虛擬電廠“削峰填谷”的優(yōu)勢 中國智能電網(wǎng)行業(yè)投資前景

• 黃江 2023年12月7日 來源：東方財(cái)富 260 9
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當(dāng)前，全球能源行業(yè)正加速從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源，而全球電力需求居高不下，新能源發(fā)電的間歇性對電力系統(tǒng)的靈活性和平衡能力提出更高要求。對此，虛擬電廠“削峰填谷”的優(yōu)勢凸顯。

“虛擬電廠”是一種通過先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DG、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車等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和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。“虛擬”表明其并非一般的實(shí)體機(jī)組電廠，而是由大量散布資源的“發(fā)電”能力聚合所形成?！半姀S”指其能夠向系統(tǒng)提供常規(guī)電廠所能提供的電能量或者輔助服務(wù)。

當(dāng)前，全球能源行業(yè)正加速從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源，而全球電力需求居高不下，新能源發(fā)電的間歇性對電力系統(tǒng)的靈活性和平衡能力提出更高要求。對此，虛擬電廠“削峰填谷”的優(yōu)勢凸顯。

例如，傳統(tǒng)的能源供應(yīng)系統(tǒng)容易受到天氣、設(shè)備故障等因素影響，導(dǎo)致能源供應(yīng)中斷和能源價(jià)格波動。虛擬電廠通過整合多種能源資源，可以更好地應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，提高能源系統(tǒng)的可靠性和韌性;另外，由于大型發(fā)電廠和長距離輸電線路導(dǎo)致大量能源損耗和環(huán)境污染，而虛擬電廠將分散的能源資源整合起來，可以更加靈活地滿足能源需求;還可以通過儲能設(shè)備將多余的能源儲存起來，提高能源利用率。

國家能源局2022年新能源發(fā)展數(shù)據(jù)表明，2022年新增光伏中的58%是分布式光伏。虛擬電廠一方面可以向這些分布式發(fā)電提供更好的市場機(jī)會，另一方面將其納入虛擬發(fā)電單元承擔(dān)市場義務(wù)，可以提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

虛擬電廠的發(fā)展?jié)摿途窒扌?/u>

去年年中開始，“虛擬電廠”或“需求側(cè)管理”這一概念在國內(nèi)電力市場再度走高。

區(qū)別于熱電廠、水力發(fā)電設(shè)施等常規(guī)電廠，“虛擬電廠”更類似于一個(gè)由各個(gè)環(huán)節(jié)組成的電力系統(tǒng)“緩沖器”，通過各類通信和監(jiān)測技術(shù)，將多地的分布式新能源、儲能設(shè)施、用電負(fù)荷乃至電力汽車等連接成一個(gè)系統(tǒng)，對系統(tǒng)內(nèi)部的用電情況進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，對整體電網(wǎng)系統(tǒng)起到“削峰填谷”的作用。

虛擬電廠熱度走高的背景是電網(wǎng)需求峰谷差逐漸擴(kuò)大，高峰用電時(shí)刻電力供應(yīng)局部緊張情況不時(shí)出現(xiàn)。如果一味通過擴(kuò)建電廠來滿足尖峰時(shí)刻的用電需求，則會在用電低谷期產(chǎn)生巨大浪費(fèi)，新型電力系統(tǒng)需要挖掘負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)能力來應(yīng)對發(fā)、用電實(shí)時(shí)平衡。此外，風(fēng)光等可再生能源大規(guī)模裝機(jī)并網(wǎng)后，其高波動性和間歇性也為傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來消納和穩(wěn)定性等方面的挑戰(zhàn)，同樣帶來了更多的削峰填谷的需求。

2022年7月，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)布的《中國虛擬電廠發(fā)展前景和商業(yè)模式分析》指出，國內(nèi)虛擬電廠整體仍處于發(fā)展初期，政策機(jī)制仍不健全，具體項(xiàng)目以研究示范為主，且由政府主導(dǎo)、電網(wǎng)實(shí)施。

此前有業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)前國內(nèi)虛擬電廠產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)了數(shù)年的發(fā)展，仍存在用戶側(cè)負(fù)荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不強(qiáng)、電網(wǎng)側(cè)業(yè)務(wù)布局和主導(dǎo)發(fā)展力度較弱、監(jiān)管體系和市場機(jī)制不完善以及產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和商業(yè)模式不太明朗等問題。而目前虛擬電廠企業(yè)的商業(yè)模式尚不清晰，要想實(shí)現(xiàn)盈利也存在較大難度。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年中國智能電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報(bào)告》顯示：

國際上早期在推動需求側(cè)管理方面有三種模式，其一是政府主導(dǎo)模式，由政府拿出資金補(bǔ)貼需求響應(yīng)工作的開展;第二種是電力公司主導(dǎo)模式，由電力公司出資購買需求側(cè)相應(yīng)服務(wù);第三種是第三方管理模式，由社會資本成立服務(wù)公司，聚合用戶參與需求響應(yīng)項(xiàng)目。

我國虛擬電廠項(xiàng)目多數(shù)處于第一階段，隨著現(xiàn)貨市場的發(fā)展，虛擬電廠正迎來新的機(jī)遇期，部分地方的現(xiàn)貨市場已經(jīng)將虛擬電廠納入電力市場交易。

國家能源集團(tuán)首個(gè)虛擬電廠

近日，國家能源集團(tuán)首個(gè)虛擬電廠主體工程“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學(xué)儲能電站”進(jìn)入全面建設(shè)階段。

“國能浙江梅嶼100MW/200MWh新型電化學(xué)儲能電站”是國家能源集團(tuán)2022年十大科技攻關(guān)項(xiàng)目“以集中式儲能電站為主體的高可靠高靈活新型虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研究與工程示范”主體工程，也是浙江省“十四五”第一批電網(wǎng)側(cè)新型儲能示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目針對虛擬電廠“集中+分布式”資源協(xié)同出力置信度提升這一科學(xué)問題進(jìn)行攻關(guān)，通過資源優(yōu)化配置、協(xié)同調(diào)度、商業(yè)模式、綜合評價(jià)、示范工程建設(shè)等關(guān)鍵技術(shù)研究，聚合周邊分布式資源和可控負(fù)荷，建成整體規(guī)模不低于200MW的新型虛擬電廠，最終實(shí)現(xiàn)平抑新能源電網(wǎng)波動，促進(jìn)可再生能源消納，為電力系統(tǒng)提供容量支撐及輔助服務(wù)。

項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)每年可提高清潔能源消納4.8億千瓦時(shí)，減少碳排放38萬噸，同時(shí)可為浙江電網(wǎng)提供快速靈活的調(diào)頻、調(diào)峰、備用、黑啟動、需求響應(yīng)等多種電力輔助服務(wù)，對優(yōu)化浙江電源電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、建設(shè)新型電力系統(tǒng)具有積極意義。

電力系統(tǒng)體制機(jī)制的變革亟待推動，同時(shí)，虛擬電廠雖然在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建中具有重要價(jià)值，但其在相關(guān)配套政策、市場機(jī)制以及技術(shù)要求等方面均還有待完善，要跳出固有思路，從更高維度來看待新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。

“虛擬電廠”建設(shè)要跳出慣性思維

隨著電網(wǎng)需求峰谷差逐漸擴(kuò)大，高峰用電時(shí)刻電力供應(yīng)局部緊張情況不時(shí)出現(xiàn)，虛擬電廠熱度逐漸走高。據(jù)了解，虛擬電廠在支撐電力需求響應(yīng)方面，可在供電負(fù)荷高的時(shí)間段，自動發(fā)起需求響應(yīng)指令，通知參與響應(yīng)的用電戶調(diào)節(jié)負(fù)荷。與會專家指出，目前我國虛擬電廠建設(shè)處于初期階段，這一概念仍有諸多局限性。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院教授王鵬介紹，我國虛擬電廠的發(fā)展模式分為三個(gè)階段，即邀約型階段、市場型階段、自主調(diào)度型階段?！澳壳埃覈摂M電廠項(xiàng)目多數(shù)處于第一階段，隨著現(xiàn)貨市場的發(fā)展，虛擬電廠正迎來新的機(jī)遇期，部分地方的現(xiàn)貨市場已經(jīng)將虛擬電廠納入電力市場交易。”

國內(nèi)虛擬電廠產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)數(shù)年發(fā)展，仍存在用戶側(cè)負(fù)荷及發(fā)電側(cè)資源參與意愿不強(qiáng)、電網(wǎng)側(cè)業(yè)務(wù)布局和主導(dǎo)發(fā)展力度較弱、監(jiān)管體系和市場機(jī)制不完善等問題。對此，中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所能源經(jīng)濟(jì)室主任朱彤認(rèn)為，在能源轉(zhuǎn)型背景下談虛擬電廠這個(gè)概念有很多局限性，虛擬電廠概念出現(xiàn)在上世紀(jì)九十年代末，因此它適用于當(dāng)時(shí)的數(shù)量和規(guī)模。隨著大量分布式電源的出現(xiàn)，未來電力系統(tǒng)本身不可能是大的集中系統(tǒng)。如果從市場層面來看這個(gè)問題，聚合商是一個(gè)更為合適的概念。

對此，中國能源研究會學(xué)術(shù)顧問吳吟指出，在推進(jìn)虛擬電廠建設(shè)過程中，一方面要跳出慣性思維，以全新的視角整體謀劃適應(yīng)用戶中心時(shí)代的新型電力系統(tǒng);另一方面要回到現(xiàn)實(shí)中，堅(jiān)持先立后破，在地方政府積極性高、具備條件的局部地區(qū)搞試點(diǎn)，先把新的系統(tǒng)立起來，再逐步向外擴(kuò)展。

今年“五一”期間，山東電力現(xiàn)貨市場出現(xiàn)連續(xù)22小時(shí)的負(fù)電價(jià)，打破了國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場的負(fù)電價(jià)持續(xù)時(shí)間紀(jì)錄。這一事件反映了電力行業(yè)在能源快速轉(zhuǎn)型時(shí)期保持長期健康發(fā)展所面臨的新挑戰(zhàn)，需要社會各界認(rèn)真反思，協(xié)調(diào)好市場化改革和能源轉(zhuǎn)型，確保社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需要的安全、綠色和可負(fù)擔(dān)的電力供應(yīng)。

“負(fù)電價(jià)”往往出現(xiàn)在電力市場上供遠(yuǎn)大于求的時(shí)期。與一般商品不同，電力一旦被生產(chǎn)出來，就必須被用掉，或者存儲起來。否則多余的電力將打破電力系統(tǒng)的平衡態(tài)勢，影響系統(tǒng)的供電安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

隨著電力低碳轉(zhuǎn)型的深入，以風(fēng)光為代表的可再生能源滲透率不斷提高，負(fù)電價(jià)也會逐漸成為電力市場上的?？?。由于可再生能源的邊際發(fā)電成本幾乎為零，且往往得到各種政策補(bǔ)貼，因此在風(fēng)光充足的時(shí)期往往以低價(jià)、甚至負(fù)電價(jià)來確保生產(chǎn)的電力得以上網(wǎng)。而火電則由于短期啟停成本很高，往往不要錢，甚至賠錢買需求，保持出力狀態(tài)。

虛擬電廠與電力交易是AI在電力領(lǐng)域的最佳落地場景。虛擬電廠協(xié)調(diào)控制技術(shù)要聯(lián)通源網(wǎng)荷儲多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)整，并要做出對于發(fā)電量、用電量、電價(jià)等多個(gè)數(shù)據(jù)的判斷，AI的接入有望極大的提升分析效率和準(zhǔn)度。

相對于傳統(tǒng)電力能源生態(tài)系統(tǒng)，虛擬電廠的能源生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了明顯變化，發(fā)電、輸電、配電、用電界限相互交叉，同時(shí)兼具生產(chǎn)者與消費(fèi)者的角色，根據(jù)需求可以改變身份特征。

“聚合”和“通信”是虛擬電廠的核心，與AI匹配性強(qiáng)。建設(shè)虛擬電廠可分為兩大關(guān)鍵信息化技術(shù)：即協(xié)調(diào)控制、信息通信技術(shù)。其中，協(xié)調(diào)控制技術(shù)要聯(lián)通源網(wǎng)荷儲多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)整，并要做出對于發(fā)電量、用電量、電價(jià)等多個(gè)數(shù)據(jù)的判斷，AI的接入有望極大提升分析效率和準(zhǔn)度。另一方面，主要影響B(tài)端用電水平的虛擬電廠對于電網(wǎng)整體穩(wěn)定性影響較小、數(shù)據(jù)相比C端更容易授權(quán)用于訓(xùn)練，有望率先接入大模型應(yīng)用。

電力系統(tǒng)的發(fā)展正經(jīng)歷清潔化、電氣化和智能化等一系列轉(zhuǎn)型，需求側(cè)資源的潛力和價(jià)值亟待挖掘，其作用也正從傳統(tǒng)的削峰填谷，擴(kuò)展到靈活調(diào)節(jié)電力負(fù)荷、促進(jìn)新能源消納等方面。

目前，國內(nèi)虛擬電廠/需求側(cè)響應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于相對初級的階段。多位與會專家提出，新型電力系統(tǒng)用戶側(cè)需求側(cè)資源的發(fā)展已經(jīng)是必然趨勢，但產(chǎn)業(yè)要發(fā)展，也需要推動電力系統(tǒng)體制機(jī)制的變革，同時(shí)也要跳出原有的固有思路，從更高維度的視角來看待新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。

《2023-2028年中國智能電網(wǎng)行業(yè)發(fā)展分析與投資前景預(yù)測報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，更多虛擬電廠行業(yè)相關(guān)信息，請看本報(bào)告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。