中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：我國(guó)虛擬電廠目前還處在初期發(fā)展階段，供需兩側(cè)發(fā)展?jié)摿薮?。“雙碳”目標(biāo)為我國(guó)虛擬電廠發(fā)展打開市場(chǎng)新增量，在相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)的背景下，虛擬電廠產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望快速擴(kuò)大。
今年，北半球迎來(lái)持續(xù)高溫天氣，據(jù)中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心監(jiān)測(cè)，今年6月，全球平均氣溫較常年偏高約0.4℃，為1979年以來(lái)最高。中央氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員符嬌蘭表示，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，北半球夏季高溫?zé)崂耸录遮咁l繁，全球變暖是高溫?zé)崂耸录l發(fā)的根本原因。伴隨著炎熱高峰而來(lái)的電量緊張，隨著全國(guó)用電負(fù)荷的上升，虛擬電廠（Virtual Power Plant，簡(jiǎn)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(jiǎn)單，通俗地講就是“削峰填谷”——在用電低谷的時(shí)候儲(chǔ)存電量，在用電高峰的時(shí)候釋放電量。理念簡(jiǎn)單，但實(shí)施起來(lái)卻要涉及到很多專業(yè)領(lǐng)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(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DG、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等DER的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)?！?
虛擬電廠是一個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)，沒有廠房、發(fā)電設(shè)備、燃料消耗等方面的成本支出，但是對(duì)于用電高峰的峰值負(fù)荷緩解有較高功效。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算，若通過(guò)建設(shè)煤電機(jī)組滿足其經(jīng)營(yíng)區(qū) 5% 的峰值負(fù)荷，需要投資4000億元的電廠和配套電網(wǎng)；而通過(guò)虛擬電廠，建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、激勵(lì)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(shè)施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及競(jìng)爭(zhēng)力》提出：“虛擬公共設(shè)施是獨(dú)立且以市場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)的實(shí)體之間的一種靈活合作，這些實(shí)體不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)而能夠?yàn)橄M(fèi)者提供其所需要的高效電能服務(wù)?！北臼兰o(jì)初，歐洲部分國(guó)家已有多個(gè)成熟的示范項(xiàng)目，其主要關(guān)注分布式能源的可靠并網(wǎng)，同時(shí)構(gòu)筑電力市場(chǎng)中穩(wěn)定的商業(yè)模式。同期北美地區(qū)推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”，可調(diào)負(fù)荷占據(jù)主要地位。國(guó)內(nèi)的虛擬電廠起步較晚，但是在“雙碳”目標(biāo)的影響下，虛擬電廠在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速。
2017年10月，由國(guó)網(wǎng)冀北電力公司和中國(guó)電科院組成的專家團(tuán)隊(duì)代表中國(guó)向國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（IEC）提交了提案。經(jīng)過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)于2018年獲批正式立項(xiàng)，成為IEC在虛擬電廠領(lǐng)域首批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。2018年9月21日，從國(guó)家電網(wǎng)公司獲悉，由其主導(dǎo)發(fā)起的兩項(xiàng)“虛擬電廠”標(biāo)準(zhǔn)獲得國(guó)際電工委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)，成為全球這一領(lǐng)域首批國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了行業(yè)空白。
2021年6月21日，全國(guó)首個(gè)縣域虛擬電廠——浙江嘉興平湖虛擬電廠首次投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，該項(xiàng)目聚合了園區(qū)、光伏、熱電聯(lián)產(chǎn)自備電廠、儲(chǔ)能電站、5G基站等6大類18小類源儲(chǔ)荷資源，實(shí)現(xiàn)可調(diào)資源街道全覆蓋、類型全覆蓋，形成可提供日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)合計(jì)可調(diào)負(fù)荷200兆瓦以上的資源池。
2021年6月24日，全國(guó)首個(gè)“低碳數(shù)字能源互聯(lián)平臺(tái)”在溧陽(yáng)正式上線，為“電動(dòng)溧陽(yáng)”植入“綠電中樞”。該平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電能生產(chǎn)的碳排放情況，調(diào)動(dòng)電網(wǎng)中的新能源發(fā)電站、充電站、儲(chǔ)能設(shè)備等資源，促進(jìn)綠色能源優(yōu)先消納，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。溧陽(yáng)調(diào)控分中心主任王楓介紹，作為“綠電中樞”，該平臺(tái)能夠協(xié)調(diào)全網(wǎng)資源，通過(guò)科學(xué)的低碳控制策略，提升電力系統(tǒng)的綠色能源占比。當(dāng)綠色電能充沛上漲時(shí)，“綠電中樞”會(huì)促使用戶增加電能使用，并給儲(chǔ)能設(shè)備充電。待電力供應(yīng)緊張時(shí)，再返給電網(wǎng)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(wù)市場(chǎng)交易并成功中標(biāo)，標(biāo)志著寧波虛擬電廠正式啟動(dòng)了電力輔助服務(wù)市場(chǎng)交易進(jìn)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(dòng)啟動(dòng)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(wàn)千瓦級(jí)可調(diào)能力的虛擬電廠，進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能降碳，打造源網(wǎng)荷儲(chǔ)高效互動(dòng)的新型電力系統(tǒng)，助力深圳以先行示范標(biāo)準(zhǔn)完成“雙碳”任務(wù)。
千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模
目前我國(guó)的虛擬電廠已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，以冀北虛擬電廠為例，實(shí)時(shí)接入并控制了蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、電動(dòng)汽車充電站等11類、19家泛在可調(diào)資源，容量約16萬(wàn)千瓦，涵蓋張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市。
2020年，冀北電網(wǎng)夏季空調(diào)負(fù)荷達(dá)600萬(wàn)千瓦，10％空調(diào)負(fù)荷通過(guò)虛擬電廠進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，相當(dāng)于60萬(wàn)千瓦的傳統(tǒng)電廠效能；“煤改電”最大負(fù)荷將達(dá)200萬(wàn)千瓦，蓄熱式電采暖負(fù)荷通過(guò)虛擬電廠進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，預(yù)計(jì)可增發(fā)清潔能源7.2億千瓦時(shí)，減排63.65萬(wàn)噸二氧化碳。
基于虛擬電廠的優(yōu)勢(shì)，政策方面也對(duì)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(dòng)儲(chǔ)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2月，《北京市“十四五”時(shí)期能源發(fā)展規(guī)劃》提出，“發(fā)揮電力在能源互聯(lián)網(wǎng)中的紐帶作用，挖掘需求響應(yīng)資源，聚集大型商務(wù)樓宇、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能設(shè)施等資源，建設(shè)虛擬電廠。建立市場(chǎng)響應(yīng)的交易政策，完善輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制，積極引導(dǎo)用戶參與電力需求側(cè)響應(yīng)”。2022年6月，上海市人民政府辦公廳印發(fā)《上海市數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(jìn)的計(jì)量、通信、控制等技術(shù)，對(duì)分布式異構(gòu)能源進(jìn)行聚合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遠(yuǎn)程調(diào)度、精準(zhǔn)化智能分析和便捷化市場(chǎng)交易，推動(dòng)構(gòu)建‘技術(shù)+產(chǎn)品+運(yùn)營(yíng)+生態(tài)’的‘虛擬電廠’產(chǎn)業(yè)鏈條”。2022年6月，山西能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》，“引導(dǎo)發(fā)、用、儲(chǔ)側(cè)資源通過(guò)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(fù)荷類虛擬電廠、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化虛擬電廠”。
目前，中國(guó)可供參與虛擬電廠運(yùn)營(yíng)的控制資源體量龐大，可調(diào)負(fù)荷資源超過(guò)5000萬(wàn)千瓦，虛擬電廠也隨基礎(chǔ)資源的快速發(fā)展而受到重視。
根據(jù)中金公司測(cè)算，虛擬電廠聚合商在2021年理論市場(chǎng)空間約為659億元。伴隨虛擬電廠的滲透，市場(chǎng)預(yù)計(jì)虛擬電廠調(diào)節(jié)負(fù)荷量占比有望在2030年達(dá)到5％。虛擬電廠有望以更優(yōu)的決策分析帶來(lái)微電網(wǎng)電力交易利潤(rùn)的邊際增長(zhǎng)，聚合商將通過(guò)邊際利潤(rùn)的分成獲取收入。中金公司測(cè)算，中國(guó)虛擬電廠行業(yè)有望在2030年觸達(dá)1320億元的理論市場(chǎng)空間。
發(fā)展的幾個(gè)難點(diǎn)
近期，隨著虛擬電廠的火熱，多家上市公司開始布局，國(guó)能日新、朗新科技、國(guó)網(wǎng)信通、遠(yuǎn)光軟件、恒實(shí)科技、國(guó)電南瑞、遠(yuǎn)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(xiàng)就是要有強(qiáng)大的資源聚合能力。只有聚合資源，才能和各大電網(wǎng)形成具有一定規(guī)模的合作，在保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)獲得一定的收益。
虛擬電廠需要有精確的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)和信息通信技術(shù)。
7月8日，特斯拉聯(lián)合美國(guó)加州的太平洋天然氣和電力公司（PG&E），推出一項(xiàng)新的虛擬電廠（VPP）試點(diǎn)計(jì)劃。其實(shí)，特斯拉在5月末就在美國(guó)舉行了 Powerwall （特斯拉推出的家用電池，不僅可以儲(chǔ)存太陽(yáng)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(chǔ)能電池的示范項(xiàng)目，游說(shuō)了64個(gè)擁有屋頂太陽(yáng)能板和家用儲(chǔ)能電池的得州北部家庭參與了這一試驗(yàn)，并向美國(guó)電網(wǎng)展示這種產(chǎn)品的潛力。此項(xiàng)目中，特斯拉可以控制參加項(xiàng)目家庭的Powerwall中80%電量的充電和放電。特斯拉試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)備能夠在幾秒鐘內(nèi)激活空閑的電池容量，并為電網(wǎng)提供供電服務(wù)。但由于目前得克薩斯州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)規(guī)則所限，參加項(xiàng)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(shù)、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(guān)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(guān)鍵電網(wǎng)服務(wù)的規(guī)則，特斯拉的商業(yè)模式就無(wú)法落地。
謹(jǐn)防新型騙局
我國(guó)對(duì)于新能源發(fā)電一直以來(lái)持以鼓勵(lì)支持的態(tài)度，以光伏發(fā)電為例，在2013年就出臺(tái)了《光伏發(fā)電運(yùn)營(yíng)監(jiān)管暫行辦法》，規(guī)定電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)全額收購(gòu)其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目和分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電量，明確了能源主管部門及其派出機(jī)構(gòu)對(duì)于光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的各項(xiàng)監(jiān)管責(zé)任，光伏發(fā)電項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)主體和電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的責(zé)任，從而推進(jìn)光伏發(fā)電并網(wǎng)有序進(jìn)行。
但是，在真正落地的時(shí)候，有些企業(yè)由于對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的淡漠，為了獲取國(guó)家補(bǔ)貼和及時(shí)回籠資金，鼓勵(lì)用戶貸款購(gòu)買光伏設(shè)備，并承諾發(fā)電并網(wǎng)收益。而在后期的管理中，或由于產(chǎn)品質(zhì)量問題，或由于產(chǎn)品維護(hù)不當(dāng)，或由于光照環(huán)境預(yù)估偏差，造成用戶無(wú)法達(dá)到預(yù)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(guó)不同地區(qū)產(chǎn)生較大不良影響。
虛擬電廠的興起很有可能也會(huì)出現(xiàn)以上類似情況，一方面獲取國(guó)家支持政策和財(cái)政補(bǔ)貼，一方面避重就輕騙取用戶信任購(gòu)買儲(chǔ)電設(shè)備。如果企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)把控能力不足，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，極有可能重走“光伏貸”的老路。
2021年中國(guó)的發(fā)電量為8534.3萬(wàn)億千瓦，增長(zhǎng)10%，占全球發(fā)電量的30%，排名第一。我國(guó)電量不足的情況并不完全是由于發(fā)電量不足，如何調(diào)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(shí)段，另一方面可以讓如風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電等清潔能源發(fā)電得到有效儲(chǔ)存和使用。
我國(guó)虛擬電廠目前還處在初期發(fā)展階段，供需兩側(cè)發(fā)展?jié)摿薮蟆！半p碳”目標(biāo)為我國(guó)虛擬電廠發(fā)展打開市場(chǎng)新增量，在相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)的背景下，虛擬電廠產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望快速擴(kuò)大。但與此同時(shí)，對(duì)這一新興產(chǎn)業(yè)的有效監(jiān)管也將成為相關(guān)部門亟待考慮的重要議題。
本文刊于《中國(guó)民商》雜志2022年08期
