中國儲能網訊：我國虛擬電廠目前還處在初期發(fā)展階段，供需兩側發(fā)展?jié)摿薮??！半p碳”目標為我國虛擬電廠發(fā)展打開市場新增量，在相關政策陸續(xù)出臺的背景下，虛擬電廠產業(yè)規(guī)模有望快速擴大。
今年，北半球迎來持續(xù)高溫天氣，據中國氣象局國家氣候中心監(jiān)測，今年6月，全球平均氣溫較常年偏高約0.4℃，為1979年以來最高。中央氣象臺首席預報員符嬌蘭表示，進入21世紀以來，北半球夏季高溫熱浪事件日趨頻繁，全球變暖是高溫熱浪事件頻發(fā)的根本原因。伴隨著炎熱高峰而來的電量緊張，隨著全國用電負荷的上升，虛擬電廠（Virtual Power Plant，簡稱VPP）的概念被資本追捧。
虛擬電廠是何物
提起虛擬電廠，或許有很多人并不很了解，但其理念很簡單，通俗地講就是“削峰填谷”——在用電低谷的時候儲存電量，在用電高峰的時候釋放電量。理念簡單，但實施起來卻要涉及到很多專業(yè)領域。在《虛擬電廠的概念與發(fā)展》一文中，虛擬電廠的概念被如此描述：“虛擬電廠是一種通過先進信息通信技術和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)DG、儲能系統(tǒng)、可控負荷、電動汽車等DER的聚合和協(xié)調優(yōu)化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協(xié)調管理系統(tǒng)。”
虛擬電廠是一個平臺系統(tǒng)，沒有廠房、發(fā)電設備、燃料消耗等方面的成本支出，但是對于用電高峰的峰值負荷緩解有較高功效。據國家電網測算，若通過建設煤電機組滿足其經營區(qū) 5% 的峰值負荷，需要投資4000億元的電廠和配套電網；而通過虛擬電廠，建設、運營、激勵等環(huán)節(jié)的投資只需要 500億~600億元。幾乎只需要十分之一的資源就可以支撐以往火電廠削峰填谷的效用。
虛擬電廠最早源于1997年由Shimon Awerbuch博士在其著作《虛擬公共設施：新興產業(yè)的描述、技術及競爭力》提出：“虛擬公共設施是獨立且以市場為驅動的實體之間的一種靈活合作，這些實體不必擁有相應的資產而能夠為消費者提供其所需要的高效電能服務?！北臼兰o初，歐洲部分國家已有多個成熟的示范項目，其主要關注分布式能源的可靠并網，同時構筑電力市場中穩(wěn)定的商業(yè)模式。同期北美地區(qū)推進相同內涵的“電力需求響應”，可調負荷占據主要地位。國內的虛擬電廠起步較晚，但是在“雙碳”目標的影響下，虛擬電廠在國內發(fā)展迅速。
2017年10月，由國網冀北電力公司和中國電科院組成的專家團隊代表中國向國際電工技術委員會（IEC）提交了提案。經過激烈競爭于2018年獲批正式立項，成為IEC在虛擬電廠領域首批國際標準。2018年9月21日，從國家電網公司獲悉，由其主導發(fā)起的兩項“虛擬電廠”標準獲得國際電工委員會批準立項，成為全球這一領域首批國際標準，填補了行業(yè)空白。
2021年6月21日，全國首個縣域虛擬電廠——浙江嘉興平湖虛擬電廠首次投入實戰(zhàn)應用，該項目聚合了園區(qū)、光伏、熱電聯(lián)產自備電廠、儲能電站、5G基站等6大類18小類源儲荷資源，實現(xiàn)可調資源街道全覆蓋、類型全覆蓋，形成可提供日前、日內、實時合計可調負荷200兆瓦以上的資源池。
2021年6月24日，全國首個“低碳數(shù)字能源互聯(lián)平臺”在溧陽正式上線，為“電動溧陽”植入“綠電中樞”。該平臺能夠實時監(jiān)測電能生產的碳排放情況，調動電網中的新能源發(fā)電站、充電站、儲能設備等資源，促進綠色能源優(yōu)先消納，實現(xiàn)節(jié)能降碳。溧陽調控分中心主任王楓介紹，作為“綠電中樞”，該平臺能夠協(xié)調全網資源，通過科學的低碳控制策略，提升電力系統(tǒng)的綠色能源占比。當綠色電能充沛上漲時，“綠電中樞”會促使用戶增加電能使用，并給儲能設備充電。待電力供應緊張時，再返給電網使用。
2021年8月，寧波虛擬電廠參加浙江省首次組織的輔助服務市場交易并成功中標，標志著寧波虛擬電廠正式啟動了電力輔助服務市場交易進程。
2022年6月，深圳市發(fā)改委在2022年深圳市節(jié)能宣傳周和低碳日活動啟動儀式上，發(fā)布了《深圳市虛擬電廠落地工作方案（2022-2025年）》?！斗桨浮访鞔_，到2025年，深圳將建成具備100萬千瓦級可調能力的虛擬電廠，進一步促進節(jié)能降碳，打造源網荷儲高效互動的新型電力系統(tǒng)，助力深圳以先行示范標準完成“雙碳”任務。
千億級市場規(guī)模
目前我國的虛擬電廠已經取得了不錯的成績，以冀北虛擬電廠為例，實時接入并控制了蓄熱式電采暖、可調節(jié)工商業(yè)、電動汽車充電站等11類、19家泛在可調資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市。
2020年，冀北電網夏季空調負荷達600萬千瓦，10％空調負荷通過虛擬電廠進行實時響應，相當于60萬千瓦的傳統(tǒng)電廠效能；“煤改電”最大負荷將達200萬千瓦，蓄熱式電采暖負荷通過虛擬電廠進行實時響應，預計可增發(fā)清潔能源7.2億千瓦時，減排63.65萬噸二氧化碳。
基于虛擬電廠的優(yōu)勢，政策方面也對這一新興方式提出發(fā)展規(guī)劃。2022 年1月，《十四五現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中提出，推動儲能設施、虛擬電廠、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與輔助服務。2022年2月，《北京市“十四五”時期能源發(fā)展規(guī)劃》提出，“發(fā)揮電力在能源互聯(lián)網中的紐帶作用，挖掘需求響應資源，聚集大型商務樓宇、電動汽車和儲能設施等資源，建設虛擬電廠。建立市場響應的交易政策，完善輔助服務市場機制，積極引導用戶參與電力需求側響應”。2022年6月，上海市人民政府辦公廳印發(fā)《上海市數(shù)字經濟發(fā)展“十四五”規(guī)劃》中提出，“發(fā)展‘虛擬電廠’新業(yè)態(tài)，利用先進的計量、通信、控制等技術，對分布式異構能源進行聚合，實現(xiàn)自動化遠程調度、精準化智能分析和便捷化市場交易，推動構建‘技術+產品+運營+生態(tài)’的‘虛擬電廠’產業(yè)鏈條”。2022年6月，山西能源局發(fā)布《虛擬電廠建設與運營管理實施方案》，“引導發(fā)、用、儲側資源通過虛擬電廠方式積極參與電力平衡，大幅提升電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性。按照虛擬電廠聚合優(yōu)化的資源類別不同，將虛擬電廠分為兩類：負荷類虛擬電廠、源網荷儲一體化虛擬電廠”。
目前，中國可供參與虛擬電廠運營的控制資源體量龐大，可調負荷資源超過5000萬千瓦，虛擬電廠也隨基礎資源的快速發(fā)展而受到重視。
根據中金公司測算，虛擬電廠聚合商在2021年理論市場空間約為659億元。伴隨虛擬電廠的滲透，市場預計虛擬電廠調節(jié)負荷量占比有望在2030年達到5％。虛擬電廠有望以更優(yōu)的決策分析帶來微電網電力交易利潤的邊際增長，聚合商將通過邊際利潤的分成獲取收入。中金公司測算，中國虛擬電廠行業(yè)有望在2030年觸達1320億元的理論市場空間。
發(fā)展的幾個難點
近期，隨著虛擬電廠的火熱，多家上市公司開始布局，國能日新、朗新科技、國網信通、遠光軟件、恒實科技、國電南瑞、遠景科技等。虛擬電廠前景廣闊，但也有較高的門檻，其中最主要的一項就是要有強大的資源聚合能力。只有聚合資源，才能和各大電網形成具有一定規(guī)模的合作，在保障電網穩(wěn)定運行的同時獲得一定的收益。
虛擬電廠需要有精確的協(xié)調控制技術、智能計量技術和信息通信技術。
7月8日，特斯拉聯(lián)合美國加州的太平洋天然氣和電力公司（PG&E），推出一項新的虛擬電廠（VPP）試點計劃。其實，特斯拉在5月末就在美國舉行了 Powerwall （特斯拉推出的家用電池，不僅可以儲存太陽能面板發(fā)電量，還可以在用電低谷充電，用電高峰供家庭使用）家庭儲能電池的示范項目，游說了64個擁有屋頂太陽能板和家用儲能電池的得州北部家庭參與了這一試驗，并向美國電網展示這種產品的潛力。此項目中，特斯拉可以控制參加項目家庭的Powerwall中80%電量的充電和放電。特斯拉試驗結果表明，設備能夠在幾秒鐘內激活空閑的電池容量，并為電網提供供電服務。但由于目前得克薩斯州電網運營商的運營規(guī)則所限，參加項目的用戶并不能從中得到利益，特斯拉只能給用戶的只有一張40美元的禮品卡。
由此可見，除了技術、信息資源和資源聚合能力之外，虛擬電廠的發(fā)展還受到了相關政策的約束。比如得克薩斯州不允許私企向民眾提供一些傳統(tǒng)發(fā)電廠提供的關鍵電網服務的規(guī)則，特斯拉的商業(yè)模式就無法落地。
謹防新型騙局
我國對于新能源發(fā)電一直以來持以鼓勵支持的態(tài)度，以光伏發(fā)電為例，在2013年就出臺了《光伏發(fā)電運營監(jiān)管暫行辦法》，規(guī)定電網企業(yè)應當全額收購其電網覆蓋范圍內并網光伏電站項目和分布式光伏發(fā)電項目的上網電量，明確了能源主管部門及其派出機構對于光伏發(fā)電并網運營的各項監(jiān)管責任，光伏發(fā)電項目運營主體和電網企業(yè)應當承擔的責任，從而推進光伏發(fā)電并網有序進行。
但是，在真正落地的時候，有些企業(yè)由于對于風險意識的淡漠，為了獲取國家補貼和及時回籠資金，鼓勵用戶貸款購買光伏設備，并承諾發(fā)電并網收益。而在后期的管理中，或由于產品質量問題，或由于產品維護不當，或由于光照環(huán)境預估偏差，造成用戶無法達到預期收益，甚至出現(xiàn)虧損情況，企業(yè)跑路走人，最終有用戶償還銀行貸款，此類案例曾在全國不同地區(qū)產生較大不良影響。
虛擬電廠的興起很有可能也會出現(xiàn)以上類似情況，一方面獲取國家支持政策和財政補貼，一方面避重就輕騙取用戶信任購買儲電設備。如果企業(yè)風險把控能力不足，產品質量參差不齊，極有可能重走“光伏貸”的老路。
2021年中國的發(fā)電量為8534.3萬億千瓦，增長10%，占全球發(fā)電量的30%，排名第一。我國電量不足的情況并不完全是由于發(fā)電量不足，如何調配用電將是改變用電緊張的有效手段。虛擬電廠的興起，一方面可以更有效地分配用電時段，另一方面可以讓如風能發(fā)電、光伏發(fā)電等清潔能源發(fā)電得到有效儲存和使用。
我國虛擬電廠目前還處在初期發(fā)展階段，供需兩側發(fā)展?jié)摿薮蟆！半p碳”目標為我國虛擬電廠發(fā)展打開市場新增量，在相關政策陸續(xù)出臺的背景下，虛擬電廠產業(yè)規(guī)模有望快速擴大。但與此同時，對這一新興產業(yè)的有效監(jiān)管也將成為相關部門亟待考慮的重要議題。
本文刊于《中國民商》雜志2022年08期
