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，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。
東南大學電氣工程學院電力經(jīng)濟技術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、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《關于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導意見》，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)的基礎上，可增加靈活性資源供應的虛擬電廠，被定義為新型市場主體，面向中長期、輔助服務和現(xiàn)貨等電力交易市場，到2025年，電力需求側(cè)響應能力應達到最大負荷的3%-5%。
對于虛擬電廠被看重的本質(zhì)原因，上海交通大學電氣工程學院教授何光宇表示，如果說前30年的主要任務是“建設新能源”，那么后30年的主要任務是“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)的響應能力應達到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。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設施下環(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和運營。東南大學電氣工程學院電力經(jīng)濟技術研究所所長高賜威透露，8月初，山西的虛擬電廠應該會入市交易。
需尋找技術及商業(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)。
在技術方面，由于用戶種類多，感知交互難度大，導致底層設備信息采集、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，不利于分析預測。
其次，用戶的生產(chǎn)約束多，所以設備控制風險高，虛擬電廠比較難實現(xiàn)遠程直接操控生產(chǎn)設備運行。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)科學研究院和東南大學計劃在2024年完成虛擬電廠術語項目。今年初，《虛擬電廠資源配置與評估技術規(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
評論