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    新能源加速融入電力市場(chǎng) 虛擬電廠或“乘機(jī)”大展拳腳

    鄭晨燁2022-12-16 15:44

    經(jīng)濟(jì)觀察報(bào) 記者 鄭晨燁 12月初的“冰城”哈爾濱,氣溫已經(jīng)達(dá)到了零下20攝氏度。

    下午14時(shí)許,安徽一家充電樁企業(yè)的客戶(hù)經(jīng)理陸雨正陪同當(dāng)?shù)氐某潆娬炯用松桃黄鹪谀蠉弲^(qū)考察電站選址。一般情況下,在經(jīng)歷前期背調(diào)與總部洽談后,已經(jīng)進(jìn)入電站選址階段的加盟商,通常會(huì)對(duì)即將投建的項(xiàng)目充滿(mǎn)激情與期待,但這一次陸雨卻遇到了一位十分“糾結(jié)”的客戶(hù)。

    在考察選址的過(guò)程中,這位加盟商依舊在言語(yǔ)間透露出了對(duì)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂(yōu),一會(huì)擔(dān)心各類(lèi)審批手續(xù)是否會(huì)過(guò)于繁瑣,一會(huì)又擔(dān)心電站建成后使用率過(guò)低。

    面對(duì)加盟商的擔(dān)憂(yōu),陸雨再次祭出“擺案例、講政策”兩大法寶,她找來(lái)了一個(gè)同城運(yùn)營(yíng)電站在11月份的財(cái)務(wù)流水向加盟商展示。“你看它整個(gè)11月六千多訂單,每天平均充電流水就有8000多,一年就有近300萬(wàn)。”陸雨說(shuō)。

    與此同時(shí),她還搬出了國(guó)家能源局綜合司在11月25日發(fā)布的《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則(征求意見(jiàn)稿),其中提出,要推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易。

    “以后充電站就像是一個(gè)電力樞紐,屬于很重要的基礎(chǔ)設(shè)施,不光能給電動(dòng)車(chē)充電,也能讓電動(dòng)車(chē)主通過(guò)你這兒賣(mài)電,所以充電站是越早建越好。”陸雨進(jìn)一步表示。

    虛擬電廠

    充電站如何實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)反向賣(mài)電?

    這需要利用V2G充電技術(shù),所謂V2G是指汽車(chē)到電網(wǎng),即讓電動(dòng)汽車(chē)反向電網(wǎng)饋電。“采用V2G技術(shù)的充電站,可以把電動(dòng)車(chē)當(dāng)成大號(hào)的充電寶,使其能為電網(wǎng)提供調(diào)峰、無(wú)功補(bǔ)償?shù)容o助服務(wù)”,陸雨告訴記者。

    理想很美好,現(xiàn)實(shí)卻較為骨感。

    記者了解到,V2G技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還較為遲緩,造成這一情況的原因有很多,例如V2G技術(shù)會(huì)增加新能車(chē)的充放電次數(shù),從而降低電池壽命;V2G模式的普及還需要專(zhuān)有的充電樁和汽車(chē)(支持雙向充電技術(shù));微電網(wǎng)參與電力市場(chǎng)的交易機(jī)制也有待完善。

    而在一眾問(wèn)題中,最重要的還是集中在電網(wǎng)側(cè)層面。

    廣東一家上市能源企業(yè)的項(xiàng)目經(jīng)理劉習(xí)輝向記者解釋說(shuō),采用V2G技術(shù)的本意是為了調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷,提高電網(wǎng)運(yùn)行效率,但從宏觀上來(lái)看,新能源汽車(chē)的充放電本身就具有隨機(jī)性,在沒(méi)有統(tǒng)一的調(diào)度系統(tǒng)的情況下,V2G電站不但不能實(shí)現(xiàn)“削峰填谷”,反而會(huì)成為新的負(fù)擔(dān)。

    而想要充分發(fā)揮V2G技術(shù)的優(yōu)勢(shì),就需要依靠虛擬電廠的建設(shè)。

    記者注意到,早在2015年7月6日,國(guó)家發(fā)改委便下發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》,其中指出:“要推廣區(qū)域性自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)、智能小區(qū)、智能園區(qū)以及虛擬電廠定制化工程方案;加快電力需求側(cè)管理平臺(tái)建設(shè),支持需求側(cè)管理預(yù)測(cè)分析決策、信息發(fā)布、雙向調(diào)度技術(shù)研究應(yīng)用;探索靈活多樣的市場(chǎng)化交易模式,建立健全需求響應(yīng)工作機(jī)制和交易規(guī)則,鼓勵(lì)用戶(hù)參與需求響應(yīng),實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)。”

    所謂虛擬電廠(Virtual Power Plant,簡(jiǎn)稱(chēng)VPP)是一種將分布式發(fā)電、需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能資源統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制,響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

    記者了解到,在傳統(tǒng)的能源供給體系中,用電和耗電大體上都是一致的,為了保障電網(wǎng)的運(yùn)行平穩(wěn),電源側(cè)必須根據(jù)負(fù)荷側(cè)的消費(fèi)情況,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)出力大小。

    “電網(wǎng)的安全運(yùn)行邏輯是用多少電發(fā)多少電,如果用電多了,發(fā)電不夠,那就會(huì)造成停產(chǎn)限電,那發(fā)電多了用電少了,那就會(huì)給電網(wǎng)造成破壞。”劉習(xí)輝說(shuō)。

    在此背景下,雖然虛擬電廠的概念提出時(shí)間較早,但是由于早年間傳統(tǒng)能源供給體系較為單一,虛擬電廠始終未能得到大展拳腳的空間,因此也長(zhǎng)期停留在概念與試點(diǎn)階段。

    直到近年來(lái),新能源裝機(jī)占比的不斷提升,才讓虛擬電廠的概念再度受到市場(chǎng)的重視。

    “多、散、小是分布式新能源的三大特點(diǎn),此外,就算是集中式的大型電站,出力也具有隨機(jī)和間歇性,通過(guò)虛擬電廠就能打破時(shí)空束縛,將一定區(qū)域內(nèi)多個(gè)分散且可控的電源、儲(chǔ)能以及負(fù)荷聚合,等效成一個(gè)可控電源,以此來(lái)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)管理電力系統(tǒng)。”劉習(xí)輝進(jìn)一步解釋說(shuō)。

    為了說(shuō)明虛擬電廠如何起到“削峰填谷”的作用,他又向記者舉例:“當(dāng)電力市場(chǎng)供大于求時(shí),虛擬電廠可以作為‘負(fù)電廠’,中斷部分可控電源并網(wǎng),提高用電負(fù)荷,增加電網(wǎng)的消納能力,而當(dāng)電力市場(chǎng)供小于求時(shí),虛擬電廠又可作為‘正電廠’,聚合分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)施向電網(wǎng)供電。”

    此外,虛擬電廠概念的再度走紅,除了要解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的挑戰(zhàn)外,還要滿(mǎn)足電力消費(fèi)場(chǎng)景日趨多元化的市場(chǎng)需求。

    從用電側(cè)來(lái)看,隨著近年來(lái)儲(chǔ)能設(shè)施、分布式光伏、智能用電設(shè)備以及新能源汽車(chē)及充電站等產(chǎn)品的全面普及,電力用戶(hù)的角色從原來(lái)單純的消費(fèi)者變成了“產(chǎn)消者”。

    “原先工商業(yè)可能只是單純的電力消費(fèi)者,裝上了一套分布式光伏之后,那這位用戶(hù)就多了一個(gè)生產(chǎn)者的身份,又或者裝上一套獨(dú)立的儲(chǔ)能設(shè)施,這位用戶(hù)又變成了電力輔助參與者,又比如V2G電站,車(chē)主在充電時(shí)是消費(fèi)者,在賣(mài)電時(shí)又成了輔助參與者。”滬上一位新能源行業(yè)研究員馬志告訴記者。

    在劉習(xí)輝看來(lái),如果說(shuō)國(guó)家能源局在11月25日發(fā)布的《基本規(guī)則》是從頂層設(shè)計(jì)上明確了新興能源主體的市場(chǎng)地位的話(huà),那么虛擬電廠建設(shè)就是保障頂層設(shè)計(jì)落實(shí)的重要措施。

    “通過(guò)虛擬電廠的建設(shè),才能將廣大的資源協(xié)調(diào)調(diào)度起來(lái),實(shí)現(xiàn)最大程度地高效利用,既解決了電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題,又提高了新能源消納,這是我國(guó)構(gòu)建新型能源供給體系的必經(jīng)之路。”劉習(xí)輝說(shuō)。

    此外,記者還注意到,相比起火電靈活性改造,虛擬電廠也是解決當(dāng)下新能源消納問(wèn)題較為經(jīng)濟(jì)性的手段。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)的測(cè)算,通過(guò)火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷,滿(mǎn)足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億,而通過(guò)虛擬電廠僅需投資500億-600億元,虛擬電廠的成本僅為火電廠的1/8-1/7。

    根據(jù)記者不完全統(tǒng)計(jì),截至2022年12月16日,國(guó)內(nèi)已有北京、上海、廣東、江蘇、浙江及河北等地開(kāi)展了虛擬電廠的項(xiàng)目試點(diǎn)。其中,北京在2022年6月頒布的《北京市“十四五”時(shí)期電力發(fā)展規(guī)劃》中,首次將虛擬電廠的建設(shè)納入電力發(fā)展規(guī)劃,而深圳則在今年8月26日,建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠管理中心。

    商業(yè)模式

    在2022年上半年,劉習(xí)輝曾在浙江省多地參與了虛擬電廠輔助電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)。

    他告訴記者,當(dāng)前國(guó)內(nèi)虛擬電廠建設(shè)主要還是以負(fù)荷型為主。

    據(jù)了解,根據(jù)聚合資源類(lèi)型的不同,虛擬電廠通常可分為三大類(lèi),即負(fù)荷型、電源型以及源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體型,其中負(fù)荷型電廠通過(guò)聚合各類(lèi)負(fù)荷側(cè)資源,提供負(fù)荷側(cè)參與調(diào)峰調(diào)頻的輔助服務(wù),而電源型即是通過(guò)將各類(lèi)分布式能源聚合,向電力系統(tǒng)提供能量輸出服務(wù),混合型則是二者兼具。

    “國(guó)內(nèi)的虛擬電廠現(xiàn)在大多數(shù)基本由電網(wǎng)公司推進(jìn)建設(shè),由于負(fù)荷側(cè)對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)可控性更高,因此在建設(shè)上負(fù)荷型難度更低,比如通過(guò)將一個(gè)地區(qū)工商業(yè)用戶(hù)的可控非生產(chǎn)設(shè)備聚合起來(lái),像是空調(diào)、冰箱、飲水機(jī)等,在電力供應(yīng)不足時(shí),將空調(diào)溫度統(tǒng)一上調(diào)1-3度,關(guān)掉不必要照明和冰箱,即不影響生產(chǎn)生活,又能改善電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。”劉習(xí)輝表示。

    曾參與過(guò)國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠項(xiàng)目建設(shè)的板塊龍頭恒實(shí)科技(300513.SZ),曾在2022年6月22日接受投資者調(diào)研時(shí),詳細(xì)介紹過(guò)其虛擬電廠業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)模式,根據(jù)調(diào)研紀(jì)要披露,恒實(shí)科技虛擬電廠服務(wù)于多個(gè)相互依存的客戶(hù)細(xì)分群體,這些客戶(hù)可分為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、資源類(lèi)客戶(hù),其中資源類(lèi)客戶(hù)又可分為分布式能源、負(fù)荷(對(duì)應(yīng)大用戶(hù)和小用戶(hù))、儲(chǔ)能等。

    “公司主要以項(xiàng)目實(shí)施方(對(duì)電網(wǎng)客戶(hù))及能源聚合商(對(duì)資源類(lèi)客戶(hù))的身份參與虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈。其中,公司以項(xiàng)目實(shí)施方的身份主要為電網(wǎng)客戶(hù)建設(shè)虛擬電廠或相同類(lèi)型的智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái),盈利模式為項(xiàng)目收入及后期維護(hù)收入。”恒實(shí)科技調(diào)研紀(jì)要中指出。

    而在能源聚合服務(wù)方面,恒實(shí)科技表示,公司主要瞄準(zhǔn)的是可控負(fù)荷類(lèi)資源客戶(hù),通過(guò)聚合運(yùn)營(yíng)可控負(fù)荷形成資源池參與電力交易市場(chǎng)獲得收益分成。

    “可控負(fù)荷大體有兩種:可中斷負(fù)荷(一般指居民和特殊工業(yè))和可平移負(fù)荷(可將用電高峰時(shí)期向后推移一段時(shí)間)。可控負(fù)荷的主要職責(zé)是參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)和需求側(cè)響應(yīng),從而獲取一定經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償;能源聚合商則通過(guò)提供聚合服務(wù)、合同能源管理服務(wù)等一系列增值服務(wù)獲取可控負(fù)荷主體的收益分成。”恒實(shí)科技進(jìn)一步表示。

    劉習(xí)輝認(rèn)為,造成國(guó)內(nèi)虛擬電廠建設(shè)類(lèi)型單一的原因主要有兩點(diǎn),除了上述負(fù)荷側(cè)對(duì)于電網(wǎng)可控性更高外,也離不開(kāi)我國(guó)電力供應(yīng)中短期偏緊的常態(tài)。“在我國(guó)的電力市場(chǎng)中,不夠用是常態(tài),所以需求側(cè)響應(yīng)調(diào)度的需求要大于電源側(cè),通過(guò)負(fù)荷側(cè)的資源聚集能夠更直接地減輕調(diào)控壓力。”他告訴記者。

    不過(guò)記者也注意到,目前國(guó)內(nèi)也已經(jīng)有源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體型的虛擬電廠順利落地。

    11月25日,華能浙江虛擬電廠1號(hào)機(jī)組順利完成72小時(shí)試運(yùn)行,華能集團(tuán)在其官方微信公眾號(hào)上表示,這是國(guó)內(nèi)首套接入調(diào)度系統(tǒng),并實(shí)時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié)的虛擬電廠。

    根據(jù)其官方公布的信息,該項(xiàng)目可通過(guò)管控平臺(tái),聚合浙江省內(nèi)各地的分布式電源、新型儲(chǔ)能、充換電站及樓宇空調(diào)等,采用秒級(jí)快速響應(yīng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù),實(shí)時(shí)參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻,實(shí)現(xiàn)“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變。

    據(jù)華能集團(tuán)測(cè)算,當(dāng)虛擬電廠可調(diào)容量達(dá)到30萬(wàn)千瓦時(shí),其調(diào)節(jié)能力相當(dāng)于42萬(wàn)千瓦傳統(tǒng)燃煤機(jī)組,每年可促進(jìn)新能源消納23.3億千瓦時(shí),節(jié)省原煤98.2萬(wàn)噸,降低二氧化碳排放187萬(wàn)噸。

    不過(guò),在馬志眼中,眼下國(guó)內(nèi)的虛擬電廠建設(shè)還處在起步階段,其中首要的問(wèn)題仍在于市場(chǎng)機(jī)制的建設(shè)。

    “目前國(guó)內(nèi)的虛擬電廠商業(yè)模式,基本以為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)賺取補(bǔ)貼為主,但以此來(lái)實(shí)現(xiàn)盈利并不是長(zhǎng)久之計(jì)。”馬志表示。

    2021年7月9日,廣州市工信廳在《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》中提出,要通過(guò)開(kāi)展需求響應(yīng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷,逐步形成約占廣州市統(tǒng)調(diào)最高負(fù)荷 3%左右的需求響應(yīng)能力,對(duì)參與響應(yīng)的用戶(hù)或聚合商給予補(bǔ)貼,削峰補(bǔ)貼最高5元/度,填谷補(bǔ)貼最高2元/度,具體補(bǔ)貼費(fèi)用等于有效響應(yīng)電量與補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)及響應(yīng)系數(shù)相乘。

    根據(jù)東北證券在2022年7月發(fā)表的一份研報(bào)中測(cè)算,按照實(shí)施細(xì)則中補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn),預(yù)計(jì)每年廣東省虛擬電廠的收益空間有望達(dá)到294億元;但若考慮日后退補(bǔ)的情況,參考廣東電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)的價(jià)格,預(yù)計(jì)每年廣東省內(nèi)虛擬電廠的收益空間約為83億元。

    但馬志告訴記者,目前國(guó)內(nèi)的虛擬電廠以邀約型服務(wù)為主,即電廠只能在接到電網(wǎng)的調(diào)度指令后,參與調(diào)峰調(diào)頻方能獲得補(bǔ)償,且補(bǔ)償價(jià)格多為固定,在此背景下,交易頻次的不確定和固定價(jià)格限制了虛擬電廠的收益空間。

    “現(xiàn)在各地的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn),基本從容量的角度出發(fā),比如某虛擬電廠接到了電網(wǎng)調(diào)度指令,隨后按照調(diào)用的千瓦時(shí)數(shù),乘以單價(jià)給予補(bǔ)償,或者是按照調(diào)用次數(shù)來(lái)計(jì)費(fèi),比如這個(gè)月用了多少次,然后由電網(wǎng)直接給到虛擬電廠收益。”劉習(xí)輝也告訴記者。

    然而對(duì)照歐美地區(qū),較大的峰谷價(jià)差以及完善的電力市場(chǎng)機(jī)制,都為虛擬電廠的發(fā)展提供了更多經(jīng)濟(jì)性選擇。

    例如:根據(jù)德國(guó)的大型虛擬電廠聚合商N(yùn)ext Kraftwerke官網(wǎng)公布數(shù)據(jù),在其被殼牌收購(gòu)以前,該公司2020年全年?duì)I收就已達(dá)到5.95億歐元,8179兆瓦的聯(lián)網(wǎng)裝機(jī)容量。

    在劉習(xí)輝看來(lái),虛擬電廠的大規(guī)模落地,需要一套電廠參與電力市場(chǎng)交易的完善機(jī)制。“虛擬電廠肯定需要按照類(lèi)似實(shí)體電廠的模式,參與電力市場(chǎng)的交易,這種商業(yè)模式才能長(zhǎng)久。”他說(shuō)。

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