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虚拟电厂内涵定义相关研究

李德智

中国电力科学研究院

二O二四年五月

中国电力科学研究院有限公司

背景与现状

背景与现状

目录CONTENTS

目录

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存在问题

概念及释义

概念及释义

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2

一、背景与现状

中国电力科学研究院有限公司

1.业务背景

新型电力系统建设运行面临平衡性资源严重不足的挑战。

口装机量方面，截至2023年底，全国风电、光伏装机达到10.5亿千瓦1,已占累计发电装机容量的36.0%。

口发电量方面，截至2023年底，全国清洁能源发电量达2.7万亿千瓦时，占全国总发电量的30.2%,其中风光发电总量达

1.09万亿千瓦时，占总发电量12.4%2。

口传统“源随荷动”的电网运行调节方式受到挑战，灵活性调节资源容量不足，到2025年可再生能源功率调节缺口需求约

装机/亿千瓦单位：亿干瓦

装机/亿千瓦

单位：亿干瓦

2020

2025

2030

2050

波动性可再生能源发电规模

5

10

15

40

传统调节手段

灵活煤电机组

1

2

3

4

天然气发电机组

1

1.5

1.8

2.3

抽水蓄能

0.32

0.68

1.2

1.7

电化学储能

0.03

0.2

2

6.1

合计

2.35

4.38

8

14.1

可再生能源功率调节需求

2.65

5.62

7

25.9

系统调节

为5.62亿干瓦3。

4.5

4

3.5

2.5

2

1.5

0.5

0

2016201720182019202020212022

■水电■风电■太阳能发电

各类可再生能源累计装机规模1

3

1数据来源于中电联历年《中国电力行业年度发展报告》2数据来源：国家统计局3依据《“十四五”现代能源体系规划》等预测

中国电力科学研究院有限公司一、背景与现状

中国电力科学研究院有限公司

1.业务背景

虚拟电厂作为新型电力系统的重要组成部分，对保障电网安全稳定运行、服务新能源并网消纳、促进电力市场健康发展、推进能源绿色低碳转型，意义重大。

保障电网安全稳定运行

在极端天气或发电侧出力不足等场景下，虚拟电厂组织多元用户资源主动参与需求响应市场邀约、调峰辅助服务和现货交易，最大程度支撑电网安全稳定运行和电力可靠供应。

服务新能源并网消纳

虚拟电厂引导需求侧资源主动匹配可再生能源出力曲线，最大限度提升可再生能源消纳能力。

促进电力市场健康发展

虚拟电厂充分发挥规模效应和平台作用，为海量小规模、无法独立参与电力市场的需求侧资源提供参与市场竞争的机会，为电力市场培育新型市场主体。

推进能源绿色低碳转型

虚拟电厂实现对能源供应的智能化控制，提高能源利用效率，减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放，促讲可挂待发屈

4

中国电力科学研究院有限公司一、背景与现状

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2.发展现状——国外虚拟电厂发展现状

美国：聚焦负荷资源聚合调配，推动小规模分布式电源参与电力市场

典型实践—美国Tesla虚拟电厂：2022年Tesla与美国加州公共事业公司PGE合作，向符合条件的Powerwall用户提供2美元/千瓦时的报酬激励，在电网紧

急状况时向电网输送电力，有5万个

Powerwall用户符合补贴条件，累容量

计达到50万千瓦时。

欧洲：以分布式电源、储能资源为主，主要针对实

现分布式电源可靠并网和电力市场运营

典型实践—德国NextKraftwerke欧洲最大虚拟电

厂：聚合资源包括沼气电厂、热电联产厂、水电、

光伏、电池储能、电动汽车、工业负荷等。截至

2022年底，聚合规模约为1230万千瓦，聚合单元

超过15000个，通过调控各类分布式电源、用户和

储能系统，参与电力市场交易为电网提供平衡服务。

澳大利亚：以用户侧储能为主，提供频率控制辅助服务

典型实践—澳大利亚能源市场运营商(AEMO):约有7150个签约用

户，规模总计3.1万千瓦，聚合资源以用户侧储能为主，可以参与紧急调频辅助服务市场和电能量市场。2020年2日.南澳申，网发牛孤岛运行

事件，VPP参与紧急频率控制，辅助服务币场收益高达117万澳元以上。5

国家电网STATEGRID

国家电网STATEGRID

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宁夏：试点参与调峰辅助服务

典型实践-宁夏综合能源服务有限公司虚拟电厂：涵盖电采暖、数据基站、材料生产及制造等12个行业，

试点参