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直击储能大会|国网上海能研院左娟:储能型虚拟电厂的建设与思考

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-09-16 浏览:

中国储能网讯:第十二届中国国际储能大会演讲速记如下:

我是国网上海能源互联网研究院的左娟。我们国网上海能源互联网研究院是中国电科院的控股公司,是国网的科改示范单位。我主要的研究方向是虚拟电厂与电力市场。

今天,我们召开的是储能大会,所以我报告的题目叫:储能型虚拟电厂的建设与思考。

我主要从事虚拟电厂需求响应、电力市场与经济、综合能源系统的专业领域研究,欢迎各位同仁与我一起交流探讨。

我今天分四方面给大家做介绍:第一部分,虚拟电厂介绍;第二部分,储能资源在虚拟电厂中的应用;第三,储能型虚拟电厂运营模式与核心技术;第四,上海院虚拟电厂建设实践。

首先,我做一下虚拟电厂定义的介绍。大家对虚拟电厂应该不陌生,但是为什么还要强调这个定义呢?因为可能在各行各业的领域,大家对这个定义还是有一些不同的理解,这个定义是我们正在编写的标准摘抄,还未对外发布,但是基本上就是这样的框架:通过先进的数字化技术、控制技术、物联网技术与信息通信技术,将分布式电源、储能与可调负荷等分布式资源进行聚合管理与优化控制,并参与电网运行及电力市场的运营实体。

可能我们在很多场景下都可以提到源网荷储类型的微网型的虚拟电厂,或者虚拟电站,或者负荷聚合商,这些定义都很多,但是虚拟电厂其实一定是要有电厂的特质,这个特质表现出来的特性就是一定要参与到电网的运行,并且现在它要有收益,那就是我们主要的价值兑现的地方就是电力市场。

虚拟电厂定义提出应该是1997年,我们国内做示范大概从2018年开始,基本上是2015年电力市场化改革以后,虚拟电厂得到了一个快速发展。这两年很明显,虚拟电厂发展的态势非常猛,一方面原因是我们建设以新能源为主体的新型电力系统的需要,就是我们大量的新能源的电源接入到电网,还有一方面就是电力市场的不断推进。所以虚拟电厂主要是要解决我们这么多的新能源接入到电网以后一些备用不足的问题,可以说它是在用户侧来聚集很多的灵活资源,为电网缓解运行压力,给用户带来高质量的用电,同时将新能源消纳达到一个比较好的水平的一个技术。

这是我们对虚拟电厂的一个分类。在最早的时候,我们分成了商业型和技术型,其中在实际工程应用的时候,不会完全区分的这么清楚,但是在我们做研究的时候会区分,就是从技术调用或者技术优化上研究的虚拟电厂,以及商业上怎么盈利的虚拟电厂,做了一个划分。按照主体资源分,我们就分为需求响应型虚拟电厂,其实我们大部分看到的是负荷型的虚拟电厂,这也是我们现阶段运行的普遍的虚拟电厂都属于负荷型。还有电源型虚拟电厂以及混合型虚拟电厂。电源型的包含我们接入了分布式的新能源以及一些储能,都可以叫做电源型的虚拟电厂。混合型就是二者兼而有之的,这些兼而有之的虚拟电厂很可能是未来发展的主要方向。

现在国外的主要研究现状,我们所听到的做的比较好的德国的、欧盟的、美国的和日本的,特别是欧洲有比较好的发展和应用,在德国或者欧洲的电力市场,美国的电力市场,和我们国家还是有一些区别的。

下面,我们重点讲两个比较先进的虚拟电厂实例。德国平衡基团的设计,其实它就是我们这边理解的虚拟电厂,只不过各自的翻译不同,有人翻译成平衡基团,就是在配网这一层形成一个个的组织,这里面的源荷是可以自平衡的,所以我刚才说混合型的虚拟电厂是未来比较好的发展方向,就是在配网这一层,因为接入了分布式电源以后,可以为组网的能量平衡减压,也同时提高了我们建设在用户侧的新能源的消纳比例。

这是美国的,就是我们经常看到的新闻,前一段时间也特别火的,因为特斯拉做了一个Powerwall项目,它其实很早就在做,但是因为最近参与了运营,并且有收益,从开始邀请用户参与到现在用户自愿加入到这个计划中,原因就是它运营的虚拟电厂已经获得较好的收益。这个Powerwall已经迭代了三代,这里面就是基于用户的光储系统,包含屋顶光伏、户用储能、电动汽车等一系列平衡装置,同时参与了就地的需求响应以及区域的电力市场,所以收益也是比较可观的。也是因为这个新闻发布了以后,我们国家股票市场含虚拟电厂技术概念的公司都有一个股价上涨的阶段,就是大家看到这个技术未来是有很大潜力的。

这是国内对虚拟电厂发展的三个阶段的评判,第一阶段就是邀约型阶段,第二阶段是市场型阶段,第三个阶段就是跨空间自主调度型虚拟电厂。我们判断现在我们国内的虚拟电厂属于邀约型和市场型中间的阶段,有一部分区间实现了完全参与市场,但是大部分是停留在邀约型,就是各地需求响应的阶段。

这是我们整理的国内“十三五”、“十四五”各地的示范情况,包括江苏、上海、浙江、广东、深圳、河北,现在都属于一批、二批、三批虚拟电厂试点的省份。这些省份的虚拟电厂每一阶段的示范,都有了很好的经验,比如江苏,江苏需求响应的规模就特别大,从2016年削减负荷352万千瓦,到2019年达到了最高负荷削峰3%-5%。2020年,我们和冀北公司一起起草了IEC的虚拟电厂标准,并且冀北公司也是在虚拟电厂市场化的推进上走的非常快,算是前列,广东、深圳、国网综能、上海、安徽、浙江(两个地区),这属于第一到第二阶段。

这是冀北虚拟电厂、上海虚拟电厂和深圳虚拟电厂的简单介绍。冀北虚拟电厂包含了分布式光伏、蓄热式电采暖、造雪负荷,包括负荷的错峰使用,以及新能源和负荷之间的匹配,这是冀北的虚拟电厂。上海的虚拟电厂基本是集中在负荷以及负荷邀约的阶段,但上海在政策上做了推进,就是虚拟电厂作为主体参与电力市场这方面,为下一步虚拟电厂特别是储能,刚才裴善鹏总也说了,除了独立储能能够参与到市场,好多的小储能是参与不到市场的,那它获得主体资格的这么一个手段是可以通过虚拟电厂这个方式,因为我们可见虚拟电厂这个主体是可以被大多数省份政策认定为一个比较合格的市场主体。

这是虚拟电厂相关政策,刚才好多领导都说了,我不赘述了,基本上都是一个向前不断推进的过程。

虚拟电厂的应用,它是两个层面,一个是运营层面,还有一个是市场层面。同时,我们在最早的时候就提出了虚拟电厂这个技术应该是我们未来新型电力系统建设中一个比较重要的技术。

它在源网荷,这个形态看起来是我们在用户这一侧,但是它包含的元素是比较多的,所以它提升可再生能源的消纳,以及提升用户侧的效益,是比较重要的一个角色。

第二部分,储能资源在虚拟电厂中的应用。

储能有能量型储能、功率型储能、备用型储能,各种各样的技术大家都在做。还有储能的这些形式,包括机械类储能、电化学储能、电磁储能以及其他储能等等。

储能技术的政策,国家能源局也是一步步在推进,电力辅助服务管理办法,我们的储能是可以参与电力辅助服务的,其实就是给储能一个收益的出口。包括2022年提出了包含新型储能、电动汽车充电网络、虚拟电厂等都可以参与提供辅助服务。

这是储能应用场景的一些痛点,我们现在也有一些共享储能,怎么样找到它的收益,怎么样能够在投资和收益上做的比较好,我们现在大部分都是做电价的套利,因为我们现在大部分省份的电价也就是四段左右。但是未来如果参与到现货,那可能电价套利的空间会更大。同时,我们不仅仅看着电价的差价,可能还有一些虚拟电厂平台服务的收益,都是可以探讨的。

储能是虚拟电厂中一个非常重要的资源,表现为可以充放电,所以它既可以为大网做削峰填谷,同时也可以为电网提供辅助服务。

这是虚拟电厂建设的两级体系,就是对上和对下的市场,这也是很多在这方面对虚拟电厂运营主体和虚拟电厂这两个概念有一些偏差的地方。因为我们讲整个虚拟电厂的运营,其实它建设是分很多层的,除了资源这一层,我们可以把它暂时称作虚拟电厂的机组。还有一种就是我们经常听到的聚合商、运营商,还有再上一层,就是我们在电网这一侧或者市场、政府这一侧提供比较大的平台,为这些聚合商接入市场、需求响应或者参与电网互动提供这么一个平台,所以它应该是分多层的。我们现在简单可以看出来,有对内和对外的,所以对内我们有很多的建设内容,包含资源建设的内容、聚合建设的内容,对外仍然是参与市场、参与需求响应这些建设的内容。

这是对储能收益的一些展望,刚才也有专家说了,我就不赘述了。

第三部分,储能型虚拟电厂的核心技术与发展展望。

储能因为有不同的特性,除了我们提供一些调峰的需求,还有调频,德国的虚拟电厂很大部分的收益都是来自于调频,为什么?因为它的市场中调频的品种特别多,一次、二次、三次,而且它的收益也是很丰富的。我们国家可能现在还在发展过程中,从原来的两个细则到现在的辅助服务市场,可能到未来我们现货市场成熟以后,辅助服务市场都会消失,这些都是在发展变化过程中。我们根据现在电网的需求来设置这些交易品种,同时我们储能的这些特性建成储能以后,是满足我们这些市场需求的,所以它自然就会有一些收益。

这是一些分类,包含我们的一些应用场景,有一些户用的光储,储热,小型的储能站,数据中心,5G基站等等,市场上都在做,有一些储能的资源都在考虑要么参加需求响应,要么参加辅助服务市场,或者做一些电价的套利。

这是南澳的储能电站功率曲线和电价曲线的情况。综合来说,运营虚拟电厂要有预测能力,同时它怎么对电网的需求有个很好的感知,如果说这几点做到了,肯定收益会很好的。澳洲的虚拟电厂在去年、前年的时候,新闻也比较多,做的也比较好,我们好多的储能企业卖的电池也是到澳洲市场。

这是我们做的一个类似共享储能或者是储能型的虚拟电厂运营商怎么去提供服务的架构。它为电网提供平衡能力,聚合调控用户侧的资源,资源包含电动汽车、储能等等。它可以运营商直接投资,也可以是租赁,这是一个投资的模式,收费就是运营商向用户支付服务费,获得储能的控制权。盈利就是运营商利用储能和负荷的时空互补特性,既可以获得电网平衡服务的费用,也可以在对内管理中获取收益,为了还可能直接获得一些备用容量的补偿费用。

这是几个技术,在储能型虚拟电厂中,我们认为有四大技术:一是低时延强互动性的分布式储能通讯技术,二是针对大量分布式资源的协调决策优化能力,三是灵活的市场参与策略,四是云端协同的虚拟电厂管控平台开发。

第四部分,上海院虚拟电厂建设实践。

我们上海院是牵头“十四五”的国家重点研发计划项目、规模化灵活资源虚拟电厂聚合互动调控关键技术研究的团队,里面有五个课题,上海院牵头一个,其他四个都参与。

这是我们主要“十四五”期间对虚拟电厂示范的架构,最终建成就是浙江省域级的立体式的虚拟电厂,以及上海像针对超大城市、复合型城市的虚拟电厂的示范验证。这里面很清楚地看出我们刚才说的三层体系,省域级的、聚合商层级的以及资源层建设,所以这里面蕴含了很多的商机也好,产业也好,每一层都有大家去挖掘和做的工作。

这是我们做的几个案例,包括河北南网,它是以分布式电源先接入虚拟电厂,应该是国内第一个聚合小而分散电源的虚拟电厂。

这是浙江的,我们也参与建设了,从一开始参与负荷交易市场,到现在逐渐参与现货交易。

这是绍兴的综合能源站形式的虚拟电厂,我们叫混合实时的交易系统,应该是未来能源互联网的初形态,里面包含了热、气、电的一些买卖,我们以电为核心做出了多个能源站之间的互动,并且响应电网的电价,或者有一些气价,来对它进行一些管理和管控,这也是一种类型的虚拟电厂。

这是县级的储能。我们在浙江和江苏工业比较发达的省份,它有很多企业都是有很多小型的储能,我们都可以把它用起来,一方面电网也需要,我觉得未来年年缺电的状态会变成一种常态。新能源越来越多,我们没有很快地建设好备用和调节的能力,包括能源双控的压力也在,所以未来缺电可能也是常态。因此,我们以这种现有的资源建设虚拟电厂,这是一个非常好的应用场景。

以上是我的报告,感谢大家的聆听!谢谢!

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关键字:储能 虚拟电厂 储能大会

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