中國儲能網訊：隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，具備調節(jié)潛力的用戶側資源數(shù)量飛速增長，包括工商業(yè)和居民各類可調節(jié)靈活負荷，電動汽車、分布式儲能等儲能資源，屋頂光伏和小型風電等分布式可再生能源，為電力系統(tǒng)提供了潛在的靈活調節(jié)手段。
電動汽車作為具有流動性的雙向調節(jié)資源，既可通過接入虛擬電廠參與電網調節(jié)；同時作為電化學儲能體系的重要組成部分，未來有望為電力系統(tǒng)提供千萬千瓦級的雙向靈活性調節(jié)能力。
什么是虛擬電廠？
虛擬電廠（Virtual Power Plant，VPP）是聚合分布在一定區(qū)域的分布式電源、可調節(jié)負荷、儲能、電動汽車等資源，應用AI、大數(shù)據等技術，形成的具有電力市場交易或電網互動能力的物理或經濟實體，也可指實現(xiàn)此目的的綜合應用技術，進一步可引申為搭載、應用此技術的軟硬件及服務產品。
從平臺角度來看，虛擬電廠是一方面對接電力交易中心，另一方面對接各類資源聚合商，組織資源主體參與各類電力市場交易，并完成相關結算和利益分配的平臺。
虛擬電廠示意圖
圖源：電力圓桌項目課題組《面向雙碳的虛擬電廠技術支撐體系與商業(yè)模式研究》
按照聚合資源的不同，虛擬電廠可分為電源型虛擬電廠、負荷型虛擬電廠、儲能型虛擬電廠、混合型虛擬電廠等類型，其中含電動汽車在內的源網荷儲一體化混合型聚合資源出售屬性較強。
各類虛擬電廠的特征
目前國內的虛擬電廠還處在商業(yè)模式的探索階段，從虛擬電廠的收益來源來說，已經開展的虛擬電廠業(yè)務模式主要以邀約型需求響應為主，盈利模式來源于響應補貼。但需求響應屬于偶發(fā)交易，具有交易頻次不確定的特點，無法構成虛擬電廠運營商主要盈利模式。
隨著中長期市場、現(xiàn)貨市場、綠電交易市場、輔助服務市場等逐步放開，虛擬電廠可作為一個市場主體全面參與到市場中，主要盈利模式除了需求響應，還包括輔助服務交易、電力現(xiàn)貨交易等。
目前國內虛擬電廠的主要投資與參與方包括政府、電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)與資源聚合商，政府部門主要牽頭虛擬電廠管理平臺的建設，例如深圳虛擬電廠管理中心；電網與發(fā)電企業(yè)投資建設虛擬電廠運營平臺，例如國網的冀北虛擬電廠、南網的“粵能投”虛擬電廠、國電投保定綜合智慧零碳電廠；資源聚合商種類較多，主要為綜合能源服務公司、售電公司、與車樁企業(yè)等直接對接用戶資源的公司。
電動汽車、充換電基礎設施、充電量持續(xù)增長
據工信部數(shù)據，截至2023年底，我國充電基礎設施累計達859.6萬臺，同比增加65%；2023年，我國充電基礎設施新增338.6萬臺，同比增長30.6%，新能源汽車國內銷量829.2萬輛，同比增長33.5%，樁車增量比為1∶2.4。
據公安部統(tǒng)計數(shù)據，截至2023年底，全國新能源汽車保有量達2041萬輛，同比增長56%；其中純電動汽車保有量1552萬輛，占新能源汽車保有量的76.04%，純電汽車保有量同比增長49%。
若以電池容量50kWh的純電動汽車來估算，按每天一充一放，1500萬輛純電汽車，年充電量需求超2000億千瓦時，若將電動汽車電池作為分布式電化學儲能體系的組成部分，整體儲能容量也是巨大的。
電動汽車、充電量呈爆發(fā)式增長，未來充換電基礎設施的不斷完善擴充是一個發(fā)展重點，另外基于大量充換電設施、電動汽車的用電運營商業(yè)模式的拓展也很具想象力。
政策支持電動汽車以V2G參與虛擬電廠
V2G即Vehicle-to-Grid（車輛到電網），又稱雙向逆變式充電技術，即電動車不僅可以從電網獲取電力充電，還可以將車載電池中的電能反饋到電網中。
電動汽車就是巨大的電力海綿，V2G技術的應用，可實現(xiàn)電動汽車的分布式移動儲能單元功能，在用電低谷時充電，在用電高峰時向外放電。
今年1月，發(fā)展改革委等四部門印發(fā)《關于加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》。該文件明確，車網互動主要包括智能有序充電、雙向充放電等形式，可參與削峰填谷、虛擬電廠、聚合交易等應用場景。到2030年，新能源汽車將成為電化學儲能體系的重要組成部分，并力爭為電力系統(tǒng)提供千萬千瓦級的雙向靈活性調節(jié)能力。
此外，該文件還鼓勵針對居民個人樁等負荷可引導性強的充電設施制定獨立的峰谷分時電價政策，并圍繞居民充電負荷與居民生活負荷建立差異化的價格體系，力爭2025年底前實現(xiàn)居民充電峰谷分時電價全面應用，進一步激發(fā)各類充換電設施靈活調節(jié)潛力。
截至目前，浙江、山東、湖北、福建等多省已發(fā)布居民電動汽車充電設施分時電價專項文件。
比如浙江按春秋、夏冬以及重大節(jié)假日劃分省內動汽車充換電設施峰谷電價，其中尖峰上浮50%、高峰上浮35%、低谷下浮60%、深谷下浮80%；福建省則針對居民電動汽車充電設施在居民合表電價0.533元/千瓦時的基礎上，高峰貴0.03元，谷時便宜0.2元；湖北面向居民電動汽車充電樁分時電價在現(xiàn)行電價標準（每千瓦時0.555元，含稅）基礎上，深谷便宜0.333元，低谷便宜0.17元，高峰貴0.03元，尖峰貴0.333元。
今年4月，商務部等14部門印發(fā)的《推動消費品以舊換新行動方案》，提出要鼓勵各地出臺支持政策，完善充（換）電、停車、智慧交通等基礎設施。目前，各地正在持續(xù)優(yōu)化充換電設施布局，積極推進充電設備更新升級，提高充電效率。
今年年初，重慶的西部科學城投運一座超級充電站，這也是重慶首個“光儲充放換檢”源網荷儲一體化示范站。
該充電站配置24臺180kW直流充電樁、60臺240kW直流充電樁，還有2臺360kW分體式直流充電樁，1臺480kW直流液冷充電樁，總充電功率19920kW，可滿足180臺新能源汽車同時充電；換電站儲備8塊動力電池，每塊電池282kWh，可支持40余臺換電重卡換電需求；同時打了造20MW電化學儲能場景；發(fā)生區(qū)域停電等極端情況下，超充站還能夠脫離大電網獨立運行，依靠自身儲能、V2G等設施設備，作為應急電源使用，保障周邊居民區(qū)關鍵用電設施設備有序運轉。
V2G是未來交通和能源領域的融合，通過“源網儲荷”的高效本地化部署和應用，實現(xiàn)綠色能源的本地自產自銷，減少對外部環(huán)境的影響，同時也可通過峰谷電價差、虛擬電廠等商業(yè)模式為電動車車主、充換電站運營商創(chuàng)造一定的經濟效益，實現(xiàn)良性循環(huán)。
深圳電動汽車虛擬電廠
2022年8月26日，深圳掛牌成立虛擬電廠管理中心，該中心由深圳市發(fā)展改革委管理，設在深圳供電局，主要負責虛擬電廠管理平臺建設維護、建立相關管理制度、組織開展用戶注冊、資源接入、并網管理、性能測試、響應監(jiān)測、效果評估等工作。
深圳虛擬電廠管理中心
圖源：中國電力報
深圳虛擬電廠管理中心積極推動5G基站、新能源汽車充換電場站、電動自行車換電柜、建筑樓宇、工業(yè)園區(qū)、儲能系統(tǒng)等資源接入虛擬電廠管理平臺。
截至今年3月，深圳虛擬電廠管理中心已接入運營商45家，接入容量規(guī)模265萬千瓦；實時可調負荷56萬千瓦，相當于2臺中型火電機組。
在2022年成立國內首家虛擬電廠管理中心后，深圳的虛擬電廠就與電動汽車充電站融合發(fā)展。
2024年一季度深圳新能源汽車充電量達6.7億kWh，同比增長10.9%，相當于超過1200萬輛電池容量50kWh的電動汽車充滿電，目前深圳全市已有336座超充站投運。截至今年一季度，南方電網在深充電站（含超充站）等已全部接入深圳虛擬電廠管理中心，接入規(guī)模達26萬千瓦，可參與深圳市虛擬電廠精準響應。
也就是說僅南方電網的充電站就占到虛擬電廠總接入容量的十分之一，展示了充換電基礎設施、電動汽車資源通過虛擬電廠提高電網運行效率方面的潛力。
車企的虛擬電廠“生意經”
蔚來是我國首家接入電網（上海電網）調度虛擬電廠的電動汽車品牌，同時也是國內最大規(guī)模將換電站接入虛擬電廠的品牌。
早在2019年，蔚來就通過“能源云”在上海組織換電站和家充樁參與全市電網的削峰填谷。
此外，蔚來還通過多個試點落地項目，聯(lián)動各地電網公司、能源發(fā)電企業(yè)，實現(xiàn)虛擬電廠在電力輔助服務市場的應用。
截至2024年1月底，蔚來累計交付新車459649輛；截至2月25日，蔚來在全國已建設2375座換電站，3713座充電站。
截至今年2月，蔚來累計有1683座換電站參與錯峰充電，轉移用電量達1.6億千瓦時。同時，蔚來已組織換電站587座、充電樁超過2.7萬根參與全國14個省市的需求響應以及調峰輔助服務，累計總調峰容量約30萬千瓦。
今年4月，蔚來能源《規(guī)模化車網互動虛擬電廠建設與運營》項目更是入選了國家第一批綠色低碳先進技術示范項目，這也是唯一一家車企入選項目。
該項目內容涵蓋了面向車網互動的換電站和V2G樁建設、大容量、高性能、精準調控的車網互動虛擬電廠構建，以及綠色低碳的用戶多時空補能運營等多個方面。在與上海電網深度合作中，驗證了換電站作為分布式資源聚合式參與電網調頻的能力。
該項目將基于“車-樁-網”協(xié)同互動，助力可再生能源的消納以及提高電網穩(wěn)定性。同時，蔚來能源還將通過挖掘蔚來用戶和加電用戶雙重運營潛力，打造綠色、低碳的電動汽車用戶補能運營體系，推動新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
電動汽車、充換電站運營商未來建好虛擬電廠，可以多元化拓展營收。運營商不只靠服務費賺錢，還有售電、峰谷電價差、調峰、現(xiàn)貨交易增加收益。
電動重卡虛擬電廠
4月2日，河北唐山超10萬輛次電動重卡首次參與了電網峰谷調節(jié)，調節(jié)電量超50萬千瓦時，初步建成了我國首個電動重卡型虛擬電廠運營模式。
在唐山，電動重卡主要應用于港口物流、礦山運輸?shù)葓鼍?，具有低碳環(huán)保、運營成本低等優(yōu)勢。今年一季度，該地區(qū)新增重卡充換電站30座，充電量達1.7億千瓦時，同比增長17%，創(chuàng)歷史新高。目前該地區(qū)已建成重卡充換電站332座、充電樁2618個，累計充電量超14億千瓦時。
唐山的電動重卡虛擬電廠案例，目前聚合了11座重卡充換電站電池儲能資源，調節(jié)能力最大可達2.23萬千瓦。
電動重卡虛擬電廠聚合的是重卡的儲能電池資源，既可促進電力供需平衡，獲得收益，也是促進新能源消納的手段。
電動重卡的電池具有儲能單元容量大、充電功率高的特點，是一種非常優(yōu)質的儲能資源，將電動重卡儲能電池資源進行聚合，以虛擬電廠模式運營，通過參與電力輔助服務市場，在電網負荷低谷時段充電，將電能儲存在電池中，從而降低電網峰谷差，促進電力供需平衡獲得收益和新能源消納。
電動重卡充電享受峰谷電價。在電網負荷低谷時段，重卡充電價格最低，一度電最高可以節(jié)省約0.75元，一輛重卡充一次電最高可節(jié)省315元，可進一步降低運營成本價值。
電動汽車作為具有流動性的雙向調節(jié)資源，現(xiàn)階段可以通過避峰充電參與電網調節(jié)，后續(xù)有望在V2G技術試點成熟后逐步推開，在尖峰時段參與出力進行頂峰調節(jié)，參與調頻輔助服務，提升新型電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力，通過減少增量電網容量、增量調峰調頻電廠建設等方式，間接減少碳排放。
