20230518_招商证券_环保及公用事业行业智慧能源系列专题报告(四):AI助力新型电力系统建设虚拟电厂前景广阔_21页.pdf
|2023 05 18/AI AI AI AI ChatGpt AI AI AI AI AI 11 AI 5 3%221 4.5 33059 4.0 28140 4.0%1m 6m 12m-1.0 1.8 14.6 2.2-1.9 15.7 1 2023-04-12 2+2023-03-28 3 ChatGPT 2023-03-22 S1090520080001-20-1001020May/22 Sep/22 Dec/22 Apr/23(%)环保及公用事业 沪深300AI 2 AI.4 1 AI+.4 2.5.7 1.7 2“”.9 3.10 4 AI+.12 5.13.15 1.15 2.16 3.17.20.20 1.5 2.5 3.7 4.8 5 2014.8 6 2022 1.8 7.8 8.10 9 2025.10 10.11 11.11 12.11 0YCXxOmRpMnMoQsRtOrOqR9PaO7NtRqQtRoNkPpPmRlOnPmO7NnNyRvPnNqPxNnPmM 3 13 2022.11 14.11 15.12 16 5%.12 17.14 28 Next Kraftwerke.15 19 PowerWall.15 20 PowerWall.15 21.16 22.17 23.18 24.19 25.19 1 AI.4 2.5 3.7 4.9 5 2025 2023.10 6.12 7 2023.14 8.14 9.16 10.18 4 AI 1 AI+AI ChatGpt AI 2023 1 6 1 AI 应用方向 具体技术 电力系统 无功电 压控制 电力系统 电压无 功控制 作为 电力系统 自动化 水平中 的一 个重要组 成部分,具有复 杂 性、非线性、模 糊性及控制要 求实时 性强等 特性,因此在有 些方面 用传统 的 数学模型 分析来 描述很 难达 到,人工智 能逐渐 被用来解决 这些难 题。电力调度 人工智能 根据调 度的目 标在 满足网络 运行约 束条件 下制 定出最优 调度方 案,主要 分 为机组组 合优化、机组调度优 化两方 面。在机 组 组合优化 方面主 要目的 是在 满足电力 系统网 络约束 的情 况下,制定 最优的 机组投切方 案,从 而减少 投入 成本,提 高经济 效益。电力市场 在配电侧,人工智 能在配 电 系统监控 中的应 用可以 实现 更加精准 而高效 的数据 收集,在大大节 约人工 成本的基础 上实施 远程抄 表与 自动报表 生成,用 户也可 以 根据这些 数据和 表格进 行准 确的分析 预算,电 网公司根据 用电效 率与用 电成 本等进行 有效的 成本考 核与 管理。在用 电侧,随着智 能 电表的普 及和智 能客服机器人 的应用,广大 用户 已经在享 受着人 工智能 带来 的便利。生产安全 管控 智能生产 安全管 控在人 员安 全方面,结 合人脸 识别、光 学字符识 别等技 术,进行 作 业人员身 份资格 验证、工作信息 自动采 集、自动 巡 视等实现 高效的 作业现 场安 全监管服 务。设备 安全方 面,在电力配 送的过 程中会应用 到大量 的整流 与变 频设备,这 些设备 所产生 的 谐波具有 一定的 危害,而 使 用人工智 能技术 构建设备分布 可视图,智能评 估 设备的运 行状态,自动取 设 备的相关 信息,智 能分析 设 备的使用 周期来 跟踪设备的性 能,帮助 企业明 确 谐波的实 际情况,可以有 效 预警电力 系统中 存在的 风险,极大地 减 少由于 设备运行故 障引起 的电力 系统 故障。运维检修 在线路巡 检时通 过巡检 机器 人、无 人机、直升 机、固定 摄像头等 多种方 式采集 巡检 影像数据,构 建典型缺陷样本 库,通过视 频处理 分析、图像识 别、深度学 习 等技术,打造 巡检缺 陷识别、诊断、检 修一体 化智能服务 体系。AI VPP AI AI AI AI 5 1 2 90 Shimon 2000 2009 Next Kraftwerke VPP 2022 VPP IEC VPP 2 Next Kraftwerke 2 VPP 1990s 1997 年,Shimon 首次提出虚拟电厂(VPP)概念2000-2006 2001 年起,欧洲兴起以中小型分 布式发电为主要目标的VPP 研 究项目2006-至今北美得州:电动汽车型VPP+现 货市场北美加州:聚合商DERP-VPP欧洲:德国Next Kraftwerke-欧洲 电力交易中心EPEX2016 江苏开展全球单次规模最 大需求响应2019-今澳洲:特斯拉墙-澳大 利亚能源市场运营机构AEMO2019 冀北VPP 投运,参与华北 调峰市 场上海:黄浦智能楼宇,参与需求侧 管理2022 山西:发布 虚拟电厂建 设运营 实施管 理方案深圳:建立虚拟电厂管理 平台2022.11IEC 首批VPP 国际 标准 获 批通 过1997 2002 2007 2012 2017 2022 2027 2032 6 VPP VPP VPP VPP VPP VPP+VPP Next Kraftwerke 7 1 2015 6%15 2022 26 2015 6.3 2022 9.8 40%3 wind 3 限电省市 限电措施 江苏省 21 年 8 月份部分地区限电15 天,纺织业、钢铁、水泥 等高耗能 的企业 受影响 广东省 21 年 9 月 16 日起执行每周“开二停 五”的 五级有 序用 电方案,错峰时 间为 7:00 至 23:00 浙江省 22 年 8 月 8 日,启动 C 级1250 万千瓦有序用 电措施,部 分企业“开 3 停 4”四川省 22 年 8 月 14 日,发布限电 令新规定,要求 工业电 力用 户“让电 于民”,停工 停产 6 天 云南省 22 年 9 月 11 日,发布做好 能耗双控 通知,要求加 强重 点行业管 控 山东省 22 年 9 月 18 日,省 发改委 发布有序 用电的 紧急预 警通 知 安徽省 21 年 9 月 22 日,省能源局 下发通知,开始 实施有 序用 电 湖南省 21 年 9 月 22 日,国网湖南 电力下发 预警通 知,严 格控 制电力、电量 陕西 省 21 年 9 月,新建成两高 项目 不得投产,已建 成项目 限产 60%2012 2022 11.6 25.6 8.3%0.6 7.6 27.8%2012 5.6%2022 29.4%1.19,13.8%42%41%41%41%41%39%40%38%8.2%7.7%6.9%5.8%9.5%7.9%7.9%0%10%20%30%40%50%0500001000001500002000002500003000002015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022全社会用电功率 全国发电装机容量 用电占装机功率比值 装机YOY 8 4 2015 16.3%14%2016 22%20%2022 3%2%5%4%5 2014 6 2022 1 wind wind 7 5.6%7.2%8.7%11.3%13.4%16.3%18.7%20.4%24.1%26.5%29.4%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%05000010000015000020000025000030000020122013201420152016201720182019202020212022火电 水电 核电风电 太阳能 风光占比8.0%16.3%22.0%12.0%7.7%4.2%3.5%3.1%3.2%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022弃风率 弃光率1.8%3.5%3.9%5.2%5.3%3.0%2.1%1.4%2.2%1.9%2.7%2.4%4.5%0.00%2.00%4.00%6.00%弃 光率 弃 风率 9 2 2/35/510/0.35/8/4 5/4 2022.06.14 宁夏 宁夏回族 自治区 电力需求响应管 理办法 削 峰 响 应:2 元/kWh 填谷需求:0.35 元/kWh 2022.06.07 山东 关于印发 2022 年全省迎峰度夏有 序用电 方案2022 年全省迎峰度夏有序用电 用户轮 停方案 紧急型:第一档不超过 2 元/kW 月;第二 档 3 元/kW 月;第 三档 4 元/kW月 2022.05.24 福建 2022 年全省电力可中断负荷需 求响应 工作方案的通 知 申 报 价 格上 限=资金来源预算/(电力调 控中心 提供的 年度预计 负荷缺口*缺口 预计持 续时间);用户需求响应补贴 金额=该用户实际响应负 荷*响应时 长*补贴 价格系数*补 贴单价。2022.04.30 重庆 2022 年重庆电网需求响应实施 方案(试行)削 峰 响 应:工业用户:10 元/千瓦/次;电动 汽车充 换电 站、冻库等用户:15 元/千瓦/次 填 谷 响 应:1 元/千瓦/次 2022.04.16 广东 广东省市 场化需 求响应实施细则(试行)日 前 邀 约:3500 元/MWh 虚 拟电厂可 响应容 量下限 0.3MW;可中断负荷:5000 元/MWh 虚拟电厂可响应 容量下 限 0.3MW 2022.04.07 河北 河北省电 力需求 响应市场运营规 则 申 报 响 应负 荷 最小单位为 1kW;响 应 补贴 价 格 最小单位为 0.1 元/kWh 2022.03.30 贵州 贵州省 电力需 求响应实施方案(试行)响应价格:单位为元/千瓦时响应价 格的上 限 Pi 根据市场运行 情况另行通 知。2022.01.19 安徽 安徽省 电力需 求响应实施方案(试行)响应补偿:约时削峰响应:8 元/kW 次实时削峰 响应:12 元/kW次填谷响应:3 元/kW-次 容量补偿:约时备用容量:旺季 1 元/kW 月,淡季 0.5 元/kW月实时备用 容量:旺季 2 元/kW月,淡季 1 元/kW 月 2021.12.30 广西 广西电 力市场 化需求响应实施 方案(试行)响应价格 暂定为 上限 2.5 元/kWh 2021.07.05 天津 天津市2021 年夏季电力需求响应 实施细 则 紧急型:固定 5 元/kW;邀约型:固定 2 元/kW、竞价上 限 3 元/kW日前响应 每天不 超过 2 次,累计时间4h,最高 20 元/kW 2021.06.18 湖北 湖北省电 力需求 响应实施方案(试行)日内响应 每天不 超过 2 次,累计时间2h,15 元/kW次 削峰经济型居民:调控时间2h,8元/kW 次 削 峰 紧 急型 非 居民:调控时间1h,35 元/kW次 10 2018.6.15 江苏 江苏省电 力需求 响应实施细则(修订版)削峰:调控时间1h,10 元/kW,1h 调控时间2h,15 元/kW 填谷:谷时段:5 元/kW 平 时段:8 元/kW 2017 2021 191 255024 7680.66 85 36795 4457.71 2025 7000 2060 3.6 4.8%8 9 2025 300+2025 7000 2030 8849 63%37%60/30/2 12/6.5/2025 369/2030 466.5/5 2025 2023 2025 2030 需求响应 容量(万千瓦)7000 8849 响应时间(小时)2 2 削峰容量(万千 瓦)4429 5599 削峰响应 次数(次/年)60 20 削峰价格(元/千瓦)12 12 削峰市场 规模(亿元)318.9 403.2 填谷容量 2571 3250 填谷价格(元/千瓦)6.5 6.5 填谷响应 次数(次/年)30 10 填谷市场 规模(亿元/年)50.1 63.4 合计 369 466.5 3 20%2012 2.3GW 2022 157GW 2014 22 2022 1310 67%2022 100%2016 243 2022 7000 75%12.9%900 01000020000300004000025714429填谷容量 削峰容量 11 10 11 wind wind 12 13 2022 wind 2021 4000 3.6%2030 11000 8%14 34.8%50.6%29.8%70.3%187.4%70.7%23.7%24.9%37.4%46.6%0%50%100%150%200%050100150200并网容量 YOY22 58 109 153 261 381 492 784 1310 0200400600800100012001400243 390 1073 1710 3269 5117 7000 020004000600080002016 2017 2018 2019 2020 2021 202212.88%48.40%38.72%用户侧 电源侧 电网侧4000110000200040006000800010000120002021 2030占最大负荷比例3.6%占最大负荷比例8%12 4 AI+AI+AI 5%4000 500-600 15 16 5%2022 2021 21 6 时间 部门 政策名称 内容 2022.08.18-2021.11.03 北京市“十四 五”时期 国 际科技创新中 心建设 规划 2022.08.11 2022.09.14 2022.06.15 2021 2025 2022.04.13 广东省政 府 广东省 能源发 展“十 四五”规划 2022.06.30 2022 2021.05.31 2021-2023 4000500-600010002000300040005000火电厂 虚拟电厂 13 2022.02.02“”2022.04.20 V2G+2022.10.08 2022.01.18 2022.04.10 2022.06.23 2022.02.28,2022.07.22 2022.08.09 2022.09.05 2021.06.30 2022.06.06 2022.03.11 2022 2017.01.22 5 11 358MW 14 17 2020 11 2021 4 3200 3412 624.2 0.18/2023 2022 2023 6867 5033 3%2%0.18 2023 68 7 2023 风电 光伏 风电 光伏 2022 年发电量(亿千瓦 时)6867 5033 装机增速 17.7%24.8%2023 年发电量预测(亿千瓦 时)8080 6281 弃风/光率 3%2%弃风/光电量(亿千 瓦时)249.9 128.2 度电盈利(元/千瓦 时)0.18 0.18 市场份额(亿元)45.0 23.1 合计 68.1 Wind 2025 50%2020 700 300 10%100W 3 3800 1.1/4200 8 分 布 式 光伏 300 10%30/0.1 3 1281 3843/1.1 4227.3 15 1 Next Kraftwerke 2022 15346 12300MW 2019 15.1TWh 2020 41 28 Next Kraftwerke Next Kraftwerke PowerWall 1 2 13.8 2022 8 2500 PowerWall 16.5 19 PowerWall 20 PowerWall 50%-70%0-300/M W h 40%-50%400/M Wh 40%500/M Wh 16 21 2 10 100 9 项目名称 时间 建设单位 规模 河北省 虚 拟电厂 2019.12 国网冀北电力 实时接入 可调节 工商业、储 能、分布 式光伏 等 11 类 19 家泛在可 调资源,容 量约 16 万千瓦,涵盖张家 口、秦 皇岛、廊坊 三个地市。浙江平湖 县域虚 拟电厂 2021.06 国网平湖供电公司 可实现该 市全域 调峰 2 万至 3 万千 瓦。以 建设 100 万 千瓦虚拟 电厂资源池计 算,预 计每年 可节 约 3 亿元电 网新建 投资成 本,提高清 洁能源消纳 空间 9600 万度电量,可减 少碳排 放约 7.6 万吨。浙江丽水 绿色能 源虚拟电厂 2021.03 国网丽水供电公司 丽水绿色 能源虚 拟电厂 由全 市境内 800 多座水电站 组成,利用光 纤、北斗通信 等新技 术,将 全域 水电发电 信息聚 合,进 行智 慧调度。湖北武汉 虚拟电 厂 2021.06 国网武汉供电公司 可在武汉市东西湖、黄 陂、汉口后湖、百步亭、徐 东、南湖、东湖高新等区 域局部 降低监 控负 荷 70 万千瓦,折合电 网基 建投资 12.8亿,减少 碳排放 300 万吨。上海虚拟 电厂 2021.05 国网上海电力 已建成 100 万千瓦的虚 拟电 厂,两天 内累计 调节电 网负 荷 56.2 万千瓦,消纳 清洁能 源电量 123.6 万千瓦时,减少碳 排放量 约 336 吨。安徽合肥 虚拟电 厂 2021.01 国网合肥供电公司 接入光伏 电站达 120 兆瓦,相当于新 增一座 可为 18 万户居民用 户供电的电厂。预计 三年内 总容 量占比将 达到夏 季降温 负 荷 400 万千瓦的近两成,相当 于少建 设一 座 80 万千瓦传统电 厂。华北国网 综能虚 拟电厂 2020.12 国网综合能源服务集团有限公司 累计对接 筛查负 荷 20 余 万 千瓦,成 功接入 可调负 荷 10 万千瓦。按照当前接 入水平 计算,该虚 拟电厂每 天可创 造 23 万千瓦时的新 能源电量消纳 空间。广州市 虚 拟电厂 2021.09 广州供电局 已注册各 类用户 30 家,完 成签约 15 家,邀约 响应约 250 兆瓦,实 时响应 能力约 15 兆瓦。2022 1 18 2025 2022 11 IEC 17 2022 6 2022 8 22 2025 2030 0.18 0.274 AI AI 3 AI AI B 18 23 2022 10 企业名称 主要布局 东方电子 在调度方 面,公司已 经具有 成型的技 术和市 场基础,业 务多年保 持稳定 增长。虚拟 电厂项目 已经在南网范围 内重点 推进,未来 会在虚拟 电厂的 市场上 占据 一定份额。远光软件 公司在已 有的电 力交易 平台 基础上,综合 运用远 光物联 网、大 数据和 人工智 能等技 术基础,建设 了虚拟电厂 运营管 理平台,能 够实现分 布式发 电、储能、充电桩、工商 业用户 等分散 资源的在 线聚合和统一管 理;在此基 础上平 台能够提 供精准 的负荷 预测、市场 价格预 测以及 交易申 报策略智 能决策等,支持 虚拟电 厂参与 电力 市场的需 求侧响 应、辅 助服 务和电力 现货交 易,支 撑多 种收益模 式。国电南瑞 公司在虚 拟电厂 关键技 术和 市场机制 等方面 已开展 多年 研究,可提供 完整的 虚拟电 厂解决方 案,拥有虚拟电 厂平台、虚 拟机组、调控 终端等 系列化 成熟产 品和不同 类型虚 拟电厂 项 目 的建设经 验,目前已承建 山西、浙江、江苏、福建等 省的虚 拟电厂 示范 项目。国网信通 公司虚拟 电厂业 务主要 通过 虚拟电厂 系统优 化调控,协 调电网供 需平衡,实 现多种 分布式电 源、多元负荷资 源的综 合管理 和优 化配置,保证 电网的 平稳运 行,提 升可再 生能源 利用效 率。目 前公司 在天津、上 海等开 展试点,并 研究多类 型用户 需求响 应潜 力评估技 术、虚 拟电厂 系统 协调控制 技术、用户负荷 预测等 前沿技 术。恒实科技 公司即是 虚拟电 厂技术 方案 提供商又 是能源 聚合商,在 行业有负 荷调控 潜力辨 识与 评估技术、源 网荷储优化 调控技 术和基 于 VPP 的综合能源 运营三 大核心 技术,形成自 主知识 产权的 系列产品。参 与建设了国 网冀北 虚拟电 厂、国网湖南 省电力 有限 公 司智 慧能源综 合服务 平台、东北 电网调峰 辅助服务等项目,并 以能源 聚合商 身份开展 冀北、湖南 等地虚 拟电厂业 务。在此基 础上,已积极筹 划布局其他省份 的虚拟 电厂业 务。天楹股份 发展风电、光 伏、储 能等新 能源产业,落 地能源 大数据 等新业态,形 成以区 域性能 源数据集 中管理平台为核 心的区 域零碳 能源 互联网中 心和智 能网联 中心,构筑未 来城市 虚拟电 厂。2019 2019 2020 2021 2022 60%18%25%27%32%19 24 25 wind wind 0204060801002016 2017 2018 2019 2020 2021 2022东方电子:营业收入 恒实科技:营业收入远光软件:营业收入 国网信通:营业收入0%20%40%60%80%2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022恒实科技 国网信通 国电南瑞远光软件 东方电子 20 AI IT 1 2 21 CFA 2018-2020 2020-2022 2022 2023 6-12 A 300 500 20%5-20%5%5%