安科瑞智慧能源管理平台助力虛擬電廠快速發展

虛擬電廠是什麽(me)

虛擬電廠是什麽(me) ：分布式資源的聚合與(yu) 優(you) 化

虛擬電廠概念起源於(yu) 1997年《虛擬公共設施：新興(xing) 產(chan) 業(ye) 的描述、技術與(yu) 競爭(zheng) 力》一書(shu) 中對虛擬公共設施的定義(yi) ， 虛擬公共設施即通過獨立且以市場為(wei) 驅動的實體(ti) 間開展靈活合作，參與(yu) 合作的實體(ti) 無需擁有相應資產(chan) 便可為(wei) 消費者提供 所需服務，虛擬電廠便是在此概念基礎上進行拓展延伸。

根據《虛擬電廠的概念和發展》一文，虛擬電 廠（virtual power plant，簡稱VPP）是通過先進信息通信技術和軟件係統，實現分布式電 源、儲(chu) 能係統、可控負荷、電動汽車、充電樁等分布式能源的聚合和協調優(you) 化，以作為(wei) 一個(ge) 特殊電廠參與(yu) 電力市場和電網運行的電源協調管理係統。虛擬電廠並不是真實存在的電廠，而是一種智能電網技術，應用分布式電力管理係統參與(yu) 電網運行調度，實現“源-荷-網”聚合優(you) 化。

虛擬電廠是什麽(me) ：結構——可調節性是資源層的核心

資源層的調節能力和質量決(jue) 定虛擬電廠完成調度指令的能力，工商業(ye) 儲(chu) 能作為(wei) 調節資源之一，是虛擬電廠大發展的重要前提條件。

源：目前接入資源以分布式光伏為(wei) 代表，自身不具備調節能力，可和工商業(ye) 負荷視為(wei) 整體(ti) ，構成一個(ge) 可調節負荷。

荷：可調節負荷各有自身能力限製，工業(ye) 負荷往往受生產(chan) 計劃強製約，且響應速度慢；空調負荷在時間維度不可平移，基本沒有填穀能力，且受用戶體(ti) 驗和天氣等因素限製，可調節範圍有限；充電樁作為(wei) 直接麵向C端的負荷，其調節能力不可預測性較強。

儲(chu) ：可調節能力、響應速度和可靠性都較好的調節資源，同時具備削峰和填穀能力，虛擬電廠進行高頻次大幅度響應的資源。

為(wei) 什麽(me) 需要虛擬電廠

為(wei) 什麽(me) 需要虛擬電廠：風光快速增加帶來的填穀需求

風光裝機快速增長，加劇電力係統不可控性。截至2023H1，我國風電裝機389.21GW，太陽能裝機470.67GW，風光合計占總裝機的31.76%。其中，2023年H1我國風電新增裝機22.99GW，對比22年同期新增12.94GW，同比+77.67% ；太陽能新增裝機78.42GW，對比22年同期新增30.88GW，同比+153.95%，風、光均加速增長。新能源出力主要受來風、來光影響，人為(wei) 幹預作用小。因此，當新能源出力與(yu) 負荷用電特性不吻合時，便存在新能源電力消納問題，處理不當會(hui) 引發電力係統安全事故，且造成投資的浪費。

光伏建設速度遠超風電，分布式光伏成為(wei) 主力。2022年我國光伏裝機超過風電，其中分布式功不可沒。2022年分 布式光伏新增裝機51.11GW，占當年全部光伏新增的58.48%；截至23H1，分布累計裝機達198.23GW。分布式建設、選址簡單，項目周期短，裝機提升快。由於(yu) 其出力時間高度集中，受電網調度管控程度相對低，消納問題正在顯現，山東(dong) 、河南等分布式裝機大省已出台分布式配儲(chu) 文件。

“鴨子曲線”變“峽穀曲線”，光伏增加帶來填穀需求。“鴨子曲線”由美國加州電網運營商CAISO提出，即在光伏出力高峰的中午，淨負荷曲線下降，隨後在晚上光伏發電量下降時淨負荷急劇上升。隨著光伏裝機增加，CAISO的淨負荷曲線出現了向“峽穀曲線”的轉變，即中午淨需求更低，跌至零值甚至負值；傍晚負荷增加更加陡峭，其他電源需快速爬坡出力以適應負荷的急劇攀升。

（圖片來自於(yu) 華福證券虛擬電廠專(zhuan) 題報告）

國內(nei) 以山東(dong) 為(wei) 代表的部分省份同樣有明顯的填穀需求。山東(dong) 裝機結構與(yu) CAISO相似，截至22年底，光伏裝機占比達到 22.5%。在2023年五一假期期間，山東(dong) 省內(nei) 用電負荷下降約15%，引發連續負電價(jia) 現象。值得注意的是，4月29日-5月1日現貨價(jia) 格曲線形狀類似鴨子曲線，期間10時-15時負電價(jia) 出現尤為(wei) 頻繁，而該時段為(wei) 光伏發電高峰。結合此前山東(dong) 將中午時段劃分為(wei) 電價(jia) 深穀時段，新能源裝機增加改變了原有的負荷曲線，使得新能源集中大發時段，電網淨負荷出現了一個(ge) 深穀，需要對負荷進行時間上的轉移（填穀）以平滑變化、促進新能源消納。

為(wei) 什麽(me) 需要虛擬電廠：充電樁等新型負荷使得負荷側(ce) 複雜程度提升

充電樁保有量隨新能源汽車快速提升，改變配電網形態。截至2023H1，我國公共充電樁保有量為(wei) 214.86萬(wan) 台，同比+40.63%。2023H1，新能源汽車銷量同比+44.13%，保持快速增長，可以預見未來隨新能源汽車銷量繼續快速提升，充電樁保有量將持續增加。充電樁的大量增加將對配電網產(chan) 生衝(chong) 擊，相比於(yu) 常規交流充電樁，快充直流樁由於(yu) 功率更大、充電時間更短，產(chan) 生衝(chong) 擊更大。

充電樁加劇居民生活用電負荷峰值提升。充電樁對配電網的影響主要包括：（1）充電樁用電高峰同樣是居民原有用電高峰，會(hui) 導致原有負荷峰值繼續提升，產(chan) 生時間短、量級高的尖峰負荷；（2）按尖峰負荷配置變壓器容量，導致其餘(yu) 時間資源閑置；（3）充電負荷波動帶來網絡損耗等。

因此，充電樁的發展導致了削峰填穀需求的增加，但同時充電樁和新能源汽車本身是良好的可調節負荷，如能通過虛擬電廠進行聚合和優(you) 化，是降低充電成本和降低電網投資的雙贏之選。

為(wei) 什麽(me) 需要虛擬電廠：需求側(ce) 響應能力力爭(zheng) 達到至大負荷的3%-5%

需求側(ce) 響應能力建設目標明確。十四五前，虛擬電廠停留在個(ge) 別地區、項目試點階段，一是新能源裝機占比不高，電力係統對靈活 性資源需求不強；二是缺乏量化目標。 2022年，《“十四五”現代能源體(ti) 係規劃 》提出，力爭(zheng) 到2025年，電力需求側(ce) 響應 能力達到至大負荷的 3%～5%，其中華東(dong) 、華中、南方等地區達到至大負荷的5%左右。

虛擬電廠政策密集發布，成為(wei) 新型電力係統建設的重要一環，政策力度有望持續加大。7月11日，深化改革委員會(hui) 第二次會(hui) 議召開，審議通過了《關(guan) 於(yu) 深化電力體(ti) 製改革 加快構建新型電力係統的指導意見》。會(hui) 議強調，要健全適應新型電力係統的體(ti) 製機製，推動加強電力技術創新、市場機製創新、 商業(ye) 模式創新。虛擬電廠作為(wei) 促進新能源消 納的重要環節和電力商業(ye) 模式創新的重要形式，後續政策支持力度有望持續加大。

虛擬電廠如何創造收益

虛擬電廠如何創造收益：需求側(ce) 響應

虛擬電廠的三個(ge) 收益來源：需求側(ce) 響應、輔助服務市場、電力現貨市場 。當前我國虛擬電廠處於(yu) 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度機構牽頭組織，發出邀約信號，虛擬電廠組織資源進行響應，並獲得容量/電量補貼。我國多個(ge) 省份出台了需求響應細則，其中以江蘇、上海、廣東(dong) 等省市開展得較好。需求側(ce) 響應補貼單價(jia) 高但頻率低，市場化程度低。需求響應以削峰為(wei) 主，主要發生在迎峰度夏期間，主要目的在於(yu) 保供。以廣東(dong) 省為(wei) 例，2022年全年開展9次日前邀約型市場化需求響應（均發生在7月和8月）；至大削峰負荷277萬(wan) 千瓦，至大響應申報量609萬(wan) 千瓦；有效響應調用收益1.63億(yi) 元。可以看到，雖然補至至高達到5元/千瓦時（可中斷負荷），但需求響應並非常態化進行，發生頻率較低，有很強的計劃色彩。因此隨著我國電力市場體(ti) 製建設逐漸完善，虛擬電廠也正從(cong) 邀約型階段向市場型階段過渡。

虛擬電廠如何創造收益：輔助服務市場

新型電力係統持續催生對輔助服務的需求。傳(chuan) 統電源（火電、水電等）具備一定的調節能力，而新能源存在出力波動、無功缺失等特性，導致高比例新能源裝機電力係統對電力輔助服務的需求提升。根據國家能源局數據，2019H1我國輔助服務費用占總電費比例為(wei) 1.47%；根據中國能源報，這一比例在近兩(liang) 年上升至2.5%；根據國際經驗，輔助服務費用一般占社會(hui) 總電費的3%以上，隨著新能源大規模接入還將不斷增加。因此，預計輔助服務市場規模將以高於(yu) 用電量增速的速度增長。

虛擬電廠主要發揮調峰、調頻作用。2021年12月，國家能源局修訂發布《電力輔助服務管理辦法》，確指出電力用戶可通過委托虛擬電廠代理的形式參與(yu) 電力輔助服務市場，此後多地在電力輔助服務細則中對虛擬電廠/負荷聚合商參與(yu) 輔助服務的條件、補償(chang) 方式予以明確。當前，虛擬電廠主要功能是電能量的時間轉移，對應調峰服務；未來隨著工商業(ye) 儲(chu) 能滲透率提升，虛擬電廠有望在調頻服務取得更大突破。從(cong) 2023H1全國輔助服務運行數據看，調峰、調頻是輔助服 務費用的主體(ti) ，費用合計占比達到80%。

虛擬電廠市場規模測算

虛擬電廠市場空間測算：預計到2025年投資規模為(wei) 330-550億(yi) 元

從(cong) 投資端看虛擬電廠規模：計算邏輯：假設需求側(ce) 響應投資和虛擬電廠投資等效，投資規模=全社會(hui) 至大用電負荷*需求側(ce) 響應能力占比*需求側(ce) 響應能力單位投資。（1）根據中電聯預測，到2025年全社會(hui) 至大用電負荷為(wei) 16.3億(yi) 千瓦；（2）根據《“十四五”現代能源體(ti) 係規劃》，力爭(zheng) 到 2025 年，電力需求側(ce) 響應能力達到至大負荷的 3%～5%，假設保守情況下2025年需求側(ce) 響應能力達到至大負荷的3%，樂(le) 觀情況下達到至大負荷的5%；（3）根據國家電網測算，如果通過火電廠滿足5%的峰值負荷需要投資4000億(yi) 元，而通過虛擬電廠實現這一目標僅(jin) 需投資500億(yi) -600億(yi) 元。假設滿足5%的峰值負荷需要虛擬電廠投資550億(yi) 元，倒算得到需求側(ce) 響應單位投資為(wei) 675元/千瓦。測算得到，到2025年，保守情況下虛擬電廠/需求側(ce) 響應總投資額為(wei) 330億(yi) 元，樂(le) 觀情況下總投資額為(wei) 550億(yi) 元。

虛擬電廠市場空間測算：預計2025年運營規模在百億(yi) 元級別

從(cong) 運營端看虛擬電廠規模： 電力現貨市場下：（1）根據中電聯預測，到2025年全社會(hui) 用電量為(wei) 9.5億(yi) 千瓦時；（2）假設現貨交易電量占全社會(hui) 用電量的10%；（3）現貨市場並非時時存在價(jia) 差，假設虛擬電廠單日可進行4小時電量的套利（參考工商業(ye) 2h儲(chu) 能係統兩(liang) 充兩(liang) 放 策略），參考近期代理購電峰穀價(jia) 差，假設平均峰穀價(jia) 差為(wei) 0.7元/千瓦時；（4）假設虛擬電廠套利電量占現貨市場可套利電量的20%；（5）假設虛擬電廠運營商分成比例取20%-80%。 測算得到，通過電力現貨市場獲利模式下，當虛擬電廠運營商分成比例為(wei) 50%時，虛擬電廠2025年運營市場規模為(wei) 111 億(yi) 元。輔助服務和電力現貨兩(liang) 種獲利途徑存在部分重合關(guan) 係，電力現貨基本對至大的輔助服務品種——調峰服務形成替代。無論通過哪種途徑獲得收益，我們(men) 測算當運營商分成比例為(wei) 50%時，2025年虛擬電廠運營市場規模均在百億(yi) 元級別。

公司分析

安科瑞：提供能耗管控解決(jue) 方案，微電網產(chan) 品持續迭代升級

深耕用電業(ye) 務，微電網解決(jue) 方案供應商。公司成立於(yu) 2003年，早年定位用電自動化領域，從(cong) 事用戶端智能電力儀(yi) 表的研發、生產(chan) 與(yu) 銷售，主要產(chan) 品為(wei) 電力監控儀(yi) 表、電能管理儀(yi) 表、電氣安全儀(yi) 表及與(yu) 之配套使用的電力傳(chuan) 感器。2016 年公司開始向綜合服務商轉型，目前定位為(wei) 為(wei) 企業(ye) 微電網能效管理和用能安全提供解決(jue) 方案的高新技術企業(ye) 和軟件企業(ye) ，主要產(chan) 品包括企業(ye) 微電網產(chan) 品和係統、電量傳(chuan) 感器等，形成了從(cong) 雲(yun) 平台到傳(chuan) 感器的完整產(chan) 品生態體(ti) 係，累計為(wei) 1.4萬(wan) 餘(yu) 企業(ye) 配套係統解決(jue) 方案。

EMS產(chan) 品實現平台化，向源網荷儲(chu) 充一體(ti) 化進發。公司EMS產(chan) 品迭代到2.0版本，未來EMS3.0將在EMS2.0基礎上並入光儲(chu) 充平台，實現源網荷儲(chu) 充一體(ti) 化柔性控製。目前，EMS 3.0已完成產(chan) 品研發架構，功能正在逐步完善。

——以上內(nei) 容節選自華福證券虛擬電廠專(zhuan) 題報告：虛擬電廠蓄勢待發，源網荷儲(chu) 聯動是新型電力係統必然選擇。

安科瑞智慧能源管理平台助力虛擬電廠快速發展

安科瑞智慧能源管理平台

AcrelEMS 智慧能源管理平台是針對企業(ye) 微電網的能效管理平台，對企業(ye) 微電網分布式電源、市政電源、儲(chu) 能係統、充電設施以及各類交直流負荷的運行狀態實時監視、智能預測、動態調配，優(you) 化策略，診斷告警，可調度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(ye) 微電網能效管理數字化、安全分析智能化、調整控製動態化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chu) 充資源之間的靈活互動與(yu) 經濟運行，為(wei) 用戶降低能源成本，提高微電網運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平台可以接受虛擬電廠的調度指令和需求響應，是虛擬電廠平台的企業(ye) 級子係統。

 圖1  AcrelEMS 智慧能源管理平台主界麵

平台結構

係統覆蓋企業(ye) 微電網“源-網-荷-儲(chu) -充”各環節，通過智能網關(guan) 采集測控裝置、光伏、儲(chu) 能、充電樁、

常規負荷數據，根據負荷變化和電網調度進行優(you) 化控製，促進新能源消納的同時降低對電網的至大需量，使之運行安全。

圖2  AcrelEMS 智慧能源管理平台結構

平台功能

1.能源數字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁以及其它負荷數據，快速了解能源運行情況。

2.優(you) 化控製

直觀顯示能源生產(chan) 及流向，包括市電、光伏、儲(chu) 能充電及消耗過程，通過優(you) 化控製儲(chu) 能和可控負載提升新能源消納，削峰填穀，平滑係統出力，並顯示優(you) 化前和優(you) 化後能源曲線對比等。

3.智能預測

結合氣象數據，曆史數據對光伏、風力發電功率和負荷功率進行預測，並與(yu) 實際功率進行對比分析，通過儲(chu) 能係統和負荷控製實現優(you) 化調度，降低需量和用電成本。

4.能耗分析

采集企業(ye) 電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質消耗量，進行同環比比較，顯示能源流向，能耗對標，並折算標煤或碳排放等。

5.有序充電

係統支持接入交直流充電樁，並根據企業(ye) 負荷和變壓器容量，並和變壓器負荷率進行聯動控製，引導用戶有序充電，保障企業(ye) 微電網運行安全。

6.運維巡檢

係統支持任務管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，並通過北鬥定位跟蹤運維人員軌跡，實現運維流程閉環管理。

設備選型

除了智慧能源管理平台外，還具備現場傳(chuan) 感器、智能網關(guan) 等設備，組成了完整的“雲(yun) -邊-端”能源數字化體(ti) 係，具體(ti) 包括高低壓配電綜合保護和監測產(chan) 品、電能質量在線監測裝置、電能質量治理、照明控製、充電樁、電氣消防類解決(jue) 方案等，可以為(wei) 虛擬電廠企業(ye) 級的能源管理係統提供一站式服務能力。

    安科瑞係統解決(jue) 方案還包含電力運維雲(yun) 平台、能源綜合計費管理平台、環保用電監管雲(yun) 平台、充電樁運營管理雲(yun) 平台、智慧消防雲(yun) 平台、電力監控係統、微電網能量管理係統、智能照明控製係統、電能質量治理係統、電氣消防係統、隔離電源絕緣監測係統等係統解決(jue) 方案，覆蓋企業(ye) 微電網各個(ge) 環節，打造準確感知、邊緣智能、智慧運行的企業(ye) 微電網智慧能源管理係統。

作者簡介

簡婷，女，开云体育手机下载教程，主要從(cong) 事企業(ye) 微電網智慧能源管理係統的研發與(yu) 應用。