解读新能源与虚拟电厂深度解析:能源转型及电力市场发展背景、参与机制解读分析、电力交易运营技术实践!

2025-11-28 197 次浏览虚拟电厂新能源电力行业
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碳通通 · 脱水解读

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当新能源结算均价持续下探、部分省份光伏现货价格跌至每度1.59分,电力交易已从“保发电”转向“保收益”的精细博弈。这份来自北京清大科越的课件,围绕新能源与虚拟电厂交易运营的关键技术展开,既梳理了分省参与机制差异,也给出了功率预测、电价预测与策略优化的落地路径。对于需要应对中长期与现货衔接、机制电量与差价合约的企业而言,其中的规则拆解与实践案例值得对照自身业务逐项检视。

核心判断

  • 全国大部分省份新能源入市后结算电价较标杆电价降幅普遍超过10%。
  • 山东光伏实时现货结算均价2025年4月创下0.0159元/度的历史最低纪录。
  • 新能源参与市场形成直接参与和聚合代理两种主流模式,适配不同项目禀赋。
  • 虚拟电厂已实现小时、分钟级、秒级响应,提供电能量、调峰、调频等产品。
  • 省间现货电价预测采用气象相似度与随机森林模型,均方根准确率约75%。

脱水解读

双碳驱动下电力市场的供需侧新矛盾

课件开篇从全球碳排放格局切入,指出中国无论碳排放总量还是人均排放量均处于快速增加阶段。在双碳目标驱动下,新能源大规模发展引发分时供需矛盾,新能源交易均价不断下探,储能以及负荷侧灵活资源如何参与市场并与新能源发展有效衔接,成为未来电力市场需要解决的难点。这一判断构成了后续所有机制解读与技术方案的出发点。

市场主体与交易品种的双重多元化

传统电力市场以火电企业、电网公司为核心,当前市场主体已向分布式新能源电站、储能运营商、负荷聚合商、虚拟电厂服务商等多元主体拓展。交易品种也从年月及月内中长期电能量交易,延伸至现货(日前、日内、实时)、辅助服务(调频、备用、爬坡等)、绿电绿证、需求响应、容量市场等品类。课件同时给出了各省现货市场建设现状,山西、广东、山东等地已进入正式运行或长周期结算阶段。

新能源、储能、虚拟电厂等多主体联合参与电力市场的模式,已逐渐成为行业发展的重要趋势。针对新型市场主体资源特性的市场规则持续优化,这也意味着以往单一主体、单一品种的交易经验难以直接复用到新场景中。

电源与负荷双侧波动催生调节需求

电源侧方面,分布式光伏、分散式风电装机和发电量占比将持续上升,但风电光伏的间歇性导致弃风弃光仍有发生,需分布式储能通过充电储绿电、放电补缺口提升消纳率。负荷侧方面,随着电能替代深入,空调、电热泵、电锅炉等温感负荷占比提高,气象因素主导下的源荷供需双侧大范围波动,电力供应不足风险高。课件给出地区负荷温度敏感系数,沈阳达3000MW/℃,江苏1800MW/℃,河南2000MW/℃,湖北2000MW/℃,南京和深圳为300MW/℃,直观反映了不同地区负荷对温度的敏感程度差异。

新能源结算均价下浮与收益框架重构

新能源入市后参与市场电价水平低,已影响产业健康可持续发展。在新能源渗透率较高的省份,中午时分光伏发电量较大,往往导致低谷电价出现,进而影响光伏项目现货的年平均成交价格。从全国范围看,大部分省份新能源入市后的结算电价相较标杆上网电价均呈现显著下滑,降幅普遍超过10%。

课件以山西光伏市场化月度结算均价为例,2025年1月均价100.53元/MWh,同比下降34.02%,2月93.81元/MWh,同比下降32.81%,3月91.29元/MWh,同比下降36.24%。山东电力现货市场的光伏实时现货结算均价从2024年的0.17元/度一路下滑,2025年4月创下0.0159元/度的历史最低纪录。

收益模式随之从依赖固定补贴转向市场定价为主、政策保障为辅的新阶段,构建起场内收入加场外收入的双维度协同框架。场内收入由市场电价乘以实际发电量决定,随行就市;场外收入以机制电价为基准,通过差价结算实现,与市场均价反向挂钩,起到平抑收益波动、保障项目基本收益稳定性的作用。

新能源参与机制的分省差异与模式选择

随着136号文件在各省落地,集中式新能源及分布式新能源在不同省份参与市场模式存在较大差异,主要区别在于机制电量是否参与中长期、是否参与现货市场、参与交易后补贴交易均价标准、差价合约比例等。课件指出,在新能源交易运营工作中需要重点开展分省机制梳理。

新能源参与中长期各省都以分时段交易为标的,现货模式下中长期交易主要结合场站分时段发电量预测,对标中长期电量偏差考核要求和现货均价开展交易。

这意味着中长期交易时间尺度需与现货交割周期匹配,提前形成分时的市场价格信号,不断调整确定各时段的中长期合约电量。对于买卖双方而言,这实现了交易商品的统一,改变了曲线交易阶段零和博弈难和转让流通性差的问题。

在现货参与方式上,报量报价是主动出击策略,企业可基于成本、市场供需预期自主定价,争取更高收益空间,更适合对市场有深度理解、成本优势明显的光伏企业;报量不报价则是稳健保守选择,电站仅申报发电量,直接接受市场统一出清价格,降低了交易复杂度,更适合风险厌恶型或现金流敏感型企业。

虚拟电厂盈利模式与交易运营关键技术

虚拟电厂盈利模式包括峰谷套利、电力辅助服务收益、中长期交易和容量电价补偿四类。峰谷套利方面,山东一虚拟电厂30MW(调节能力,4小时)加70MW基荷,单日套利收益高达48万元。调峰收益多为按调峰电量给予充电补偿,价格从0.15元/kWh(山东)到0.8元/kWh(宁夏)不等。调频收益多为按调频里程基于补偿,补偿标准0.1至15元/MW。备用容量收益为每小时每千瓦不高于0.01元的标准。

交易运营关键技术聚焦调节资源管理和交易决策优化两条线。调节资源管理需要掌握用户收益自评估及展示、极端气象下的调节能力及风险、用户偏差的激励与考核管理;交易决策优化则需要具备基于调节能力评估和各交易批次分时段市场均价预测和策略优化技术。课件还展示了基于调频价格区间的联合策略优化,通过结合调频市场出清价格区间预测,规避内部调频成本无法覆盖的低收益调频时段,辅以现货市场预测实现调频响应与现货交易策略协同。

图说解读

新能源结算电价下滑的主要时间节点

课件用山西和山东两个典型省份的数据,勾勒出新能源入市后结算电价持续下探的轨迹。山西光伏市场化月度结算均价从2023年1月的276.17元/MWh一路降至2025年3月的91.29元/MWh,两年多时间跌幅接近三分之二。山东的现货市场表现更为极端,2024年光伏实时现货均价尚有0.17元/度,2025年4月已创下0.0159元/度的历史最低纪录。

这些数字变化的背后,是新能源渗透率提高后中午时段光伏大发、低谷电价频现的结构性原因。课件明确指出,大部分省份新能源入市后的结算电价相较标杆上网电价降幅普遍超过10%,已影响产业健康可持续发展。对项目运营方而言,理解这一趋势是设计交易策略和收益模型的基本前提。

2023年1月
山西光伏结算均价276.17元/MWh
2024年
山东光伏实时现货均价0.17元/度
2024年1月
山西光伏均价降至152.36元/MWh
2025年1月
山西光伏均价100.53元/MWh
2025年3月
山西光伏均价91.29元/MWh
2025年4月
山东光伏现货创0.0159元/度新低
新能源市场化结算电价关键节点
碳通通

虚拟电厂四类盈利来源与补偿标准

虚拟电厂的收益并非单一来源。课件梳理出峰谷套利、电力辅助服务收益、中长期交易、容量电价补偿四个方向。辅助服务中调峰补偿的地区差异明显,宁夏为0.8元/kWh,山东为0.15元/kWh,相差超过五倍。调频收益按调频里程获得补偿,标准区间为0.1至15元/MW。备用容量收益为每小时每千瓦不高于0.01元。

课件特别提到山东一虚拟电厂30MW调节能力加70MW基荷,单日套利收益高达48万元,说明峰谷价差是提升收益的关键。同时,山东、海南等地在容量补偿和中长期偏差考核上给予虚拟电厂不同的规则安排,例如山东将普通交易单元的0.9倍实际用电量替换为(90-1.2×β)%乘以实际用电量,为虚拟电厂提供了更宽的持仓考核范围。

调峰补偿宁夏
0.8元/kWh
调峰补偿山东
0.15元/kWh
调频里程上限
15元/MW
备用容量补偿
0.01元/kW·h
备用容量海南
0.3元/千瓦·月
虚拟电厂盈利模式与典型补偿水平
碳通通

新能源参与市场的两种主流模式对比

集中式新能源直接参与市场,收益自主掌控、无中间环节分成,可根据项目实际出力灵活调整交易策略。但这条路径要求配备熟悉交易规则、电价预测的专业团队,履约保证金、交易手续费等成本较高,单项目电量规模小、议价能力弱。

分布式新能源项目尤其是中小型项目,受资金、技术、人才限制,通常面临自主交易成本高、议价能力弱的问题,因此更倾向于聚合代理模式。聚合商整合多项目电量形成规模电量包,以自身名义参与市场交易,按协议约定向项目分配收益。课件显示,聚合代理可降低交易成本,规模效应提升议价能力,项目方无需配备专业交易团队,但收益需与聚合商分成,分成比例通常为收益的3%至5%,且交易策略受聚合商整体规划限制,还需承担聚合商信用风险。

集中式及部分分布式项目
第三方聚合商整合多个项目
自主报量报价或价格接受者
聚合商以自身名义参与市场
收益自主掌控、策略灵活
降低交易成本、提升议价能力
需专业团队、保证金成本高
需与聚合商分成、承担信用风险
直接参与与聚合代理模式对照
碳通通

负荷温度敏感系数揭示调节需求分布

课件给出不同地区的负荷温度敏感系数,沈阳达到3000MW/℃,河南和湖北均为2000MW/℃,江苏为1800MW/℃,南京和深圳为300MW/℃。这一组数字直观展示了温感负荷占比提高后,气象因素对电力供需的影响强度存在显著的地域差异。

随着电能替代深入,空调、电热泵、电锅炉等温感负荷占比提高,气象因素主导下的源荷供需双侧大范围波动,电力供应不足风险高。课件提出,需推动分布式储能和新能源成为用户侧削峰填谷、电网侧调压调频的关键资源,形成供需双向驱动的市场环境。温度敏感系数越高的地区,虚拟电厂和储能资源的调节价值也就越突出。

沈阳
河南/湖北
江苏
南京/深圳
温度敏感系数(MW/℃)
3000
2000
1800
300
典型地区负荷温度敏感系数
碳通通

新能源功率预测时间尺度与对象

新能源功率预测正向更长预测时长、更综合应用发展。课件列出的应用包括基于物理建模和历史资源统计再分析的中长期电量预测、考虑组合预测及概率预测方法的日前及实时预测、分布式光伏预测技术、极端和转折性天气的新能源爬坡预测。

从时间尺度看,中长期预测服务年度和月度电量交易,日前预测提供电力电量用于现货申报,实时和超短期预测支撑实时交割调整,极端爬坡预测则用于风险预警。课件同时展示了点预测、概率预测以及90%、95%置信区间等不同输出形式,说明预测已不局限于单一数值,而是向区间和概率维度延伸,以适应现货市场和偏差考核的要求。

预测尺度
预测对象
典型应用
中长期
电量
年度月度交易
日前
电力、电量
现货申报
实时/超短期
电力
实时交割调整
极端爬坡
电力
风险预警
新能源功率预测体系
碳通通

省间现货价格预测的技术路径

省间现货市场价格预测采用了一套组合技术路径。首先用多元邻近值算法对数据进行预处理,处理缺失和异常数据;然后基于皮尔逊相关性理论建立气象数据多向量与省间现货价格之间的相关性分析指标;再基于动态时间弯曲距离开展气象因素相似度计算,构建气象相似度和随机森林树模型的省间现货电价预测模型。

课件给出整个技术体系的均方根准确率约75%。这一准确率水平意味着省间价格预测可以为交易决策提供参考,但仍需结合风险管理和策略优化使用。对于参与省间现货交易的新能源场站,理解气象相似度与价格之间的传导逻辑,是判断报价窗口和申报电量的基础。

多元邻近值填补
皮尔逊相关性分析
动态时间弯曲距离
气象相似度计算
随机森林建模
省间电价预测
省间现货电价预测技术流程
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
2023年1月均价276.17元/MWh1.5-市场现状
2023年2月均价264.23元/MWh1.5-市场现状
2024年1月均价152.36元/MWh1.5-市场现状
2024年2月均价139.62元/MWh1.5-市场现状
2025年1月均价100.53元/MWh1.5-市场现状
2025年2月均价93.81元/MWh1.5-市场现状
2025年3月均价91.29元/MWh1.5-市场现状
山西光伏市场化月度结算均价变化

山西光伏市场化月度结算均价的数据呈现一条清晰的下行曲线。2023年1月为276.17元/MWh,2024年1月降至152.36元/MWh,同比降幅44.83%,2025年1月进一步降至100.53元/MWh,同比降幅34.02%。到2025年3月,均价已降至91.29元/MWh,同比降幅36.24%。 连续两年的同比降幅都超过三成,说明这不是短期波动,而是新能源高渗透率下市场定价机制的结构性结果。课件解释,中午时分光伏发电量较大,往往导致低谷电价出现,进而影响光伏项目现货的年平均成交价格。对于以光伏为主的项目,午间大发时段的电价风险已成为收益测算中不可忽视的变量。

指标数值单位出处
山东虚拟电厂单日套利收益48万元3.2-虚拟电厂盈利模式
调峰补偿山东0.15元/kWh3.2-虚拟电厂盈利模式
调峰补偿宁夏0.8元/kWh3.2-虚拟电厂盈利模式
调频里程补偿区间下限0.1元/MW3.2-虚拟电厂盈利模式
调频里程补偿区间上限15元/MW3.2-虚拟电厂盈利模式
备用容量补偿上限0.01元/千瓦·时3.2-虚拟电厂盈利模式
海南备用容量补偿0.3元/千瓦·月3.2-虚拟电厂盈利模式
虚拟电厂与辅助服务补偿标准

虚拟电厂的收益空间在不同市场和不同品种之间差异很大。课件给出的山东案例显示,一个30MW调节能力加70MW基荷的虚拟电厂,单日套利收益高达48万元,这主要得益于峰谷高价差。辅助服务方面,调峰补偿按调峰电量给予充电补偿,山东为0.15元/kWh,宁夏为0.8元/kWh。 调频收益按调频里程补偿,标准区间为0.1至15元/MW,跨度较大,与响应AGC调频指令的多少相关。备用容量收益每小时每千瓦不高于0.01元,海南则规定虚拟电厂参与约定型削峰响应时,未调用部分享受备用容量补偿,标准为0.3元/千瓦·月。这些补偿标准说明,虚拟电厂在规划资源组合和选择参与品种时,需要针对当地规则逐项测算收益。

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