虚拟电厂系列4——欧洲虚拟电厂商业模式

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昨天和大家分享了虚拟电厂系列的第三部分：欧洲和美国虚拟电厂发展历程

今天和大家分享第四部分：欧洲虚拟电厂商业模式

1、欧洲虚拟电厂通常由独立 VPP 运营商、发电企业或部分输电网运营商（TSO）提供服务。

从产业链角度看，欧洲的电力系统分为发电、输电、配电和售用电环节，而电网运营主体可以划分为输电网运营商（TSO）和配电网运营商（DSO）。

其中，输电网运营商（TSO）负责控制和运行输电网（欧洲 220kV 和 380kV 电压的输电网络），包括监测和控制电网内断路器、开关以及输电网的电压，欧洲各国根据区域划分输电网运营商的管辖范围，并依靠跨国电网链接，属于区域性垄断业务。

配电网运营商（DSO）负责将能源进行分配和管理，并输送给终端消费者，属于竞争性业务。

基于以上分工，目前商业化欧洲虚拟电厂主要由独立第三方运营商、发电公司或 TSO 提供服务。 

以德国为例，德国四家 TSO（TenneT，50Hertz，Amprion 和 TransnetBW）分 别负责德国四部分区域输电网的运营，同时四家运营商通过参与欧洲互联电网 （ENTSO-E）的方式进行跨国电力交易。德国 DSO 数量超过 900 个，分别负责德国 900 多个配电网区域。随着分布式可再生能源（DER）直接输入配电网， 以及 DER 的间歇性和随机性，配电网负载压力越来越大，因此上游运营商主导的虚拟电厂应运而生。

2、欧洲虚拟电厂聚焦发电侧，聚合资源参与电力交易或辅助服务实现降本增效。

欧洲在新能源发电和装机上领先全球，20 世纪初，欧洲大力淘汰和限制煤炭发电，同时风电、太阳能等可再生能源发电成本持续下降并逐渐实现平价上网。

根据欧盟统计局，截至 2020 年，欧盟可再生能源发电量占比达到 38%。由于欧洲发电资源较为分散，早期虚拟电厂主要聚焦于电力供给侧，聚合发电资源，帮助可再生能源稳定并网，协调发电功率。

从收益方式的角度看，一方面，虚拟电厂能够帮助发电企业降低不必要的发电成本或负电价带来的损失，并从中获取服务费分成。另一方面，虚拟电厂可以直接参与电力现货交易和辅助服务，优化双边交易，获取辅助服务及电力交易收益的分成。

代表企业：德国 Next-Kraftwerke，欧洲最大的虚拟电厂运营商 

Next-Kraftwerke 是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一。Next-Kraftwerke 公司成立于 2009年，前身是德国清洁技术公司Next Kraftwerke GmbH，主营业务为应急发电机、风力涡轮机和沼气发电厂的聚合工作，从而弥补电网波动。

2011 年，公司研发的虚拟电厂平台首次投入测试，完成了从可再生能源到输电网运营商的储能运输控制。

2020 年，公司和东芝成立合资企业，拓宽虚拟电厂在日本的业务布局。

2021 年， 公司被壳牌公司以现金全资收购。

目前，Next-Kraftwerke 公司在德国、比利时、奥 地利、法国、波兰、荷兰、瑞士和意大利运营着 13930 个分布式能源单元，接入发电装机容量 10613 兆瓦，2019 年参与电力交易量 15.1TWh。公司 2020 年实现营业收入 5.95 亿欧元，是目前德国最大的虚拟电厂运营商。

Next-Kraftwerke公司的虚拟电厂业务可以分成三种模式：面向发电侧进行能源聚合、面向电网侧进行灵活性储能供应以及面向需求侧的需求响应。 

1）虚拟平台向可再生能源发电企业提供服务

由于可再生能源发电的随机性和波动性，发电商经常无法准时向 TSO 提供之前承诺的电量，一旦发生这种情况， 发电商将会承受所有平衡电量所需的成本，例如从其它发电商购买昂贵的电力。虚拟电厂可以通过帮助发电商实时监测发电情况，避免出现发电量预测不准的情况，节省发电商的成本。此外，虚拟电厂实时监控可再生能源价格，协助发电商优化电力产品结构，帮助发电商扩大盈利，进而为聚合商赚取辅助收益。 

2）虚拟平台向电网侧提供短期柔性储能服务

在接收到电网运营商发出的提高或降低发电量的信号后，虚拟电厂的中央控制系统将该信号传递给各个可调度的可再生能源发电厂，考虑到响应时间、充电站容量、发电量等方面的限制，对发电量进行调整以支持电网频率，并抵消虚拟电厂中其他单元（光伏太阳能和风能）造成的波动。虚拟电厂通过向 TSO 提供来自发电侧的调峰、调频服务来赚取收益。 

3）虚拟平台通过控制需求侧的用电量来服务电网侧

由于发电量的增加和用电量的减小对于电网产生的调峰调频效果是一致的，因此虚拟平台可以通过对需求侧的控制来对电网侧进行辅助服务，进而赚取辅助费用。此外，虚拟电厂可以将电网侧的消耗分配到现货市场上的低价时段，从而降低电力的采购成本。

标杆案例 1：奥地利南部 Lichtenegg 公司的可再生能源发电辅助交易。

Lichtenegg 公司拥有 1.8MW 风力发电机，Next-Kraftwerke 向其提供虚拟电厂的辅助交易功能，辅助其在现货市场的日常交易中出售 20%的电力，而 20%的电力占据了发电量 60%-70%的总收入。公司将从辅助可再生能源发电厂进行现货交易中获得的分成收入。 

标杆案例 2：德国西部鲁尔地区 OBO 公司的短期柔性储能业务。

Next-Kraftwerke 公司帮助 OBO 公司向电网提供柔性储能服务，为 OBO 安装了两台紧急备用发电机，当电网频率发生过度偏移时，Next-Krafttwerke 虚拟电厂的控制系统将激活这两台设备，向电网输送提供高达 500KW 的电力。公司将从虚拟电厂解决方案和激活中获得的利润中分成。 

标杆案例 3：德国西部多特蒙德市临床中心的需求响应。

Next-Kraftwerke 公司帮助临床中心更高效地利用其备用发电机，通过将可调度的备用发电机联网到 Next krafttwerke 虚拟电厂中，该诊所可以提供 400 千瓦功率的电能，并利用 TSO 辅助服务来获取利润，公司则从诊所获得的利润中分成。

虚拟电厂系列的第四部分的内容就分享到这里，明天和大家分享第五部分的内容：美国虚拟电厂商业模式

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