中國儲能網(wǎng)訊：ChatGpt等大語言模型的出現(xiàn)，帶動(dòng)了對人工智能在各行業(yè)應(yīng)用落地的探索。AI在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用場景廣泛，虛擬電廠是AI在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中的極佳落地場景，結(jié)合AI賦能，虛擬電廠是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)的智能化升級手段，也是聚合海量可調(diào)節(jié)異質(zhì)資源參與電力市場的可靠途徑。
隨著頂層設(shè)計(jì)完善、統(tǒng)一電力市場和市場化電價(jià)交易機(jī)制建立以及運(yùn)營基礎(chǔ)不斷夯實(shí)，虛擬電廠將在AI助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮重要作用，迎來廣闊市場空間。
5月19日，發(fā)改委發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法（征求意見稿）》提出：建立和完善需求側(cè)資源與電力運(yùn)行調(diào)節(jié)的銜接機(jī)制，逐步將需求側(cè)資源以虛擬電廠等方式納入電力平衡，提高電力系統(tǒng)的靈活性。據(jù)說招商證券預(yù)測，2025年我國需求側(cè)響應(yīng)市場規(guī)模約為369億元/年，2030年約為466.5億元/年；作為提升需求側(cè)響應(yīng)智能化的重要方式，虛擬電廠在需求側(cè)響應(yīng)市場有哪些值得關(guān)注的呢？
虛擬電廠與新型電力系統(tǒng)
虛擬電廠（VPP）是一套智慧能源管理系統(tǒng)，可將電網(wǎng)中分布式清潔能源、可控負(fù)荷和儲能系統(tǒng)等資源聚合起來作為一個(gè)“虛擬”的電廠參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易。
虛擬電廠要聯(lián)通源網(wǎng)荷儲多個(gè)環(huán)節(jié)，基于發(fā)電量、用電量、電價(jià)等數(shù)據(jù)信息制定更加經(jīng)濟(jì)、合理的電力分配方案，依據(jù)實(shí)際情況與用電規(guī)律對電力生產(chǎn)進(jìn)行合理安排，同時(shí)對負(fù)荷端進(jìn)行智能控制，AI接入有望在這些環(huán)節(jié)極大提升分析準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度。
通過AI賦能虛擬電廠，涵蓋了AI在電力調(diào)度、電力市場兩個(gè)方向的應(yīng)用場景。虛擬電廠，是AI在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中的極佳落地場景。
圖源：《虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述》鐘永潔等
虛擬電廠與需求側(cè)響應(yīng)
電力市場一方面尖峰負(fù)荷供應(yīng)不足，另一方面棄風(fēng)棄光現(xiàn)象頻發(fā)，兩者矛盾表明我國用電主要問題是尖峰時(shí)段保供難、低谷時(shí)段消納難，通過需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)負(fù)荷用時(shí)實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”尤為重要。
此外，我國用戶側(cè)靈活異質(zhì)資源呈現(xiàn)數(shù)量多、體積小、總量大、種類各異的特點(diǎn)，聚合這些海量可調(diào)節(jié)資源參與電力市場面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)手段主要依賴于市場補(bǔ)貼，未實(shí)現(xiàn)市場化和與電力系統(tǒng)的連續(xù)閉環(huán)響應(yīng)，虛擬電廠依托AI賦能和現(xiàn)代信息通信及控制技術(shù)，可以靈活高效的參與負(fù)荷調(diào)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)的智能化升級手段。
需求側(cè)響應(yīng)市場龐大，每年可產(chǎn)生300+億收入
根據(jù)預(yù)測2025年全國需求側(cè)響應(yīng)規(guī)模7000萬千瓦，2030年8849萬千瓦。參考國家電網(wǎng)數(shù)據(jù)，假設(shè)削峰和填谷容量占比分別為63%、37%，響應(yīng)次數(shù)分別為60次/年、30次/年，響應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，參考江蘇省政策，削峰價(jià)格12元/千瓦，填谷平均價(jià)格6.5元/千瓦，我們測算，2025年我國需求側(cè)響應(yīng)市場規(guī)模約為369億元/年，2030年約為466.5億元/年。
數(shù)源：招商證券
用戶側(cè)靈活資源海量增加，有效聚合問題凸顯
用戶側(cè)靈活資源呈現(xiàn)海量增加趨勢。近年來我國分布式光伏飛速發(fā)展，并網(wǎng)容量保持每年20%以上增長，2012年分布式光伏并網(wǎng)容量2.3GW，2022年并網(wǎng)容量達(dá)157GW。我國電動(dòng)汽車保有量也連年遞增，從2014年22萬輛增長至2022年1310萬輛，復(fù)合年均增長率67%，相應(yīng)的充電樁業(yè)務(wù)也快速增長，根據(jù)國家能源局，2022年充電樁數(shù)量同比增長接近100%。
我國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模從2016年243兆瓦增長至2022年7000兆瓦，復(fù)合年均增長率達(dá)75%，其中用戶側(cè)儲能占比12.9%，約900兆瓦。
數(shù)源：中電聯(lián)電動(dòng)交通與儲能分會(huì)、招商證券
隨著分布式光伏、用戶側(cè)儲能、電動(dòng)汽車充電樁等行業(yè)發(fā)展，我國用戶側(cè)靈活異質(zhì)資源呈現(xiàn)數(shù)量多、體積小、總量大、種類各異等特點(diǎn)，難以直接參與電力系統(tǒng)運(yùn)行。根據(jù)國網(wǎng)冀北電力，2021年我國用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源約為4000萬千瓦，占最大負(fù)荷比例3.6%，預(yù)計(jì)2030年將增長至11000萬千瓦，占最大負(fù)荷8%。喚醒并聚合這些海量用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源參與電力市場，建立低碳、安全和經(jīng)濟(jì)的新型能源電力系統(tǒng)，需要一種能夠協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行控制和市場交易的途徑。
數(shù)源：國網(wǎng)冀北電力
AI+虛擬電廠是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)的智能化升級手段
AI+虛擬電廠實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)更加靈活高效。傳統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)通過電網(wǎng)邀約負(fù)荷用戶參與，主要依賴于補(bǔ)貼，未實(shí)現(xiàn)市場化和與電力系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)。虛擬電廠依托智能計(jì)量技術(shù)、協(xié)調(diào)控制技術(shù)和信息通信技術(shù)，依靠AI賦能，提升
在計(jì)量、協(xié)調(diào)和控制環(huán)節(jié)的響應(yīng)速度，對分布式能源進(jìn)行聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，更加靈活高效實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)。
虛擬電廠削峰填谷成本優(yōu)勢明顯。根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需500-600億元，虛擬電廠參與調(diào)峰成本優(yōu)勢明顯。
數(shù)源：國家電網(wǎng)
政策端不斷助力虛擬電廠建設(shè)
政府層面已經(jīng)意識到虛擬電廠是實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)的重要智能化升級手段，出臺了一系列相關(guān)規(guī)劃和建設(shè)方案。根據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，2021年以來有21省份和直轄市明確提出支持虛擬電廠發(fā)展政策，北京、深圳和天津等地開展虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目，加快推進(jìn)虛擬電廠建設(shè)，多個(gè)省份支持虛擬電廠、儲能等市場主體參與電力市場交易。
虛擬電廠參與調(diào)峰市場經(jīng)濟(jì)效益良好
冀北虛擬電廠2020年11月至2021年4月試運(yùn)行期間，已在線連續(xù)提供調(diào)峰服務(wù)超過3200小時(shí)，累計(jì)增發(fā)新能源電量3412萬千瓦時(shí)，虛擬電廠運(yùn)營商和用戶收益624.2萬元，平均收益0.18元/千瓦時(shí)。
我們測算了2023年虛擬電廠新能源消納業(yè)務(wù)的市場規(guī)模，根據(jù)2022年風(fēng)光發(fā)電量和裝機(jī)增速，得到2023年預(yù)計(jì)發(fā)電量分別為6867億和5033億千瓦時(shí)，假設(shè)棄風(fēng)率3%，棄光率2%，根據(jù)冀北虛擬電廠的新能源消納度電收益 0.18元，得到2023年市場規(guī)模約為68億元。隨著我國能源轉(zhuǎn)型，新能源裝機(jī)占比繼續(xù)提升，未來這一市場規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大。
數(shù)源：招商證券
虛擬電廠聚合分布式光伏資源潛力巨大
國家能源局《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案的通知》提出，到2025年公共機(jī)構(gòu)新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達(dá)到50%，我國分布式光源將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。2020年我國建筑總面積達(dá)700億平方米，南墻和屋頂面積為300億平方米，僅利用10%的面積安裝光伏，按照光伏每平方米發(fā)電功率100W計(jì)，裝機(jī)或可達(dá)到3億千瓦，年發(fā)電量約3800億千瓦時(shí)，上網(wǎng)電價(jià)取1.1元/千瓦時(shí)，則市場規(guī)?？蛇_(dá)4200億元，虛擬電廠在聚合分布式光伏能源方面市場潛力巨大。
數(shù)源：招商證券
我國虛擬電廠處于試點(diǎn)運(yùn)行階段
在政策引導(dǎo)下，各省市紛紛開展虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目，已建成的虛擬電廠最低容量在10萬千瓦級別，最高容量可達(dá)100萬千瓦，每天可消納幾十萬千瓦時(shí)新能源電量。類型主要為需求側(cè)資源型和混合資源型，市場機(jī)制處于邀約型向市場型探索階段，市場化程度不高。對比國外虛擬電廠，其商業(yè)化模式成熟主要得益于電力市場機(jī)制和市場化電價(jià)交易機(jī)制完善，未來我國虛擬電廠發(fā)展也將依賴于此。
未來隨著統(tǒng)一電力市場體系的建成，電力中長期、現(xiàn)貨、輔助服務(wù)市場一體化設(shè)計(jì)、聯(lián)合運(yùn)營實(shí)現(xiàn)，AI賦能虛擬電廠快速整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策各層面數(shù)據(jù)信息，增強(qiáng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制能力，對標(biāo)國外成熟行業(yè)現(xiàn)狀，我國虛擬電廠發(fā)展前景十分可期。
