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楊昆:轉(zhuǎn)型格局中的虛擬電廠定位及作用

電聯(lián)新媒發(fā)布時間:2022-11-16 11:41:47  作者:翁爽

  在信息化與互聯(lián)網(wǎng)的時代,虛擬電廠是一個好概念和好故事。虛擬電廠將分布式電源、電力用戶、儲能、電動汽車等資源聚合起來,通過協(xié)調(diào)優(yōu)化控制,既滿足用戶自身用能需求,又參與電力系統(tǒng)運行、電力市場交易,是傳統(tǒng)意義上單純的生產(chǎn)者或消費者向“產(chǎn)消者”過渡,可避免各類資源聚合前在市場上單獨運作帶來的供電不平衡、不安全風險和資源利用效率不高的問題。虛擬電廠聚合資源、優(yōu)化控制、智慧物聯(lián)的特征,深刻契合了信息時代共享交互的本質(zhì),成為傳統(tǒng)能源行業(yè)“高位嫁接”信息通信賽道的新生力量,為重塑能源生態(tài)拓展了更大的想象空間。

  但一個好故事要寫出好前景,需要在產(chǎn)業(yè)探路和市場錘煉中不斷地闖關奪隘,而有關虛擬電廠的這個故事,在中國的市場中剛剛起筆,便被諸多期盼與揣測所環(huán)繞,以致遮蔽了其真實的發(fā)展現(xiàn)狀。前沿技術和新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局是一項長期任務,絕非朝夕之功可成就。當前,虛擬電廠的應用仍然停留在研究示范的層面,商業(yè)模式、技術路徑、成本收益、應用場景等諸多核心問題尚未解決。本刊記者圍繞虛擬電廠的發(fā)展專訪中國電力企業(yè)聯(lián)合會常務副理事長、黨委書記楊昆,厘清當前外界對于虛擬電廠的認識誤區(qū),深入探討虛擬電廠在能源轉(zhuǎn)型格局中應有的角色與定位,并以成長性眼光看待虛擬電廠的發(fā)展?jié)摿εc價值邊界。

  熱度之下的冷思考

  虛擬電廠這一概念提出已有十余年,近期突然火爆出圈,其背后固然不乏資本市場炒作因素,卻也真實暴露了當前困擾能源電力發(fā)展的痛點。

  “虛擬電廠近期受到社會廣泛關注,主要有兩方面的原因,一是虛擬電廠是緩解高峰時期電力供需矛盾的一種有效手段,二是各地加大了對虛擬電廠的重視程度。”楊昆表示。

  今年迎峰度夏期間,持續(xù)干旱高溫天氣導致各地用電需求攀升,同時降水不足導致水電出力受限,四川、上海、浙江等地面臨緊張嚴峻的電力供應形勢。虛擬電廠能夠在供電緊張時通過調(diào)配電源、用戶、儲能側(cè)資源,一定程度地起到削峰填谷作用,緩解用電高峰電力供需矛盾。今年初,能源主管部門發(fā)布了《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》,明確鼓勵開展各類虛擬電廠項目示范應用。北京、天津、上海等10余省市也相繼發(fā)布“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃及碳達峰實施方案,均對發(fā)展虛擬電廠提出明確要求。

  楊昆表示,虛擬電廠的興起,一定程度上反映了當前我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足、保供壓力大等問題。近年來新能源持續(xù)快速發(fā)展,但其固有的隨機性、波動性、間歇性特征,使其接入電力系統(tǒng)比例漸高后,增加了系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力;另外,一些地方受來水、溫度等氣象方面的影響,用電形勢緊張。

  我國調(diào)節(jié)電源比重低,抽水蓄能、調(diào)峰氣電等傳統(tǒng)調(diào)節(jié)電源裝機占比一直維持在6%左右,遠低于西班牙、德國、美國等國家;煤電機組受價格機制的影響,調(diào)峰潛力挖掘受到限制。當前,系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以適應更大規(guī)模新能源發(fā)展需要,迫切需要有機整合源、網(wǎng)、荷、儲各類調(diào)節(jié)資源,完善政策機制,為系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行提供支撐。

  在電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力不斷加劇的局面下,傳統(tǒng)火電、燃氣機組、抽水蓄能、新型儲能等同步發(fā)力,但相對于以上更加成熟、更具確定性的調(diào)節(jié)手段,布局虛擬電廠,仍然有其無可替代的戰(zhàn)略意義和長遠價值。

  楊昆表示,發(fā)展虛擬電廠,一是能夠使系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源更加豐富多元。傳統(tǒng)的抽水蓄能、靈活煤電、燃氣機組、新型儲能等調(diào)節(jié)手段主要在電源側(cè)。相關數(shù)據(jù)顯示,我國可控負荷規(guī)模在5000萬千瓦以上,用戶側(cè)儲能規(guī)模超過100萬千瓦,電動汽車保有量接近1000萬輛,并且這些資源還在快速發(fā)展期。虛擬電廠可充分聚合各環(huán)節(jié)資源,為系統(tǒng)提供更豐富的調(diào)節(jié)手段。二是能夠為分布式能源規(guī)?;锰峁┘夹g支撐。我國分布式能源以分布式光伏為主。截至2021年底,我國分布式光伏裝機達到1.1億千瓦,約占全部并網(wǎng)光伏的三分之一。由于分布式新能源直接并入配電網(wǎng),難以通過常規(guī)手段來調(diào)控。采用虛擬電廠技術可精細管控大量分布式能源,使其對外作為一個整體,為其參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務市場,以及為其參與電能量市場創(chuàng)造了技術條件。三是能夠降低系統(tǒng)運行成本。據(jù)測算,若通過新建火電機組、抽水蓄能或新型儲能設施等手段實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷,滿足全國5%的峰值負荷(全年累計不足50小時)需要投資4000億元。比較而言,建一座虛擬電廠的成本僅為興建實體電廠的1/7~1/5。通過虛擬電廠以代價更低的方式實現(xiàn)電力平衡,有利于構建智能高效的新型電力系統(tǒng)。

  立足當前發(fā)展階段

  虛擬電廠一夜爆火源于當前的能源供需之痛和系統(tǒng)調(diào)節(jié)之難。但虛擬電廠這味藥究竟能緩幾分痛、解幾分難,需要業(yè)內(nèi)理性分析和冷靜思考,正視虛擬電廠技術的“能”與“不能”。

  作為一個特殊的電廠,虛擬電廠對外表現(xiàn)為一個可控電源,能夠參與電網(wǎng)運行和電力市場交易。既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電,又可作為“負電廠”通過負荷側(cè)響應削減系統(tǒng)尖峰負荷。“比如在高溫天氣電網(wǎng)供電緊張的時候,虛擬電廠將聚合負荷的地鐵空調(diào)上升1~2攝氏度,在沒有影響到乘客乘坐體驗的情況下,減少了用電需求,然后從電網(wǎng)獲得輔助服務補償;或者將聚合電源的分布式能源、儲能設施在用電高峰時向電網(wǎng)送電,取得高峰時高電價收益。因此,從這個角度看,虛擬電廠可在一定程度上解決局部缺電矛盾。”楊昆說,“但是,也要正視虛擬電廠的功能,不能過分夸大虛擬電廠的作用,虛擬電廠主要解決的是電力調(diào)節(jié)的問題,并不能增加電力總供給,無法從根本上解決電力短缺問題。如果電力出現(xiàn)硬缺口時,虛擬電廠的削峰作用顯著弱化,必須建設可靠電源項目滿足電力供需平衡。今年三季度,四川由于長時間高溫、干旱,水電出力不足,電力缺口比較大,這是不能靠虛擬電廠來完全解決的。如深圳近期成立的虛擬電廠管理中心,已接入分布式儲能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商達14家,接入電源的容量達到87萬千瓦,但它首先要滿足自身的用電需求,能夠參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的容量還是比較低的。”

  楊昆指出,虛擬電廠的發(fā)展定位與我國的發(fā)展階段不無關系。我國用電還將在一定時期內(nèi)持續(xù)增長,部分地區(qū)電力供需還會不時出現(xiàn)硬缺口問題。因此,現(xiàn)階段我國培育和發(fā)展虛擬電廠,應重點定位于增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。

  從全球范圍來看,虛擬電廠的理論和實踐在歐美發(fā)達國家發(fā)展較為成熟,并呈現(xiàn)出多元化的商業(yè)模式和技術路徑。歐洲的德國、英國、法國、丹麥等國家發(fā)展虛擬電廠的主要目標是實現(xiàn)分布式能源的可靠并網(wǎng)和優(yōu)化電力市場運行,針對的主要是“源”。如德國法律規(guī)定可再生能源發(fā)電項目必須參與市場交易才允許并網(wǎng),因此眾多分布式項目多選擇委托虛擬電廠運營商來運營;英國的虛擬電廠項目已超過32個,總?cè)萘窟_600多萬千瓦,其中聚合可再生能源發(fā)電的項目容量占到一半以上;美國的虛擬電廠主要基于需求響應發(fā)展而來,針對的主要是“荷”,因此以可控負荷為主,目前規(guī)模已超過3000萬千瓦,占尖峰負荷的4%以上。同時也兼顧分布式能源的管理利用;亞太地區(qū)的澳大利亞和日本電力市場較為成熟,隨著可再生能源的發(fā)展,兩國也在探索通過虛擬電廠的方式來提升電力供應可靠性和經(jīng)濟性。

  楊昆表示,虛擬電廠之所以在發(fā)達國家具有一定的實踐應用,主要還是因為這些國家用電需求基本飽和,電力供需基本平衡,在這個前提下,虛擬電廠的調(diào)節(jié)作用相對突出。

  積能蓄力方能行穩(wěn)致遠

  早在“十三五”時期,我國就已經(jīng)開展了虛擬電廠試點工作,部署了多個虛擬電廠項目,取得了大量經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。目前,國內(nèi)多家電力企業(yè)在積極推進虛擬電廠項目應用。但從整體上看,我國虛擬電廠仍處于發(fā)展初期,政策機制不夠健全,項目以研究示范為主。

  “目前,我國虛擬電廠的盈利主要有三種模式。其一是提供輔助服務,獲取輔助服務補償收益。如大唐公司在河北的某虛擬電廠項目,2021年一個供暖期實現(xiàn)了調(diào)峰收益50余萬元。其二是借助峰谷電價價差參與電能量市場獲利。如國家電投公司在深圳的某虛擬電廠項目通過參與廣東電力現(xiàn)貨市場,連續(xù)2個月實現(xiàn)售電盈利提升超過200%。其三是為用戶提供用能優(yōu)化方案,降本增效,獲取服務費用,主要出現(xiàn)在一些民營企業(yè)運營的虛擬電廠項目。”楊昆說。

  但即便存在以上盈利空間,在輔助服務市場受限于發(fā)電側(cè)、現(xiàn)貨市場機制尚未成熟健全、優(yōu)化用能效果并不顯著的現(xiàn)階段,虛擬電廠無法形成穩(wěn)定、合理的投資收益,也因此難以實現(xiàn)規(guī)?;?、商業(yè)化發(fā)展。

  楊昆認為,從企業(yè)已有的實踐來看,目前有關虛擬電廠的市場規(guī)則、技術標準和產(chǎn)業(yè)政策等方面都有待進一步完善,以便為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供明確的依據(jù)。從資源角度來看,資源功能定位不合理,對于虛擬電廠資源提供的服務類型、響應速度、響應頻率、商業(yè)模式等內(nèi)容尚未明確;從技術角度來看,包括高級量測體系、邊緣網(wǎng)關、運行優(yōu)化決策方法以及相應的系統(tǒng)性運營支撐平臺等配套軟硬件技術建設滯后,也未形成相關技術標準;從管理角度來看,各方參與積極性不足,虛擬電廠運行相關方的合作機制和市場機制尚未確立,虛擬電廠作為新興主體獨立參與市場的準入條件還不明確。

  作為行業(yè)中最具有“未來感”的新技術之一,虛擬電廠的發(fā)展,需要政策機制的多方發(fā)力。

  為推進虛擬電廠大范圍應用,楊昆提出了四方面建議:一是要完善行業(yè)標準,明確技術規(guī)范;二是要將虛擬電廠等新興市場主體發(fā)展納入到國家、地方電力發(fā)展規(guī)劃中,并出臺相關激勵和保障政策;三是積極引導虛擬電廠參與調(diào)峰輔助服務,并隨著市場機制的不斷完善逐步引入有針對性的交易品種;四是深化試點示范,培育適合我國國情的虛擬電廠商業(yè)模式。

  對于新技術和新產(chǎn)業(yè)的成長而言,苦練內(nèi)功、警惕捧殺、厚積薄發(fā),才是符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的長久之計。從能源電力行業(yè)發(fā)展實踐看,我國新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與政策的大力扶持密不可分,但新能源產(chǎn)業(yè)關鍵技術取得突破、成本快速下降,實現(xiàn)風電光伏平價上網(wǎng)和市場化交易,才是其高質(zhì)量發(fā)展的根本所在。“隨著分布式電源、電動汽車、儲能、微電網(wǎng)的快速發(fā)展,虛擬電廠的資源聚合方式將使得傳統(tǒng)的商業(yè)、工廠,乃至普通的居民用戶,都能參與到虛擬電廠的價值創(chuàng)造中,成為構建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要形式。而伴隨著我國電力市場建設的日趨完善,虛擬電廠作為新的市場主體,未來將有機會參與到需求響應、調(diào)峰、備用、容量補償?shù)日{(diào)節(jié)市場,以及中長期和現(xiàn)貨等電能量市場中,聚沙成塔,為構建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)‘雙碳’目標提供有力支撐。”楊昆說。

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