虛擬電廠技術(shù)能夠在一定程度上解決電力短缺問題。
國家能源局在2023年6月2日發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》(以下簡稱《藍(lán)皮書》)中明確指出，“新型電力系統(tǒng)是新型能源體系的重要組成部分和實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的關(guān)鍵載體。”
2023年12月22日，山西省能源局發(fā)布的《關(guān)于山西電力現(xiàn)貨市場由試運行轉(zhuǎn)正式運行的通知》表示，按照國家發(fā)展改革委、國家能源局要求，經(jīng)省政府同意，并報國家發(fā)展改革委、國家能源局備案，山西省電力現(xiàn)貨市場即日起轉(zhuǎn)入正式運行。
業(yè)內(nèi)表示，作為我國首個正式運行的電力現(xiàn)貨市場，山西省這一成果，對于未來發(fā)展虛擬電廠及推動電力行業(yè)的市場化進(jìn)程具有重要意義。
資料顯示，虛擬電廠不是電廠，而是一種創(chuàng)新的能源管理系統(tǒng)。虛擬電廠通過整合不同地域、不同類型的分布式資源，包括儲能設(shè)備、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等，實現(xiàn)能源的高效管理和優(yōu)化。
作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，虛擬電廠一直備受關(guān)注。虛擬電廠主要能解決什么問題?發(fā)展虛擬電廠有何意義?當(dāng)前虛擬電廠的盈利模式是否行得通?圍繞這些問題，近日，時代財經(jīng)專訪了上海交通大學(xué)長聘教授、博士生導(dǎo)師、電氣工程系學(xué)術(shù)委員會主席劉東。
虛擬電廠的“虛與實”
時代財經(jīng)：虛擬電廠興起的背景是什么?擬解決什么實際性問題?
劉東：我們正在目睹一個歷史性的轉(zhuǎn)變，那就是可再生能源占整個能源結(jié)構(gòu)比例的上升。然而，這一轉(zhuǎn)變也帶來了一些挑戰(zhàn)，整個電力系統(tǒng)的波動性也隨之增大。傳統(tǒng)的主力電廠，尤其是燒煤電廠，其穩(wěn)定的功率平衡調(diào)節(jié)能力在未來可能將無法再起到主導(dǎo)作用。
在這個背景下，虛擬電廠應(yīng)運而生，充分利用分布式資源的聚合能力，使得其能夠在總體上表現(xiàn)出穩(wěn)定的出力，從而參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，滿足電力系統(tǒng)功率平衡的需求。
就功能而言，虛擬電廠技術(shù)能夠在一定程度上解決電力短缺問題。例如，在輔助服務(wù)市場中，當(dāng)電網(wǎng)用電高峰期出現(xiàn)需求不足的情況時，可以通過虛擬電廠技術(shù)主動降低用戶用電需求，從而在短時間內(nèi)保證電網(wǎng)平穩(wěn)運行。而在能量市場中，虛擬電廠則參與售電行為。
時代財經(jīng)：現(xiàn)階段我國虛擬電廠處于什么樣的發(fā)展態(tài)勢?實際需求情況如何?
劉東：從宏觀角度來看，目前我國可再生能源在電力系統(tǒng)中的占比相較于其他國家仍有一定差距，滲透率相對較低。然而，我國已向全世界作出了2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實現(xiàn)碳中和的莊嚴(yán)承諾，這表明未來新能源占比將會有一個較快的增速。
從當(dāng)前的狀況看，我國還沒有真正意義上規(guī)模化應(yīng)用的虛擬電廠，各個省份正在試點中不斷進(jìn)行技術(shù)探索。但我們應(yīng)該注意到，國內(nèi)在技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化制定、技術(shù)產(chǎn)品及市場機(jī)制的試點工作上，一直在積極推進(jìn)。
目前，我國的光伏和風(fēng)電發(fā)電量已經(jīng)位居世界前列，但發(fā)電仍以傳統(tǒng)能源形式占主導(dǎo)地位，可再生能源整體占比還未達(dá)到很高水平，當(dāng)前電力系統(tǒng)調(diào)度交易平衡尚未面臨明顯的巨大壓力，但隨著2030年目標(biāo)的臨近，虛擬電廠的需求將逐漸變得迫切。
值得注意的是，電力交易系統(tǒng)在部分省份已取得顯著突破，以山西省為例，其電力市場已由現(xiàn)貨市場的試運行階段轉(zhuǎn)入正式運營，其他省份亦可從中汲取寶貴經(jīng)驗。
日后如果形成規(guī)模效應(yīng)，電力市場的交易機(jī)制，特別是現(xiàn)貨市場交易機(jī)制，將會逐步展現(xiàn)其變革潛力。從時間上來看，這一天似乎還有些距離，然而，這一變革一旦到來，調(diào)度優(yōu)化和交易營銷機(jī)制將發(fā)生重大變化。
虛擬電廠如何“算賬?”
時代財經(jīng)：虛擬電廠的盈利模式是否能行得通?這筆賬是否“劃得來”?
劉東：目前主要存在兩種形式的虛擬電廠：一是規(guī)模較大的源網(wǎng)荷儲協(xié)同，另一種是針對用戶需求側(cè)的負(fù)荷型資源調(diào)節(jié)。在負(fù)荷型虛擬電廠中，用戶可通過靈活錯峰，在高電價時段減少用電，將用電量轉(zhuǎn)移到低電價時段，以獲得經(jīng)濟(jì)收益。
單個用戶的調(diào)節(jié)能力雖小，但聚合大量用戶可以產(chǎn)生大的影響力，這種方式能有效地平滑峰谷差并提高市場調(diào)度和交易的效率。
需要注意的是，在電力市場機(jī)制尚未健全的早期階段，虛擬電廠的盈利模式確實面臨很大的困難，很多項目甚至出現(xiàn)虧損。虛擬電廠若參與輔助服務(wù)市場，該市場的調(diào)節(jié)時間和調(diào)節(jié)量相對較小。這意味著，如果投入過大，可能無法獲得足夠的回報，甚至入不敷出。同時，出于電力安全約束的考量，各地區(qū)對輔助服務(wù)市場的放量持謹(jǐn)慎態(tài)度，這也在一定程度上限制了虛擬電廠的參與度。
要解決這一問題，未來的工作需要在機(jī)制上進(jìn)行更深入的探索和推算。實際上，機(jī)制決定了虛擬電廠的盈利模式，也決定了其在市場中的參與度和調(diào)節(jié)空間。如果能夠完善電力市場的現(xiàn)貨交易機(jī)制，虛擬電廠便可通過市場交易獲得收益。
值得一提的是，聚合商在虛擬電廠的運行中起到關(guān)鍵作用。作為中間商，他們可以與最終用戶簽訂用電服務(wù)合同，尤其是對于用電量較大的工商業(yè)用戶，他們的參與對于電力負(fù)荷的調(diào)節(jié)具有更大的潛力。
而在市場中獲得收益的能力，則取決于各聚合商對市場的感知和決策能力。電價和電量的賬算對了，就會盈利，賬算錯了，就會虧損。
此外，居民的新能源汽車作為虛擬電廠的一種表現(xiàn)形態(tài)，也將成為一種具有巨大調(diào)節(jié)潛力的資源。
從技術(shù)層面講，新能源汽車如果具備了相應(yīng)的調(diào)度和市場機(jī)制，便能夠在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮更大的作用。當(dāng)車輛處于閑置狀態(tài)時，電池可以作為儲能設(shè)備向電網(wǎng)輸送電力，這種模式被稱為V2G(Vehicle to Grid)。在這種模式下，用戶可以根據(jù)電價波動進(jìn)行充電和放電操作，以獲取更大的經(jīng)濟(jì)收益。
目前，新能源汽車在電能計量和自身電量管理方面都具備了功率調(diào)節(jié)的雙向調(diào)節(jié)能力。然而，市場的實際運行機(jī)制才是關(guān)鍵所在。
市場機(jī)制為發(fā)展關(guān)鍵
時代財經(jīng)：虛擬電廠能夠為電力系統(tǒng)帶來怎樣的賦能?有何意義?
劉東：虛擬電廠事關(guān)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，尤其是當(dāng)我們談?wù)摰?ldquo;雙碳”政策，其中的含義和影響是不容忽視的。
未來隨著可再生能源比例的提高，整個社會的用電形態(tài)將發(fā)生重大變化。與此同時，用戶將不再是單純的消費者，而是同時具有生產(chǎn)和消費行為的產(chǎn)銷者。他們可能既從電網(wǎng)購買電力，同時也向電網(wǎng)出售電力。這種雙向互動的模式將帶來電網(wǎng)調(diào)度和電力市場交易的重大變革，同時也將對電力系統(tǒng)的營銷和計量收費產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
與傳統(tǒng)的證券市場或期貨市場相比，電力市場具有其獨特性。電力的供需關(guān)系需要實時調(diào)整和優(yōu)化，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這種特性決定了電力市場需要一套更加復(fù)雜和精細(xì)的市場機(jī)制。因此，未來的電力市場將面臨巨大的市場決策支持能力的挑戰(zhàn)。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要深入研究市場的動態(tài)變化，探索更加有效的交易策略和優(yōu)化方法。同時，也需要加強與各參與主體的合作與溝通，共同推動市場的健康發(fā)展。
時代財經(jīng)：市場機(jī)制的建立需要注意哪些問題?
劉東：市場機(jī)制的建立要與當(dāng)?shù)赜秒姾桶l(fā)電的特性保持匹配。我國各地電力供求關(guān)系存在顯著差異，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不同的地區(qū)，工業(yè)和商業(yè)用電負(fù)荷以及居民用電情況也有所不同。
在市場機(jī)制的建立上，必須充分考慮到各地的差異化特點，以建立公平、公正的市場交易機(jī)制。各地因地制宜的差異化發(fā)展以及用電特性是重要的考量因素。在電力調(diào)度和交易過程中，必須均衡各參與方的利益，確保市場規(guī)則的公平公正和利益均衡。
此外，虛擬電廠作為一種市場化行為更突出的技術(shù)形態(tài)，應(yīng)充分利用市場規(guī)則參與調(diào)節(jié)。從國際經(jīng)驗來看，放松管制和引入民營企業(yè)的市場空間巨大，應(yīng)鼓勵社會資本參與其中，形成公平、公正的交易機(jī)制。
時代財經(jīng)：真正的虛擬電廠何時落地?
劉東：這取決于全國性電力現(xiàn)貨市場機(jī)制的建立。
目前，虛擬電廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全確立，但相關(guān)的系列化的標(biāo)準(zhǔn)工作正在積極推進(jìn)。未來，隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，電力市場及現(xiàn)貨市場機(jī)制將逐步建立，為市場交易提供有力的保障。
當(dāng)技術(shù)與市場相結(jié)合時，未來我國虛擬電廠的發(fā)展前景將更加明朗。正如之前所說，這將是我國電力工業(yè)翻天覆地的變化。
來源： 時代財經(jīng)
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