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虛擬電廠交易運營平臺項目可行性研究報告-思瀚產(chǎn)業(yè)研究院
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-05-11

1、項目概況

虛擬電廠（VPP）利用先進信息通信技術(shù)、調(diào)控技術(shù)、儲能技術(shù)等，在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)上對分布式發(fā)電、分布式儲能、可控負荷等不同類型的分布式資源進行整合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，為電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)，以提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

虛擬電廠是目前得到廣泛認可的安全高效、充滿活力的能源聚合手段，是目前公認最具發(fā)展前景的一種能源聚合商。虛擬電廠與電力市場結(jié)合目前被認為是解決需求側(cè)響應(yīng)的最有效的方法。虛擬電廠可以有效利用分布式能源，實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰平谷、穩(wěn)定供電的需求。我國電力供應(yīng)緊張、東西部電力資源供需不平衡，使得虛擬電廠在我國具有巨大市場潛力。以虛擬電廠為代表的需求側(cè)響應(yīng)業(yè)務(wù)作也將成為我國能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃中新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容。

本項目以恒實科技 H-iTMG 技術(shù)中臺為技術(shù)支撐底座和技術(shù)研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)虛擬電廠弱業(yè)務(wù)構(gòu)件集和強業(yè)務(wù)構(gòu)件集，構(gòu)成虛擬電廠運營功能體系，搭建各類基于云架構(gòu)的 VPP 企業(yè)級運營管理系統(tǒng)，適應(yīng)不同市場環(huán)境下開展的 VPP 業(yè)務(wù)需求，是公司開展綜合能源服務(wù)、拓展虛擬電廠生態(tài)圈的重要應(yīng)用平臺。

本項目作為公司核心競爭力的體現(xiàn)，是公司未來發(fā)展的重點方向，能夠提升公司既有產(chǎn)品功能和市場競爭力，進一步推進公司綜合能源戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的穩(wěn)步實施。

2、項目的必要性

（1）本項目是適應(yīng)我國“雙碳”戰(zhàn)略發(fā)展的需要

全球氣候變化問題的嚴峻性和緊迫性已在世界各國達成共識，各國在 2015年達成了應(yīng)對氣候變化的《巴黎協(xié)定》，并且制定各國的碳中和目標(biāo)。2020 年 9月，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上闡明，應(yīng)對氣候變化《巴黎協(xié)定》代表了全球綠色低碳轉(zhuǎn)型的大方向，是保護地球家園需要采取的最低限度行動，各國必須邁出決定性步伐。同時宣布，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現(xiàn)碳中和。習(xí)近平總書記提出我國碳達峰、碳中和目標(biāo)，并在多次重要講話中提出明確要求，強調(diào)要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，“要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，深化電力體制改革，加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。

新型電力系統(tǒng)以清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好和開放互動為主要特質(zhì)，本項目將是實現(xiàn)靈活高效、智能友好和開放互動的重要支撐之一。

（2）本項目是適應(yīng)“綜合能源公司”轉(zhuǎn)型升級的需要

新型電力系統(tǒng)的建設(shè)離不開電力市場改革的深化推進，通過電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、需求側(cè)、儲能側(cè)等方方面面來推動電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力提升，適應(yīng)大規(guī)模新能源并網(wǎng)后的要求。自 2019 年下半年開始國網(wǎng)冀北公司、江蘇公司、山東公司等電網(wǎng)企業(yè)在政府的支持下啟動了電力市場虛擬電廠市場化交易試點工作，探索通過市場化交易的手段解決新能源消納問題的方法，取得了令人矚目的成果。

在這個產(chǎn)業(yè)背景下，大量以售電公司、增量配網(wǎng)運營公司、各種類型的儲能公司為代表的“綜合能源公司”紛紛轉(zhuǎn)型為“虛擬電廠運營”公司加入到虛擬電廠交易市場中。由于虛擬電廠運行和交易具有較高的專業(yè)技術(shù)門檻，所以近幾年“綜合能源公司”對于專業(yè)的虛擬電廠交易運營 IT 系統(tǒng)的需求顯著增長。

（3）本項目是適應(yīng)公司綜合能源產(chǎn)業(yè)布局的需要

為響應(yīng)公司未來重要業(yè)務(wù)戰(zhàn)略布局，公司自 2019 年下半年開始陸續(xù)在冀北和湖南開展了虛擬電廠業(yè)務(wù)，目前急需研發(fā)適應(yīng)公司業(yè)務(wù)發(fā)展的虛擬電廠交易運營平臺，構(gòu)建虛擬電廠生態(tài)圈。

3、項目的可行性

（1）虛擬電廠裝機容量增長迅速

為緩解能源危機、保護生態(tài)環(huán)境，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等分布式發(fā)電受到全球多個國家的關(guān)注。但分布式發(fā)電存在發(fā)電間歇性、地域分布范圍廣、數(shù)量多、分布不均等問題，并入電網(wǎng)成本較高且管理難度較大，造成部分電力無法消納。以我國為例，我國西部地區(qū)分布式發(fā)電裝機規(guī)模大，但電力消耗集中在東部地區(qū)，分布式發(fā)電必須實現(xiàn)低成本并網(wǎng)，虛擬電廠可以為其提供解決方案。

北美和歐洲較早開展虛擬電廠的研究與應(yīng)用，調(diào)研機構(gòu) Navigant Research公司在 2019 年就預(yù)計，全球虛擬發(fā)電廠（VPP）的年度市場收入約為 1.477 億美元，以目前到 2028 年的復(fù)合年增長率（CAGR）為 48.6%計算，2028 年全球市場收入將迅速增長到 62 億美元。該公司還預(yù)測，全球虛擬發(fā)電廠（VPP）的裝機容量將在 2028 年增加到 34465.7MW。我國光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機規(guī)模迅速擴大，對虛擬電廠的關(guān)注度不斷提高，相關(guān)建設(shè)項目不斷增多。2019 年 9 月，國網(wǎng)冀北公司啟動虛擬電廠市場化交易項目，到 2021 年社會企業(yè)參與虛擬電廠市場化交易負荷達到 500MW。根據(jù)國家能源局公布數(shù)據(jù)顯示，截至 2021 年底，全國風(fēng)電累計裝機 3.28 億千瓦，太陽能發(fā)電累計裝機 3.07 億千瓦。我國分布式發(fā)電裝機容量大，為虛擬電廠行業(yè)提供廣闊發(fā)展空間。

（2）公司已積累了虛擬電廠技術(shù)及運營領(lǐng)域?qū)I(yè)人才

公司是第一批支撐國家電網(wǎng)公司推動虛擬電廠建設(shè)的企業(yè)之一，先后參與了國網(wǎng)冀北公司和國網(wǎng)湖南公司虛擬電廠交易平臺建設(shè)，其中因為參與國網(wǎng)冀北公司虛擬電廠項目建設(shè)獲得由中國電機工程學(xué)會和中國電力科學(xué)技術(shù)獎勵工作辦公室授予的“2021 年度中國電力科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎”。經(jīng)過這些項目的錘煉，公司內(nèi)部形成了一支業(yè)務(wù)精神、經(jīng)驗豐富的技術(shù)隊伍。

公司參與冀北公司虛擬電廠項目的同時，還作為能源聚合商運營虛擬電廠參與冀北輔助服務(wù)市場交易。通過上述運營鍛煉，公司培養(yǎng)出來了一支懂交易、懂技術(shù)和懂管理的虛擬電廠運營隊伍。另外，公司在能源行業(yè)深耕 20 余年，積累了一支集結(jié)了能源領(lǐng)域、通信領(lǐng)域和信息化領(lǐng)域高水平專家的隊伍，是項目成功的堅強保障。

（3）公司與科研院校建立了廣泛的合作關(guān)系

為提升公司在產(chǎn)品研發(fā)中的技術(shù)攻關(guān)能力，公司先后與中國電力科學(xué)研究院有限公司、南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司、華北電力大學(xué)等科研院所和大專院校建立了緊密的合作關(guān)系。

（4）公司已有相關(guān)核心技術(shù)能夠?qū)ζ脚_研發(fā)提供支撐

公司長期以來在能源、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的技術(shù)積累能夠為本項目研發(fā)提供強有力的支撐，相關(guān)核心技術(shù)如下：

4、項目建設(shè)方案

（1）總體架構(gòu)方案

虛擬電廠交易運營平臺秉承“橫向開發(fā)縱向貫通”的設(shè)計理念，按照“資源接入、聚合運營、市場交易、協(xié)同調(diào)度、出清結(jié)算”業(yè)務(wù)鏈條，構(gòu)建資源聚合協(xié)同管控功能體系。該平臺可以：①實現(xiàn)聚合資源規(guī)范化接入管控；②實現(xiàn)聚合商客戶注冊認證、簽約、資源聚合的全過程閉環(huán)管理；③打通市場參與的業(yè)務(wù)鏈條和系統(tǒng)接口，安全合規(guī)參與電力市場；④與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)貫通，接收下發(fā)電網(wǎng)調(diào)度指令，實現(xiàn)資源協(xié)同控制；⑤按照參與不同市場的規(guī)則進行出清結(jié)算并依規(guī)公示。虛擬電廠交易運營平臺總體架構(gòu)如下圖所示：

（2）建設(shè)內(nèi)容

①虛擬電廠數(shù)據(jù)監(jiān)控構(gòu)件集

基于恒實科技物聯(lián)網(wǎng)可視化實時監(jiān)控技術(shù)平臺（H-ARIoT）開發(fā)虛擬電廠實時數(shù)據(jù)監(jiān)控構(gòu)件集。在云端開發(fā)“大數(shù)據(jù)存儲”、“規(guī)則引擎”、“消息中心/告警中心”等控件子集；在邊緣網(wǎng)關(guān)層開發(fā)“設(shè)備接入管理”、“本地消息中心”、“本地規(guī)則引擎”、“邊緣計算管理”等控件子集；在終端設(shè)備側(cè)研發(fā)虛擬電廠數(shù)據(jù)采集終端接口控件、規(guī)約轉(zhuǎn)換、指令交換等控件，具體架構(gòu)如下：

虛擬電廠數(shù)據(jù)監(jiān)控構(gòu)件集能夠支撐物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)建模、實施存貯、分析展示、告警處理，智能遠程計量、分析與控制以及歷史數(shù)據(jù)管理。

②虛擬電廠綜合能源運營管理構(gòu)件集

虛擬電廠綜合能源管理構(gòu)件集面向聚合資源的綜合能源優(yōu)化調(diào)度，開發(fā)如下核心算法：

A、虛擬機組模型識別算法：基于大數(shù)據(jù) AI 算法自動識別實時自動修正虛擬機組模型；

B、多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度算法：基于交易收益最大化優(yōu)化調(diào)度算法、基于最低能耗優(yōu)化調(diào)度算法、基于最低排放量優(yōu)化調(diào)度算法、基于 AI 算法的時序調(diào)度優(yōu)化模型；

C、調(diào)度指令優(yōu)化分解算法：最小出力優(yōu)化調(diào)度算法、最大收益優(yōu)化調(diào)度算法、用能安全目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度算法；

D、虛擬電廠安全優(yōu)化調(diào)度功能：考慮運行安全的電廠優(yōu)化調(diào)度功能（手動/自動）；

E、虛擬電廠運行檢修功能：實現(xiàn)虛擬電廠遠程運維和設(shè)備全生命周期運行管理功能。

③虛擬電廠市場化交易構(gòu)件集

虛擬電廠市場化交易構(gòu)件集為虛擬電廠參加輔助服務(wù)市場提供交易決策支持。核心功能如下：

A、交易規(guī)則庫：開發(fā)交易規(guī)則庫，適應(yīng)復(fù)雜多變的交易規(guī)則；

B、交易算法庫：開發(fā)交易算法庫，與交易規(guī)則庫系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜多變的交易算法和結(jié)算算法；

C、市場成員管理功能：管理接入資源的市場成員數(shù)據(jù)、量測點數(shù)據(jù)、匹配交易規(guī)則和交易算法；

D、交易管理功能：開發(fā)電力市場接入功能，上報市場數(shù)據(jù)、報價曲線，接受成交結(jié)果，分解發(fā)電曲線，校核交易數(shù)據(jù)。市場預(yù)測、優(yōu)化報價策略；

E、合同管理功能：管理用戶接入合同、交易結(jié)果、執(zhí)行結(jié)果，與電網(wǎng)簽訂的并網(wǎng)合同等；

F、結(jié)算管理功能：日清月結(jié)，合同分解、結(jié)算分賬、出具結(jié)算單；

G、交易評價功能：對交易結(jié)果進行大數(shù)據(jù)分析，為優(yōu)化交易策略提供數(shù)據(jù)支撐。

④虛擬電廠采集終端和邊緣網(wǎng)關(guān)設(shè)備研制和開發(fā)

A、研發(fā)虛擬電廠采集終端

研制技術(shù)先進、接口豐富、安全可靠、支持多種通信協(xié)議和組網(wǎng)方式的虛擬電廠采集物聯(lián)網(wǎng)終端。分為室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用兩個型號。

產(chǎn)品功能特性需要滿足：規(guī)約解析、支持數(shù)據(jù)加密傳輸、支持數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳和本地存貯不少于 30 天、支持傳承軟件升級產(chǎn)品電氣特性需要滿足：工作電壓 DC9V~36V/AC110V~240V，工作溫度-30℃~+75℃，工作濕度≤95%，支持浪涌保護、支持靜電放電保護。

接口和協(xié)議特性需要滿足：支持恒泰云平臺接入、支持主流第三方 IoT 云接入、支持 MQTT、COAP、UDP、HTTP 協(xié)議、支持 PLD、Modbus 和其它自定義協(xié)議，具備透傳功能和斷點續(xù)傳功能、支持 OTA 升級和簡單編程功能。

通信接口及協(xié)議需求：支持 4G/5G，雙 SIM 卡，千兆以太網(wǎng)，2 路 RS485接口，支撐藍牙和 Lora 通信協(xié)議。

操作系統(tǒng)初步選定 Linux，ARM 架構(gòu) CPU研制技術(shù)先進、接口豐富、安全可靠、支持多種通信協(xié)議和組網(wǎng)方式的虛擬電廠采集物聯(lián)網(wǎng)終端。分為室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用兩個型號

B、研發(fā)邊緣網(wǎng)關(guān)設(shè)備

研發(fā)采用高性能 CPU 處理器和國網(wǎng)芯、支持高頻、浮點運算，開放式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，支持二次開發(fā)能力的邊緣網(wǎng)關(guān)設(shè)備。擁有 512MB 大內(nèi)存，內(nèi)置 8GBeMMC，可外置 TF 卡、USB、SATA 硬盤擴展存儲；支持本地化數(shù)據(jù)存儲和處理，配置靈活的接口，支持 5G、4G、NB-IoT、VPN 多種網(wǎng)絡(luò)，超強 WiFi 性能；全工業(yè)化硬件設(shè)計，從處理芯片、通信模塊到電子器件，全部采用高工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)。同樣分為室內(nèi)室外兩種型號，室內(nèi)型號符合 IP30 防護等級，室外需要達到 IP55防護等級。

5、項目實施主體

本項目的實施主體為北京恒泰實達科技股份有限公司。

6、項目投資概算

本項目預(yù)計投資人民幣11,483.10萬元，擬使用募集資金投入10,683.10萬元，具體投資構(gòu)成如下：單位：萬元

7、項目經(jīng)濟效益分析

本項目預(yù)計財務(wù)內(nèi)部收益率（稅后）為 19.97%，稅后靜態(tài)投資回收期為 5.09年（含建設(shè)期），具有良好的經(jīng)濟效益。

8、項目建設(shè)期

本項目建設(shè)周期為三年。

9、項目備案及審批情況

本項目相關(guān)報批事項正在辦理過程中。

此報告為正式可研報告摘取部分，個性化定制請咨詢思瀚產(chǎn)業(yè)研究院。