Publication date: 14 Aug 2024
IDC《中国虚拟电厂市场分析，2024》研究报告发布
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北京，2024年8月15日——国际数据公司（IDC）于近日发布了《中国虚拟电厂市场分析，2024》（Doc #CHC52364825 ，2024年6月） 报告，此报告旨在研究在中国电力行业数字化发展及电力改革背景下，虚拟电厂的发展阶段、国家政策导向、数字化技术应用及典型案例分析等。
目前，我国仍处于新型工业化转型升级的关键时期，对能源的需求特别是对电力的需求还有较大的增长空间。但同时也存在一些问题：
• 区域电力发展不平衡不充分的问题突出
• 电力需求随季节波动性大
• 新能源消纳问题突出
新型电力系统推进建设后，发电侧由以前的煤电极高占比向火、水、风、光、核多元发电装机转变，电力市场由以前的集中式配电向分布式配电转变，输电侧由集中式大电网向混合电网形态、区域供电补偿转变，用电侧由被动付费向主动参与充放电转变。由于电力市场化之后，电力现货交易、新能源大量接入、空调负荷激增、电动汽车的爆发式增长导致电网的不稳定性增强，新能源消纳需求日益旺盛。IDC预测，2030年，虚拟电厂作为灵活性资源的组织形式，实际需求将达到至少3亿千瓦。虚拟电厂灵活性负荷资源，将保持至少20%以上的CAGR。
虚拟电厂（Virtual Power Plant）是一种高级能源管理系统，它运用先进的信息通信技术和软件架构，将地理上分布广泛的多种分布式能源资源（DERs）——包括但不限于太阳能光伏、风能、储能系统、可控负荷（如可调节的工业用电、智能家居设备）、电动汽车以及小型发电机等进行聚合与协调优化。其三个主要功能分别为聚合、调度、交易：
1. 聚合：将多个小型的分布式能源资源（DERs）及可调节负载等集中起来，形成一个能够被集中控制和管理的整体，实现对分散资源的有效整合，提高能源利用效率并增强电网的灵活性和稳定性。
2. 调度：据电力系统的需求和分布式能源资源的可用性来规划和调整各个单元的工作状态（例如发电量或用电量），确保供电与需求之间的平衡，并且满足电网运营商对于频率稳定性和峰值负荷管理的要求。
3. 交易：通过参与市场交易，虚拟电厂不仅可以根据市场价格变化灵活地出售多余的电力或购买所需的电力，还可以通过提供辅助服务（如调峰、备用容量等）获得额外收入，从而提高整个系统的经济效益。
从市场角度看，虚拟电厂是供给侧改革和商业模式的创新需要。是在电力市场环境下引入的新的市场主体，促进能源互联网的发展。从电网角度看，提升电网的调控能力，增加负荷侧可调节资源，提高电力资产的使用效率，降低低利用小时数设备投资。从聚合运营商角度看，是价值创造的需要，通过唤醒存量可调资源，参与电力市场和电网协同调控，承担市场运营风险，获取收益。从电力用户角度看，是激活存量电力可调节资源价值的需求，通过参与电网灵活调控，获取额外的增值服务收益。
虚拟电厂的分类：
1. 以内部资源形态组成来分类，虚拟电厂主要分为需求侧资源型（发电企业主导模式，可控负荷以及用户侧储能、DDG等资源为主）、供给侧资源型（电网企业主导模式，PDG、电网侧和发电侧储能等资源为主）、混合资源型（分布式发电、储能和可控负荷等资源共同组成）。
2. 以发展阶段/应用模式来分类，虚拟电厂主要分为合约型（通过专项资金、特定合同、激励政策等引导）、市场型（建立电量现货、辅助服务市场，VPP参与市场获得收益）、自主型（ 虚拟电力系统，将能实现跨空间自主调度）。
与虚拟电厂相关的技术：
从相关技术的优先级上分析，通信技术、大数据、云计算是虚拟电厂解决方案的底层基础技术，需要更强的通用性，满足不同业务场景的需求。人工智能技术主要应用于气象监测、态势感知、可视化、需求响应调度、功率自平衡、新能源多时间尺度优化、多需求侧调度等场景。总结虚拟电厂相关关键性技术如下：
1. 协调控制：加强储能､电源､可控和之间配合，实现满足系统高质量要求的电能输出，并提高发电经济性，包括集中､集中-分散、完全分散控制三类技术。
2. 靶向决策：冬谷期间，为充分点量以保障居民供暖用电；夏峰期间，预先安排需求侧响应资源参与量和预留量。人工智能、大数据等技术可提升其决策精准度和实时性。
3. 资源组合：单休参与分配方案体现公平分摊原则，提高用户认可度和满意度，但结算较复杂；响应容量最多方案选取每个用户最大响应容量档位，影响用户舒适度，但结算较简单。
4. 指令分配：预测电网不同运行场景下多种资源响应的可信容量，自动分解为每种资源的调控指令，建立负荷响应可信容量与调峰指令方案对应关系，自动形成出力调度指令。
5. 智能计量：自动测量和读取用户状态，远程测量实时用户信息，方便用户直观获取自身消费或生产的电能以及相应费用等信息；包括自动计量管理（AMM）和高级计量体系（AMI）等。
6. 通讯技术：主要包括基于互联网协议的服务、虚拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术、区块链、云计算、大数据、物联网、网络与信息安全等。
IDC给技术买家的建议：
- 战略重视：将虚拟电厂纳入产业布局，其作为能源新业态和新模式，电力最终用户在战略上需要重视虚拟电厂，参与规则制定（如行业标准、准入条件、市场模式、盈利模式、竞合限制等），引导虚拟电厂服务新能源和电网发展。
- 加强上下游产业链合作：借鉴北美与欧洲的经验与案例，促进发电企业、大型工商业用户、储能运营商、互联网科技公司加入，推动虚拟电厂的增长，但也要注意防止过度竞争、排他垄断、资本投机等风险。
- 关注IT技术在虚拟电厂领域的应用：展望未来，虚拟电厂下一步的场景化技术研究方向为低时延强互动性的分布式资源动态聚合技术、大量发用侧资源的泛用性协调控制能力、和云边协同的虚拟电厂管控平台开发，这些新技术研发需要全面的IT技术进行辅助。另外，AI/ML、大数据等IT技术在虚拟电厂的精确计量、潮汐计算、泛在交互和优化决策领域都有着巨大的应用空间，虚拟电厂是否有可能实现第三阶段的全面市场化运作，离不开IT技术在各场景下的广泛应用。
IDC中国能源行业研究经理周启珊表示，虚拟电厂的主要商业模式，如通过电网调度主导的辅助服务市场获得收入和通过电网营销主导的需求响应补贴收入，其在电力市场化交易中的份额占比仍然很小。但虚拟电厂的热度一直居高不下的原因是各技术供应商能够看到在发电数字化与电网数字化之外，用电环节的数字化领域，目前为止还未形成大型巨头，想象空间巨大。另一方面，绝大部分的分布式新能源及分布式储能电压等级低，不在省级调度的范围内，且大部分自发自用属于表后并网，也不在电网公司的管理范围内，随着并网政策的开放、市场渠道的多元化与下沉化，形成了快速增长的趋势。虚拟电厂的持续发展，离不开能源互联网基础生态的土壤和商业模式的创新，并非补贴或单一政策可以进行持续激励的。
IDC中国能源行业更多相关研究（已发布）：
• 《IDC Perspective: 中国新型电力系统市场分析，2024》
• 《IDC Market Forecast: 中国电力行业ICT支出，2024-2028》
• 《IDC FutureScape: 全球油气2024年预测——中国启示》
• 《IDC MarketShare: 中国油气行业上游专业软件市场份额，2022》
• 《IDC MarketShare: 中国电力行业大数据解决方案市场份额，2022》
• 《IDC PeerScape: 中国电力行业大数据解决方案最佳案例》
• 《IDC Market Glance: 中国油气行业上游数字化技术供应市场概览，3Q23》
• 《IDC Forecast: 中国油气行业ICT市场预测，2022–2027》
《IDC PeerScape: 中国油气行业人工智能技术应用案例与实践》
• 《IDC FutureScape: 全球油气2023年预测——中国启示》
• 《IDC MarketShare: 中国公共事业IT安全硬件市场份额，2021》
如需进一步咨询或交流，请与IDC中国研究经理周启珊（邮箱：jozhou@idc.com）联系。
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