中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，具備調(diào)節(jié)潛力的用戶側(cè)資源數(shù)量飛速增長(zhǎng)，包括工商業(yè)和居民各類可調(diào)節(jié)靈活負(fù)荷，電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能等儲(chǔ)能資源，屋頂光伏和小型風(fēng)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(diào)節(jié)手段。
電動(dòng)汽車作為具有流動(dòng)性的雙向調(diào)節(jié)資源，既可通過(guò)接入虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)；同時(shí)作為電化學(xué)儲(chǔ)能體系的重要組成部分，未來(lái)有望為電力系統(tǒng)提供千萬(wàn)千瓦級(jí)的雙向靈活性調(diào)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(diào)節(jié)負(fù)荷、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等資源，應(yīng)用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，形成的具有電力市場(chǎng)交易或電網(wǎng)互動(dòng)能力的物理或經(jīng)濟(jì)實(shí)體，也可指實(shí)現(xiàn)此目的的綜合應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)一步可引申為搭載、應(yīng)用此技術(shù)的軟硬件及服務(wù)產(chǎn)品。
從平臺(tái)角度來(lái)看，虛擬電廠是一方面對(duì)接電力交易中心，另一方面對(duì)接各類資源聚合商，組織資源主體參與各類電力市場(chǎng)交易，并完成相關(guān)結(jié)算和利益分配的平臺(tái)。
虛擬電廠示意圖
圖源：電力圓桌項(xiàng)目課題組《面向雙碳的虛擬電廠技術(shù)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(fù)荷型虛擬電廠、儲(chǔ)能型虛擬電廠、混合型虛擬電廠等類型，其中含電動(dòng)汽車在內(nèi)的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化混合型聚合資源出售屬性較強(qiáng)。
各類虛擬電廠的特征
目前國(guó)內(nèi)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(lái)源來(lái)說(shuō)，已經(jīng)開(kāi)展的虛擬電廠業(yè)務(wù)模式主要以邀約型需求響應(yīng)為主，盈利模式來(lái)源于響應(yīng)補(bǔ)貼。但需求響應(yīng)屬于偶發(fā)交易，具有交易頻次不確定的特點(diǎn)，無(wú)法構(gòu)成虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商主要盈利模式。
隨著中長(zhǎng)期市場(chǎng)、現(xiàn)貨市場(chǎng)、綠電交易市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等逐步放開(kāi)，虛擬電廠可作為一個(gè)市場(chǎng)主體全面參與到市場(chǎng)中，主要盈利模式除了需求響應(yīng)，還包括輔助服務(wù)交易、電力現(xiàn)貨交易等。
目前國(guó)內(nèi)虛擬電廠的主要投資與參與方包括政府、電網(wǎng)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(tái)的建設(shè)，例如深圳虛擬電廠管理中心；電網(wǎng)與發(fā)電企業(yè)投資建設(shè)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，例如國(guó)網(wǎng)的冀北虛擬電廠、南網(wǎng)的“粵能投”虛擬電廠、國(guó)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(wù)公司、售電公司、與車樁企業(yè)等直接對(duì)接用戶資源的公司。
電動(dòng)汽車、充換電基礎(chǔ)設(shè)施、充電量持續(xù)增長(zhǎng)
據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2023年底，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)達(dá)859.6萬(wàn)臺(tái)，同比增加65%；2023年，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施新增338.6萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)30.6%，新能源汽車國(guó)內(nèi)銷量829.2萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)33.5%，樁車增量比為1∶2.4。
據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2023年底，全國(guó)新能源汽車保有量達(dá)2041萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)56%；其中純電動(dòng)汽車保有量1552萬(wàn)輛，占新能源汽車保有量的76.04%，純電汽車保有量同比增長(zhǎng)49%。
若以電池容量50kWh的純電動(dòng)汽車來(lái)估算，按每天一充一放，1500萬(wàn)輛純電汽車，年充電量需求超2000億千瓦時(shí)，若將電動(dòng)汽車電池作為分布式電化學(xué)儲(chǔ)能體系的組成部分，整體儲(chǔ)能容量也是巨大的。
電動(dòng)汽車、充電量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，未來(lái)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善擴(kuò)充是一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)，另外基于大量充換電設(shè)施、電動(dòng)汽車的用電運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式的拓展也很具想象力。
政策支持電動(dòng)汽車以V2G參與虛擬電廠
V2G即Vehicle-to-Grid（車輛到電網(wǎng)），又稱雙向逆變式充電技術(shù)，即電動(dòng)車不僅可以從電網(wǎng)獲取電力充電，還可以將車載電池中的電能反饋到電網(wǎng)中。
電動(dòng)汽車就是巨大的電力海綿，V2G技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的分布式移動(dòng)儲(chǔ)能單元功能，在用電低谷時(shí)充電，在用電高峰時(shí)向外放電。
今年1月，發(fā)展改革委等四部門印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見(jiàn)》。該文件明確，車網(wǎng)互動(dòng)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(yīng)用場(chǎng)景。到2030年，新能源汽車將成為電化學(xué)儲(chǔ)能體系的重要組成部分，并力爭(zhēng)為電力系統(tǒng)提供千萬(wàn)千瓦級(jí)的雙向靈活性調(diào)節(jié)能力。
此外，該文件還鼓勵(lì)針對(duì)居民個(gè)人樁等負(fù)荷可引導(dǎo)性強(qiáng)的充電設(shè)施制定獨(dú)立的峰谷分時(shí)電價(jià)政策，并圍繞居民充電負(fù)荷與居民生活負(fù)荷建立差異化的價(jià)格體系，力爭(zhēng)2025年底前實(shí)現(xiàn)居民充電峰谷分時(shí)電價(jià)全面應(yīng)用，進(jìn)一步激發(fā)各類充換電設(shè)施靈活調(diào)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(dòng)汽車充電設(shè)施分時(shí)電價(jià)專項(xiàng)文件。
比如浙江按春秋、夏冬以及重大節(jié)假日劃分省內(nèi)動(dòng)汽車充換電設(shè)施峰谷電價(jià)，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(duì)居民電動(dòng)汽車充電設(shè)施在居民合表電價(jià)0.533元/千瓦時(shí)的基礎(chǔ)上，高峰貴0.03元，谷時(shí)便宜0.2元；湖北面向居民電動(dòng)汽車充電樁分時(shí)電價(jià)在現(xiàn)行電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（每千瓦時(shí)0.555元，含稅）基礎(chǔ)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(wù)部等14部門印發(fā)的《推動(dòng)消費(fèi)品以舊換新行動(dòng)方案》，提出要鼓勵(lì)各地出臺(tái)支持政策，完善充（換）電、停車、智慧交通等基礎(chǔ)設(shè)施。目前，各地正在持續(xù)優(yōu)化充換電設(shè)施布局，積極推進(jìn)充電設(shè)備更新升級(jí)，提高充電效率。
今年年初，重慶的西部科學(xué)城投運(yùn)一座超級(jí)充電站，這也是重慶首個(gè)“光儲(chǔ)充放換檢”源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范站。
該充電站配置24臺(tái)180kW直流充電樁、60臺(tái)240kW直流充電樁，還有2臺(tái)360kW分體式直流充電樁，1臺(tái)480kW直流液冷充電樁，總充電功率19920kW，可滿足180臺(tái)新能源汽車同時(shí)充電；換電站儲(chǔ)備8塊動(dòng)力電池，每塊電池282kWh，可支持40余臺(tái)換電重卡換電需求；同時(shí)打了造20MW電化學(xué)儲(chǔ)能場(chǎng)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(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，依靠自身儲(chǔ)能、V2G等設(shè)施設(shè)備，作為應(yīng)急電源使用，保障周邊居民區(qū)關(guān)鍵用電設(shè)施設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)。
V2G是未來(lái)交通和能源領(lǐng)域的融合，通過(guò)“源網(wǎng)儲(chǔ)荷”的高效本地化部署和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綠色能源的本地自產(chǎn)自銷，減少對(duì)外部環(huán)境的影響，同時(shí)也可通過(guò)峰谷電價(jià)差、虛擬電廠等商業(yè)模式為電動(dòng)車車主、充換電站運(yùn)營(yíng)商創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
深圳電動(dòng)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(shè)在深圳供電局，主要負(fù)責(zé)虛擬電廠管理平臺(tái)建設(shè)維護(hù)、建立相關(guān)管理制度、組織開(kāi)展用戶注冊(cè)、資源接入、并網(wǎng)管理、性能測(cè)試、響應(yīng)監(jiān)測(cè)、效果評(píng)估等工作。
深圳虛擬電廠管理中心
圖源：中國(guó)電力報(bào)
深圳虛擬電廠管理中心積極推動(dòng)5G基站、新能源汽車充換電場(chǎng)站、電動(dòng)自行車換電柜、建筑樓宇、工業(yè)園區(qū)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等資源接入虛擬電廠管理平臺(tái)。
截至今年3月，深圳虛擬電廠管理中心已接入運(yùn)營(yíng)商45家，接入容量規(guī)模265萬(wàn)千瓦；實(shí)時(shí)可調(diào)負(fù)荷56萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于2臺(tái)中型火電機(jī)組。
在2022年成立國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心后，深圳的虛擬電廠就與電動(dòng)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(dá)6.7億kWh，同比增長(zhǎng)10.9%，相當(dāng)于超過(guò)1200萬(wàn)輛電池容量50kWh的電動(dòng)汽車充滿電，目前深圳全市已有336座超充站投運(yùn)。截至今年一季度，南方電網(wǎng)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(dá)26萬(wàn)千瓦，可參與深圳市虛擬電廠精準(zhǔn)響應(yīng)。
也就是說(shuō)僅南方電網(wǎng)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(chǔ)設(shè)施、電動(dòng)汽車資源通過(guò)虛擬電廠提高電網(wǎng)運(yùn)行效率方面的潛力。
車企的虛擬電廠“生意經(jīng)”
蔚來(lái)是我國(guó)首家接入電網(wǎng)（上海電網(wǎng)）調(diào)度虛擬電廠的電動(dòng)汽車品牌，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)最大規(guī)模將換電站接入虛擬電廠的品牌。
早在2019年，蔚來(lái)就通過(guò)“能源云”在上海組織換電站和家充樁參與全市電網(wǎng)的削峰填谷。
此外，蔚來(lái)還通過(guò)多個(gè)試點(diǎn)落地項(xiàng)目，聯(lián)動(dòng)各地電網(wǎng)公司、能源發(fā)電企業(yè)，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的應(yīng)用。
截至2024年1月底，蔚來(lái)累計(jì)交付新車459649輛；截至2月25日，蔚來(lái)在全國(guó)已建設(shè)2375座換電站，3713座充電站。
截至今年2月，蔚來(lái)累計(jì)有1683座換電站參與錯(cuò)峰充電，轉(zhuǎn)移用電量達(dá)1.6億千瓦時(shí)。同時(shí)，蔚來(lái)已組織換電站587座、充電樁超過(guò)2.7萬(wàn)根參與全國(guó)14個(gè)省市的需求響應(yīng)以及調(diào)峰輔助服務(wù)，累計(jì)總調(diào)峰容量約30萬(wàn)千瓦。
今年4月，蔚來(lái)能源《規(guī)?；嚲W(wǎng)互動(dòng)虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)》項(xiàng)目更是入選了國(guó)家第一批綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范項(xiàng)目，這也是唯一一家車企入選項(xiàng)目。
該項(xiàng)目?jī)?nèi)容涵蓋了面向車網(wǎng)互動(dòng)的換電站和V2G樁建設(shè)、大容量、高性能、精準(zhǔn)調(diào)控的車網(wǎng)互動(dòng)虛擬電廠構(gòu)建，以及綠色低碳的用戶多時(shí)空補(bǔ)能運(yùn)營(yíng)等多個(gè)方面。在與上海電網(wǎng)深度合作中，驗(yàn)證了換電站作為分布式資源聚合式參與電網(wǎng)調(diào)頻的能力。
該項(xiàng)目將基于“車-樁-網(wǎng)”協(xié)同互動(dòng)，助力可再生能源的消納以及提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。同時(shí)，蔚來(lái)能源還將通過(guò)挖掘蔚來(lái)用戶和加電用戶雙重運(yùn)營(yíng)潛力，打造綠色、低碳的電動(dòng)汽車用戶補(bǔ)能運(yùn)營(yíng)體系，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
電動(dòng)汽車、充換電站運(yùn)營(yíng)商未來(lái)建好虛擬電廠，可以多元化拓展?fàn)I收。運(yùn)營(yíng)商不只靠服務(wù)費(fèi)賺錢，還有售電、峰谷電價(jià)差、調(diào)峰、現(xiàn)貨交易增加收益。
電動(dòng)重卡虛擬電廠
4月2日，河北唐山超10萬(wàn)輛次電動(dòng)重卡首次參與了電網(wǎng)峰谷調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電量超50萬(wàn)千瓦時(shí)，初步建成了我國(guó)首個(gè)電動(dòng)重卡型虛擬電廠運(yùn)營(yíng)模式。
在唐山，電動(dòng)重卡主要應(yīng)用于港口物流、礦山運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景，具有低碳環(huán)保、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)勢(shì)。今年一季度，該地區(qū)新增重卡充換電站30座，充電量達(dá)1.7億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)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(gè)，累計(jì)充電量超14億千瓦時(shí)。
唐山的電動(dòng)重卡虛擬電廠案例，目前聚合了11座重卡充換電站電池儲(chǔ)能資源，調(diào)節(jié)能力最大可達(dá)2.23萬(wàn)千瓦。
電動(dòng)重卡虛擬電廠聚合的是重卡的儲(chǔ)能電池資源，既可促進(jìn)電力供需平衡，獲得收益，也是促進(jìn)新能源消納的手段。
電動(dòng)重卡的電池具有儲(chǔ)能單元容量大、充電功率高的特點(diǎn)，是一種非常優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)能資源，將電動(dòng)重卡儲(chǔ)能電池資源進(jìn)行聚合，以虛擬電廠模式運(yùn)營(yíng)，通過(guò)參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段充電，將電能儲(chǔ)存在電池中，從而降低電網(wǎng)峰谷差，促進(jìn)電力供需平衡獲得收益和新能源消納。
電動(dòng)重卡充電享受峰谷電價(jià)。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，重卡充電價(jià)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(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本價(jià)值。
電動(dòng)汽車作為具有流動(dòng)性的雙向調(diào)節(jié)資源，現(xiàn)階段可以通過(guò)避峰充電參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，后續(xù)有望在V2G技術(shù)試點(diǎn)成熟后逐步推開(kāi)，在尖峰時(shí)段參與出力進(jìn)行頂峰調(diào)節(jié)，參與調(diào)頻輔助服務(wù)，提升新型電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，通過(guò)減少增量電網(wǎng)容量、增量調(diào)峰調(diào)頻電廠建設(shè)等方式，間接減少碳排放。
