新型電力系統(tǒng)觀察：儲能、虛擬電廠是最佳解?
動態(tài)2023-08-04
電力供需矛盾明顯之際，作為解決方式之一的虛擬電廠熱度再起。
中國這個世界上最大最復(fù)雜的電力系統(tǒng)正處于加速轉(zhuǎn)型期，電力市場和電價機制亦在提速完善。虛擬電廠能為電網(wǎng)的需求提供靈活響應(yīng)，隨著政策推動，尚處于示范階段的虛擬電廠正在加速走向入市交易。
東南大學(xué)電氣工程學(xué)院電力經(jīng)濟技術(shù)研究所所長高賜威表示，虛擬電廠的價值已被起步較早的國外市場驗證。華泰證券預(yù)測，我國虛擬電廠市場規(guī)模有望在2030年達到千億元。
盡管擁有光明的未來，正在攻堅市場化的虛擬電廠尚面臨許多挑戰(zhàn)，涉及建設(shè)、盈利和規(guī)?；姆椒矫婷?。在2023年7月末召開的第二屆全國虛擬電廠技術(shù)高層研討會上，業(yè)內(nèi)人士也提及到信息采集難度大、用戶參與意愿低和缺乏標準體系等多個問題。
虛擬電廠為何重要?
作為新型電力系統(tǒng)的一員，虛擬電廠的熱度隨著氣候變化和電力保供等話題起起伏伏，但保持不變的是它受政策支撐的底色。
虛擬電廠這一概念由來已久，在文件中的正式出現(xiàn)可以追溯至2015年。在深化電力體制改革的大背景下，國家發(fā)改委及能源局發(fā)布了《關(guān)于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出推廣虛擬電廠。2020年和2021年，雙碳目標和“以新能源為主體”的新型電力系統(tǒng)陸續(xù)成為發(fā)展目標。近3年來，涉及虛擬電廠的十多個政策文件密集出臺。
資料顯示，在需求側(cè)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，可增加靈活性資源供應(yīng)的虛擬電廠，被定義為新型市場主體，面向中長期、輔助服務(wù)和現(xiàn)貨等電力交易市場，到2025年，電力需求側(cè)響應(yīng)能力應(yīng)達到最大負荷的3%-5%。
對于虛擬電廠被看重的本質(zhì)原因，上海交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授何光宇表示，如果說前30年的主要任務(wù)是“建設(shè)新能源”，那么后30年的主要任務(wù)是“消納新能源”。“消納新能源，我覺得主要是要看廣義儲能，看虛擬電廠。新能源只能提供電量，調(diào)節(jié)能力這一塊就變成了儲能或者是虛擬電廠的天下。”
在斷電的威脅之下，新能源消納的壓力正在加重。近年來，極端天氣頻發(fā)，伴隨著可再生能源裝機超過煤電，全國用電負荷屢創(chuàng)新高。國家能源局預(yù)計2023年全國最大電力負荷可能超過13.6億千瓦，這意味著電力需求側(cè)的響應(yīng)能力應(yīng)達到4080-6800萬千瓦。
與此同時，這種極大的電力供需矛盾也有持續(xù)時間短的特點。中國電科院用電能效研究所的陳宋宋指出，2022年國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)三華電網(wǎng)95%以上尖峰負荷持續(xù)時間為15-218小時，較前面幾年增長較多。“為了維系這95%以上的尖峰利用了大量的發(fā)電、輸電、變電資源。”
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%的峰值負荷需要投資4000億元，而通過虛擬電廠僅需500至600億元。
因此，虛擬電廠“彈性電力”的出現(xiàn)，能充分聚合儲能、分布式電源和可控負荷等資源，對電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻和備用等輔助服務(wù)。于現(xiàn)階段的電網(wǎng)調(diào)控而言，這是一種在不增加額外的基礎(chǔ)設(shè)施下環(huán)保且經(jīng)濟的電力保供方案。
樂創(chuàng)能源創(chuàng)始人潘多昭表示，最近一兩年，購入電和使用電出現(xiàn)了缺口，缺口意味著虛擬電廠調(diào)節(jié)和平衡變成了更加重要的事。并不用特別多做虛擬電廠，但最近需要虛擬電廠。
早在2014年，上海就建立了全國第一個虛擬電廠的管理體系，成立了全國第一個虛擬電廠的示范。目前，各地虛擬電廠試點明顯加速，江蘇、浙江、上海、廣東等地已開展虛擬電廠示范項目的建設(shè)和運營。東南大學(xué)電氣工程學(xué)院電力經(jīng)濟技術(shù)研究所所長高賜威透露，8月初，山西的虛擬電廠應(yīng)該會入市交易。
需尋找技術(shù)及商業(yè)化運營突破口
在“源、網(wǎng)、荷、儲一體化”的趨勢下，擁有聚合能力去“發(fā)電”和“用電”的虛擬電廠已是可靠的方向。更現(xiàn)實的問題是，它距離盈利和規(guī)?；€有多遠?
雖然還在發(fā)展初期，但虛擬電廠未來的市場規(guī)模已無需置疑。根據(jù)華泰證券研報，我國虛擬電廠正由邀約型向市場型過渡。預(yù)計2025年，我國的虛擬電廠市場規(guī)模將達到102億元，并且有望于2030年有望達到千億元。
電力市場機制較為成熟的海外市場已經(jīng)積累了可供參考的經(jīng)驗。資料顯示，德國的分布式能源占比高，其虛擬電廠以分布式電源的聚合為主，主要通過電力交易創(chuàng)收。美國在零售電價不斷提升、光伏成本不斷下行、戶用光伏裝機占比提高的背景下，虛擬電廠主要聚合可控負荷，通過需求響應(yīng)獲取收益。
高賜威提及，澳大利亞大概從2018年開始做虛擬電廠，因為市場相對比較完善，虛擬電廠的形態(tài)基本上是光伏+儲能電池。以南澳某個配備15MWh儲能的虛擬電廠為例，該項目在2019年的4季度的收入為800萬澳元(近3800萬人民幣)。
在中國，虛擬電廠參與得更多的是需求響應(yīng)市場，主要的市場主體是空調(diào)負荷聚合商，綜合能源站聚合商，5G基站，充電樁等。陳宋宋表示，“這個是基于省內(nèi)每年會出臺相關(guān)的政策，每年會明確補貼標準，我們姑且稱之為行政計劃性的市場，未來要全面過渡到輔助服務(wù)和電能量市場。”
對于像電能量交易這樣更終極的目標，國網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院虛擬電廠與電力交易技術(shù)實驗室主任左娟透露，現(xiàn)階段我國已經(jīng)初步建成了全國統(tǒng)一的電力市場，在電力市場建設(shè)比較前端的部分省市，可以說虛擬電廠已經(jīng)進入了一個市場化的階段。但現(xiàn)在建設(shè)虛擬電廠的廠商或感興趣的資本都在考慮建完以后如何獲利的問題，包括怎樣處理和電網(wǎng)的關(guān)系，是跟政府拿補貼還是拿電網(wǎng)的補貼或電價差。
除了盈利方式模糊，虛擬電廠還面臨著其他發(fā)展難題。在國內(nèi)已經(jīng)積累了試點經(jīng)驗的前提下，陳宋宋指出了虛擬電廠當下面臨的種種挑戰(zhàn)。
在技術(shù)方面，由于用戶種類多，感知交互難度大，導(dǎo)致底層設(shè)備信息采集、檢測難度非常大。同時，信息獲取不健全也降低了可調(diào)節(jié)潛力評估準確度，不利于分析預(yù)測。
其次，用戶的生產(chǎn)約束多，所以設(shè)備控制風(fēng)險高，虛擬電廠比較難實現(xiàn)遠程直接操控生產(chǎn)設(shè)備運行。此外，市場機制的不成熟也表現(xiàn)在用戶常態(tài)化參與意愿低。
更為急迫的似乎是標準化問題，需求側(cè)資源參與電網(wǎng)互動標準化的工作仍處于起步階段。陳宋宋表示，目前虛擬電廠的標準仍在起步階段，很多標準都是跨行業(yè)的推薦標準，應(yīng)用實施和推廣難度都大，無法支持高質(zhì)量的大規(guī)模發(fā)展。“沒有標準化就沒有辦法衡量某一個產(chǎn)品到底是不是虛擬電廠。只有標準化才能帶動產(chǎn)品研發(fā)，推廣應(yīng)用，降本增效，若沒有標準加持，這個行業(yè)有序大規(guī)模發(fā)展還是存在瓶頸的。”
近日，根據(jù)國家能源局綜合司公布的擬立項行業(yè)標準項目，國網(wǎng)上海市電力、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院和東南大學(xué)計劃在2024年完成虛擬電廠術(shù)語項目。今年初，《虛擬電廠資源配置與評估技術(shù)規(guī)范》和《虛擬電廠管理規(guī)范》兩項國家標準也已被批準立項。
來源：華夏時報 作者： 胡雅文
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