虚拟电厂交易运营平台项目可行性研究报告-思瀚产业研究院
思瀚产业研究院    2022-05-11

1、项目概况

虚拟电厂（VPP）利用先进信息通信技术、调控技术、储能技术等，在传统电网物理架构上对分布式发电、分布式储能、可控负荷等不同类型的分布式资源进行整合和协调优化，为电网提供管理和辅助服务，以提高电网运行稳定性。

虚拟电厂是目前得到广泛认可的安全高效、充满活力的能源聚合手段，是目前公认最具发展前景的一种能源聚合商。虚拟电厂与电力市场结合目前被认为是解决需求侧响应的最有效的方法。虚拟电厂可以有效利用分布式能源，实现电力系统削峰平谷、稳定供电的需求。我国电力供应紧张、东西部电力资源供需不平衡，使得虚拟电厂在我国具有巨大市场潜力。以虚拟电厂为代表的需求侧响应业务作也将成为我国能源发展“十四五”规划中新型电力系统建设的重要内容。

本项目以恒实科技 H-iTMG 技术中台为技术支撑底座和技术研发标准，开发虚拟电厂弱业务构件集和强业务构件集，构成虚拟电厂运营功能体系，搭建各类基于云架构的 VPP 企业级运营管理系统，适应不同市场环境下开展的 VPP 业务需求，是公司开展综合能源服务、拓展虚拟电厂生态圈的重要应用平台。

本项目作为公司核心竞争力的体现，是公司未来发展的重点方向，能够提升公司既有产品功能和市场竞争力，进一步推进公司综合能源战略发展规划的稳步实施。

2、项目的必要性

（1）本项目是适应我国“双碳”战略发展的需要

全球气候变化问题的严峻性和紧迫性已在世界各国达成共识，各国在 2015年达成了应对气候变化的《巴黎协定》，并且制定各国的碳中和目标。2020 年 9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上阐明，应对气候变化《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向，是保护地球家园需要采取的最低限度行动，各国必须迈出决定性步伐。同时宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。习近平总书记提出我国碳达峰、碳中和目标，并在多次重要讲话中提出明确要求，强调要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，“要构建清洁低碳安全高效的能源体系，深化电力体制改革，加快构建以新能源为主体的新型电力系统”。

新型电力系统以清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好和开放互动为主要特质，本项目将是实现灵活高效、智能友好和开放互动的重要支撑之一。

（2）本项目是适应“综合能源公司”转型升级的需要

新型电力系统的建设离不开电力市场改革的深化推进，通过电源侧、电网侧、需求侧、储能侧等方方面面来推动电力系统的灵活调节能力提升，适应大规模新能源并网后的要求。自 2019 年下半年开始国网冀北公司、江苏公司、山东公司等电网企业在政府的支持下启动了电力市场虚拟电厂市场化交易试点工作，探索通过市场化交易的手段解决新能源消纳问题的方法，取得了令人瞩目的成果。

在这个产业背景下，大量以售电公司、增量配网运营公司、各种类型的储能公司为代表的“综合能源公司”纷纷转型为“虚拟电厂运营”公司加入到虚拟电厂交易市场中。由于虚拟电厂运行和交易具有较高的专业技术门槛，所以近几年“综合能源公司”对于专业的虚拟电厂交易运营 IT 系统的需求显著增长。

（3）本项目是适应公司综合能源产业布局的需要

为响应公司未来重要业务战略布局，公司自 2019 年下半年开始陆续在冀北和湖南开展了虚拟电厂业务，目前急需研发适应公司业务发展的虚拟电厂交易运营平台，构建虚拟电厂生态圈。

3、项目的可行性

（1）虚拟电厂装机容量增长迅速

为缓解能源危机、保护生态环境，光伏发电、风力发电等分布式发电受到全球多个国家的关注。但分布式发电存在发电间歇性、地域分布范围广、数量多、分布不均等问题，并入电网成本较高且管理难度较大，造成部分电力无法消纳。以我国为例，我国西部地区分布式发电装机规模大，但电力消耗集中在东部地区，分布式发电必须实现低成本并网，虚拟电厂可以为其提供解决方案。

北美和欧洲较早开展虚拟电厂的研究与应用，调研机构 Navigant Research公司在 2019 年就预计，全球虚拟发电厂（VPP）的年度市场收入约为 1.477 亿美元，以目前到 2028 年的复合年增长率（CAGR）为 48.6%计算，2028 年全球市场收入将迅速增长到 62 亿美元。该公司还预测，全球虚拟发电厂（VPP）的装机容量将在 2028 年增加到 34465.7MW。我国光伏发电、风力发电装机规模迅速扩大，对虚拟电厂的关注度不断提高，相关建设项目不断增多。2019 年 9 月，国网冀北公司启动虚拟电厂市场化交易项目，到 2021 年社会企业参与虚拟电厂市场化交易负荷达到 500MW。根据国家能源局公布数据显示，截至 2021 年底，全国风电累计装机 3.28 亿千瓦，太阳能发电累计装机 3.07 亿千瓦。我国分布式发电装机容量大，为虚拟电厂行业提供广阔发展空间。

（2）公司已积累了虚拟电厂技术及运营领域专业人才

公司是第一批支撑国家电网公司推动虚拟电厂建设的企业之一，先后参与了国网冀北公司和国网湖南公司虚拟电厂交易平台建设，其中因为参与国网冀北公司虚拟电厂项目建设获得由中国电机工程学会和中国电力科学技术奖励工作办公室授予的“2021 年度中国电力科学技术进步奖二等奖”。经过这些项目的锤炼，公司内部形成了一支业务精神、经验丰富的技术队伍。

公司参与冀北公司虚拟电厂项目的同时，还作为能源聚合商运营虚拟电厂参与冀北辅助服务市场交易。通过上述运营锻炼，公司培养出来了一支懂交易、懂技术和懂管理的虚拟电厂运营队伍。另外，公司在能源行业深耕 20 余年，积累了一支集结了能源领域、通信领域和信息化领域高水平专家的队伍，是项目成功的坚强保障。

（3）公司与科研院校建立了广泛的合作关系

为提升公司在产品研发中的技术攻关能力，公司先后与中国电力科学研究院有限公司、南方电网数字电网研究院有限公司、华北电力大学等科研院所和大专院校建立了紧密的合作关系。

（4）公司已有相关核心技术能够对平台研发提供支撑

公司长期以来在能源、大数据等领域的技术积累能够为本项目研发提供强有力的支撑，相关核心技术如下：

4、项目建设方案

（1）总体架构方案

虚拟电厂交易运营平台秉承“横向开发纵向贯通”的设计理念，按照“资源接入、聚合运营、市场交易、协同调度、出清结算”业务链条，构建资源聚合协同管控功能体系。该平台可以：①实现聚合资源规范化接入管控；②实现聚合商客户注册认证、签约、资源聚合的全过程闭环管理；③打通市场参与的业务链条和系统接口，安全合规参与电力市场；④与电网调度系统贯通，接收下发电网调度指令，实现资源协同控制；⑤按照参与不同市场的规则进行出清结算并依规公示。虚拟电厂交易运营平台总体架构如下图所示：

（2）建设内容

①虚拟电厂数据监控构件集

基于恒实科技物联网可视化实时监控技术平台（H-ARIoT）开发虚拟电厂实时数据监控构件集。在云端开发“大数据存储”、“规则引擎”、“消息中心/告警中心”等控件子集；在边缘网关层开发“设备接入管理”、“本地消息中心”、“本地规则引擎”、“边缘计算管理”等控件子集；在终端设备侧研发虚拟电厂数据采集终端接口控件、规约转换、指令交换等控件，具体架构如下：

虚拟电厂数据监控构件集能够支撑物联网终端数据接入、数据建模、实施存贮、分析展示、告警处理，智能远程计量、分析与控制以及历史数据管理。

②虚拟电厂综合能源运营管理构件集

虚拟电厂综合能源管理构件集面向聚合资源的综合能源优化调度，开发如下核心算法：

A、虚拟机组模型识别算法：基于大数据 AI 算法自动识别实时自动修正虚拟机组模型；

B、多目标优化调度算法：基于交易收益最大化优化调度算法、基于最低能耗优化调度算法、基于最低排放量优化调度算法、基于 AI 算法的时序调度优化模型；

C、调度指令优化分解算法：最小出力优化调度算法、最大收益优化调度算法、用能安全目标优化调度算法；

D、虚拟电厂安全优化调度功能：考虑运行安全的电厂优化调度功能（手动/自动）；

E、虚拟电厂运行检修功能：实现虚拟电厂远程运维和设备全生命周期运行管理功能。

③虚拟电厂市场化交易构件集

虚拟电厂市场化交易构件集为虚拟电厂参加辅助服务市场提供交易决策支持。核心功能如下：

A、交易规则库：开发交易规则库，适应复杂多变的交易规则；

B、交易算法库：开发交易算法库，与交易规则库系统适应复杂多变的交易算法和结算算法；

C、市场成员管理功能：管理接入资源的市场成员数据、量测点数据、匹配交易规则和交易算法；

D、交易管理功能：开发电力市场接入功能，上报市场数据、报价曲线，接受成交结果，分解发电曲线，校核交易数据。市场预测、优化报价策略；

E、合同管理功能：管理用户接入合同、交易结果、执行结果，与电网签订的并网合同等；

F、结算管理功能：日清月结，合同分解、结算分账、出具结算单；

G、交易评价功能：对交易结果进行大数据分析，为优化交易策略提供数据支撑。

④虚拟电厂采集终端和边缘网关设备研制和开发

A、研发虚拟电厂采集终端

研制技术先进、接口丰富、安全可靠、支持多种通信协议和组网方式的虚拟电厂采集物联网终端。分为室内应用和室外应用两个型号。

产品功能特性需要满足：规约解析、支持数据加密传输、支持数据断点续传和本地存贮不少于 30 天、支持传承软件升级产品电气特性需要满足：工作电压 DC9V~36V/AC110V~240V，工作温度-30℃~+75℃，工作湿度≤95%，支持浪涌保护、支持静电放电保护。

接口和协议特性需要满足：支持恒泰云平台接入、支持主流第三方 IoT 云接入、支持 MQTT、COAP、UDP、HTTP 协议、支持 PLD、Modbus 和其它自定义协议，具备透传功能和断点续传功能、支持 OTA 升级和简单编程功能。

通信接口及协议需求：支持 4G/5G，双 SIM 卡，千兆以太网，2 路 RS485接口，支撑蓝牙和 Lora 通信协议。

操作系统初步选定 Linux，ARM 架构 CPU研制技术先进、接口丰富、安全可靠、支持多种通信协议和组网方式的虚拟电厂采集物联网终端。分为室内应用和室外应用两个型号

B、研发边缘网关设备

研发采用高性能 CPU 处理器和国网芯、支持高频、浮点运算，开放式系统架构设计，支持二次开发能力的边缘网关设备。拥有 512MB 大内存，内置 8GBeMMC，可外置 TF 卡、USB、SATA 硬盘扩展存储；支持本地化数据存储和处理，配置灵活的接口，支持 5G、4G、NB-IoT、VPN 多种网络，超强 WiFi 性能；全工业化硬件设计，从处理芯片、通信模块到电子器件，全部采用高工业级标准。同样分为室内室外两种型号，室内型号符合 IP30 防护等级，室外需要达到 IP55防护等级。

5、项目实施主体

本项目的实施主体为北京恒泰实达科技股份有限公司。

6、项目投资概算

本项目预计投资人民币11,483.10万元，拟使用募集资金投入10,683.10万元，具体投资构成如下：单位：万元

7、项目经济效益分析

本项目预计财务内部收益率（税后）为 19.97%，税后静态投资回收期为 5.09年（含建设期），具有良好的经济效益。

8、项目建设期

本项目建设周期为三年。

9、项目备案及审批情况

本项目相关报批事项正在办理过程中。

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