中國儲能網(wǎng)訊：雙碳大背景下，虛擬電廠迎來黃金發(fā)展機遇期，未來市場空間有望達到千億元以上。
杜鵬／文
近期，虛擬電廠被資本市場追捧，概念股紛紛大漲。其中，深交所中小板上市公司金智科技4月下旬以來最大漲幅246%，目前總市值超過70億元。
7月13日，就虛擬電廠問題，金智科技回復(fù)投資者稱，“公司在虛擬電廠領(lǐng)域涉及的產(chǎn)品及業(yè)務(wù)包括源網(wǎng)荷儲能源聚合調(diào)控平臺、分布式光伏系統(tǒng)建設(shè)及運維、區(qū)域分布式光伏集中管控系統(tǒng)、電化學(xué)儲能相關(guān)設(shè)備的制造及系統(tǒng)集成、電力輔助服務(wù)等，目前正在積極推廣應(yīng)用?！?
虛擬電廠并非僅是資金炒作，而是在雙碳大背景下催生出來的新機遇，受到政策扶持，未來市場空間巨大。
雙碳催生大機遇
虛擬電廠指利用軟件系統(tǒng)和信息通信技術(shù)，將分布式發(fā)電、儲能和可控負(fù)荷資源聚合并進行電力調(diào)度的協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)供需平衡的電力管理系統(tǒng)。
虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)鏈由上游基礎(chǔ)資源、中游系統(tǒng)平臺和下游電力需求方共同構(gòu)成。分布式電源、儲能、可控負(fù)荷的發(fā)展共同構(gòu)成了上游基礎(chǔ)資源，重點應(yīng)用于包括工業(yè)、建筑和居民領(lǐng)域。中游資源聚合商主要依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來自各層面的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)虛擬電廠核心功能——協(xié)調(diào)控制，是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)鏈下游為公共事業(yè)企業(yè)（電網(wǎng)公司）、能源零售商（售電公司）及一切參與電力市場化交易的主體。
在能源供給側(cè)，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是中國發(fā)展虛擬電廠的大背景。
綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展理念已逐漸成為共識，全球主要國家相繼針對碳排放問題提出了相應(yīng)的計劃和措施，并對能耗做出具體要求。中國提出的目標(biāo)是力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。
在雙碳共識下，多國選擇通過提升電能占終端用能的比例來實現(xiàn)降低碳排放的目標(biāo)，全球范圍內(nèi)以風(fēng)電、太陽能為主的新能源裝機量及發(fā)電量占比顯著提升。據(jù)統(tǒng)計，目前中國風(fēng)電、太陽能裝機量占比分別為12.8%和11.5%，政策目標(biāo)提出，到2030年，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上，新能源將逐漸占據(jù)未來中國電力系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。
與傳統(tǒng)火電、水電相比，風(fēng)電及太陽能等可再生能源發(fā)電布點分散，易受天氣等環(huán)境因素影響，因此發(fā)電功率呈現(xiàn)明顯的間歇性和波動性特征，將對電網(wǎng)出力端形成較大的沖擊，影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性維護。同時，峰谷差問題催生的儲能、分布式電源的大規(guī)模裝機也增加了出力資源的數(shù)量，調(diào)度復(fù)雜度大幅提升。
面對這些問題，虛擬電廠（VPP）能夠有效聚合分布式電源和儲能電站等資源，依靠物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，處理風(fēng)電、光伏等出力端帶來的不確定性，幫助電網(wǎng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，加強新型電力系統(tǒng)內(nèi)部各單元間的協(xié)同，從而提升電力系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定性。
在能源需求側(cè)，新能源汽車充電、戶用及工商業(yè)節(jié)能管理的應(yīng)用，帶動可控負(fù)荷大幅增長。虛擬電廠通過有效利用可控新增負(fù)荷，有效降低新增負(fù)荷對電網(wǎng)的沖擊，甚至可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的削峰填谷。
從新能源電動車的角度看，以家用充電為例，在傍晚的用電高峰期，大規(guī)模的電車充電需求將加劇電網(wǎng)的峰谷差。而應(yīng)用虛擬電廠技術(shù)，能夠?qū)⒂秒姇r間推后，在不影響充電效果的情況下適當(dāng)降低充電速度，減緩電力峰谷差。
政策支持
“十三五”期間，江蘇、上海、河北等地開展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點工作。其中，江蘇省率先于2015年出臺官方文件《江蘇省電力需求響應(yīng)的實施細(xì)則》指導(dǎo)電力需求的調(diào)控。此后，中國虛擬電廠進入研發(fā)、探索階段，2019年，國家電網(wǎng)建成國內(nèi)首個虛擬電廠“國網(wǎng)冀北虛擬電廠”，實現(xiàn)了發(fā)電和用電的自我調(diào)節(jié)。
到目前為止，北京、上海、廣東、江蘇、浙江等地先后開展虛擬電廠項目試點。
國網(wǎng)冀北虛擬電廠實時接入并控制了蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、電動汽車充電站等11類、19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市。
冀北虛擬電廠的核心——智能管控平臺可實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)和互動信息的計算、存儲以及集成能源運行管理、交易、服務(wù)功能，整合優(yōu)化各類可調(diào)資源與電力系統(tǒng)實時交互。
從運營效果上看，2020年，冀北電網(wǎng)夏季空調(diào)負(fù)荷達600萬千瓦，10%空調(diào)負(fù)荷通過虛擬電廠進行實時響應(yīng)，等于少建一座60萬千瓦的傳統(tǒng)電廠；“煤改電”最大負(fù)荷將達200萬千瓦，蓄熱式電采暖負(fù)荷通過虛擬電廠進行實時響應(yīng)，預(yù)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。
中國東西部電力供需關(guān)系趨緊，電力峰谷差矛盾日益突出，各地年最高負(fù)荷95%以上峰值負(fù)荷累計不足50小時。峰谷差問題可以依靠多種手段緩解，但總體來看，隨著虛擬電廠技術(shù)的日漸成熟，虛擬電廠將成為削峰填谷投資成本最低的手段。
根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億元，而通過虛擬電廠，在建設(shè)、運營、激勵等環(huán)節(jié)投資僅需500億-600億元，既滿足環(huán)保要求，又能夠降低投入成本。
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(shè)施、虛擬電廠、用戶可中斷負(fù)荷等靈活性資源參與輔助服務(wù)。2022年6月，《北京市“十四五”時期電力發(fā)展規(guī)劃》首次將虛擬電廠的建設(shè)納入電力發(fā)展規(guī)劃中。同月，山西能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運營管理實施方案》，要求加快推進虛擬電廠建設(shè)，擴大需求側(cè)（儲能）響應(yīng)規(guī)模，提升新能源消納及需求響應(yīng)能力。
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(diào)負(fù)荷資源超過5000萬千瓦，虛擬電廠也隨基礎(chǔ)資源的快速發(fā)展而受到重視。
市場空間大
當(dāng)前中國虛擬電廠尚處于初級階段，虛擬電廠聚合單元以需求側(cè)響應(yīng)以及參與電力市場輔助服務(wù)調(diào)峰調(diào)頻獲取收入，聚合商以虛擬電廠總收入的一定比例分成作為收益。
以廣州市為例，虛擬電廠聚合商及電力用戶可以參與電力市場交易，需求響應(yīng)分為邀約、實時兩種類型。在廣州供電局在虛擬電廠管理平臺發(fā)布響應(yīng)邀約后，在次日/4小時后進行需求響應(yīng)的模式為邀約需求響應(yīng)，而在1分鐘內(nèi)即開始調(diào)整負(fù)荷的類型為實時需求響應(yīng)，由于實時需求響應(yīng)的時效性更強、調(diào)控難度更高，實時需求響應(yīng)的補貼價格往往比邀約需求響應(yīng)更高。
根據(jù)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(yù)計虛擬電廠調(diào)節(jié)負(fù)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(wǎng)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。
面對虛擬電廠盛宴，上市公司中已有國能日新、朗新科技、國網(wǎng)信通、遠(yuǎn)光軟件、恒實科技、國電南瑞等多家公司明確表示對虛擬電廠領(lǐng)域進行了不同程度的參與。
其中，擁有產(chǎn)業(yè)積淀與技術(shù)稟賦的廠商有望成為最大受益者。
資源整合能力構(gòu)成當(dāng)前虛擬電廠核心壁壘。
虛擬電廠為資源的聚合體，需要打通區(qū)域內(nèi)部的分布式光伏、風(fēng)電廠、主網(wǎng)、家庭、工業(yè)企業(yè)、充電站場站、儲能裝置、電動汽車等多元化的資源，同時虛擬電廠控制系統(tǒng)需要建立起虛擬電廠內(nèi)部的協(xié)同機制。因此，虛擬電廠對廠商的資源整合能力具有較高的要求，行業(yè)門檻高筑，帶有電力產(chǎn)業(yè)資源的廠商競爭優(yōu)勢凸顯。
虛擬電廠投入運行后，行業(yè)長期的競爭關(guān)鍵在于技術(shù)側(cè)。相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度，虛擬電廠將儲能裝置以及需求側(cè)資源引入調(diào)控的范疇，調(diào)度的難度提升。
根據(jù)恒實科技公告，虛擬電廠的核心技術(shù)在于源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)度技術(shù)，將需求側(cè)資源作為常態(tài)化資源納入電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)度，包含大規(guī)模源網(wǎng)荷儲多維度協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法、可中斷負(fù)荷精準(zhǔn)控制技術(shù)、基于安全約束的大規(guī)模精準(zhǔn)負(fù)荷恢復(fù)技術(shù)、負(fù)荷優(yōu)化實時建模技術(shù)等。
在中金公司看來，兼具技術(shù)與資源的廠商有望成為虛擬電廠行業(yè)的龍頭。
