài)有望進(jìn)一步演變：該類公司作為用電解決方案供應(yīng)商，深耕用電側(cè)，有一定的技術(shù)實(shí)力和豐富的工商企業(yè)資源，其優(yōu)勢在控制層面的【智能終端】和資源層面的【用戶側(cè)資源】。
3)聚合運(yùn)營類長坡厚雪：該類公司原為用戶側(cè)分布式能源運(yùn)營商(分布式光伏、工商業(yè)儲能、充電樁等)，向前可圍繞已有的工商業(yè)客戶資源拓展運(yùn)營品種和服務(wù)類型，并在技術(shù)實(shí)力加持下進(jìn)行跨用戶聚合，形成虛擬電廠運(yùn)營商。該類企業(yè)優(yōu)勢主要在資源層面的【用戶側(cè)資源】和【運(yùn)維能力】
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