轉(zhuǎn)型格局中的虛擬電廠定位及作用

 

但一個(gè)好故事要寫(xiě)出好前景，需要在產(chǎn)業(yè)探路和市場(chǎng)錘煉中不斷地闖關(guān)奪隘，而有關(guān)虛擬電廠的這個(gè)故事，在中國(guó)的市場(chǎng)中剛剛起筆，便被諸多期盼與揣測(cè)所環(huán)繞，以致遮蔽了其真實(shí)的發(fā)展現(xiàn)狀。前沿技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略布局是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，絕非朝夕之功可成就。當(dāng)前，虛擬電廠的應(yīng)用仍然停留在研究示范的層面，商業(yè)模式、技術(shù)路徑、成本收益、應(yīng)用場(chǎng)景等諸多核心問(wèn)題尚未解決。本刊記者圍繞虛擬電廠的發(fā)展專(zhuān)訪中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)、黨委書(shū)記楊昆，厘清當(dāng)前外界對(duì)于虛擬電廠的認(rèn)識(shí)誤區(qū)，深入探討虛擬電廠在能源轉(zhuǎn)型格局中應(yīng)有的角色與定位，并以成長(zhǎng)性眼光看待虛擬電廠的發(fā)展?jié)摿εc價(jià)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(chǎng)炒作因素，卻也真實(shí)暴露了當(dāng)前困擾能源電力發(fā)展的痛點(diǎn)。

 

“虛擬電廠近期受到社會(huì)廣泛關(guān)注，主要有兩方面的原因，一是虛擬電廠是緩解高峰時(shí)期電力供需矛盾的一種有效手段，二是各地加大了對(duì)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(dǎo)致各地用電需求攀升，同時(shí)降水不足導(dǎo)致水電出力受限，四川、上海、浙江等地面臨緊張嚴(yán)峻的電力供應(yīng)形勢(shì)。虛擬電廠能夠在供電緊張時(shí)通過(guò)調(diào)配電源、用戶(hù)、儲(chǔ)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(mén)發(fā)布了《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，明確鼓勵(lì)開(kāi)展各類(lèi)虛擬電廠項(xiàng)目示范應(yīng)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(dá)峰實(shí)施方案，均對(duì)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(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足、保供壓力大等問(wèn)題。近年來(lái)新能源持續(xù)快速發(fā)展，但其固有的隨機(jī)性、波動(dòng)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(lái)水、溫度等氣象方面的影響，用電形勢(shì)緊張。

 

我國(guó)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(jī)占比一直維持在6%左右，遠(yuǎn)低于西班牙、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家；煤電機(jī)組受價(jià)格機(jī)制的影響，調(diào)峰潛力挖掘受到限制。當(dāng)前，系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力難以適應(yīng)更大規(guī)模新能源發(fā)展需要，迫切需要有機(jī)整合源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)各類(lèi)調(diào)節(jié)資源，完善政策機(jī)制，為系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)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?xì)鈾C(jī)組、抽水蓄能、新型儲(chǔ)能等同步發(fā)力，但相對(duì)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(wú)可替代的戰(zhàn)略意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)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?xì)鈾C(jī)組、新型儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)手段主要在電源側(cè)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)可控負(fù)荷規(guī)模在5000萬(wàn)千瓦以上，用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能規(guī)模超過(guò)100萬(wàn)千瓦，電動(dòng)汽車(chē)保有量接近1000萬(wàn)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?yàn)榉植际侥茉匆?guī)?；锰峁┘夹g(shù)支撐。我國(guó)分布式能源以分布式光伏為主。截至2021年底，我國(guó)分布式光伏裝機(jī)達(dá)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(guò)常規(guī)手段來(lái)調(diào)控。采用虛擬電廠技術(shù)可精細(xì)管控大量分布式能源，使其對(duì)外作為一個(gè)整體，為其參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)市場(chǎng)，以及為其參與電能量市場(chǎng)創(chuàng)造了技術(shù)條件。三是能夠降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。據(jù)測(cè)算，若通過(guò)新建火電機(jī)組、抽水蓄能或新型儲(chǔ)能設(shè)施等手段實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿(mǎn)足全國(guó)5%的峰值負(fù)荷（全年累計(jì)不足50小時(shí)）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(shí)體電廠的1/7～1/5。通過(guò)虛擬電廠以代價(jià)更低的方式實(shí)現(xiàn)電力平衡，有利于構(gòu)建智能高效的新型電力系統(tǒng)。

 

立足當(dāng)前發(fā)展階段理解虛擬電廠

 

虛擬電廠一夜爆火源于當(dāng)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(shù)的“能”與“不能”。

 

作為一個(gè)特殊的電廠，虛擬電廠對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)可控電源，能夠參與電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)交易。既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，又可作為“負(fù)電廠”通過(guò)負(fù)荷側(cè)響應(yīng)削減系統(tǒng)尖峰負(fù)荷。“比如在高溫天氣電網(wǎng)供電緊張的時(shí)候，虛擬電廠將聚合負(fù)荷的地鐵空調(diào)上升1～2攝氏度，在沒(méi)有影響到乘客乘坐體驗(yàn)的情況下，減少了用電需求，然后從電網(wǎng)獲得輔助服務(wù)補(bǔ)償；或者將聚合電源的分布式能源、儲(chǔ)能設(shè)施在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)送電，取得高峰時(shí)高電價(jià)收益。因此，從這個(gè)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(shuō)，“但是，也要正視虛擬電廠的功能，不能過(guò)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(wèn)題，并不能增加電力總供給，無(wú)法從根本上解決電力短缺問(wèn)題。如果電力出現(xiàn)硬缺口時(shí)，虛擬電廠的削峰作用顯著弱化，必須建設(shè)可靠電源項(xiàng)目滿(mǎn)足電力供需平衡。今年三季度，四川由于長(zhǎng)時(shí)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(lái)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(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類(lèi)型負(fù)荷聚合商達(dá)14家，接入電源的容量達(dá)到87萬(wàn)千瓦，但它首先要滿(mǎn)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(guó)的發(fā)展階段不無(wú)關(guān)系。我國(guó)用電還將在一定時(shí)期內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)，部分地區(qū)電力供需還會(huì)不時(shí)出現(xiàn)硬缺口問(wèn)題。因此，現(xiàn)階段我國(guó)培育和發(fā)展虛擬電廠，應(yīng)重點(diǎn)定位于增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。

 

從全球范圍來(lái)看，虛擬電廠的理論和實(shí)踐在歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(shù)路徑。歐洲的德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、丹麥等國(guó)家發(fā)展虛擬電廠的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)分布式能源的可靠并網(wǎng)和優(yōu)化電力市場(chǎng)運(yùn)行，針對(duì)的主要是“源”。如德國(guó)法律規(guī)定可再生能源發(fā)電項(xiàng)目必須參與市場(chǎng)交易才允許并網(wǎng)，因此眾多分布式項(xiàng)目多選擇委托虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商來(lái)運(yùn)營(yíng)；英國(guó)的虛擬電廠項(xiàng)目已超過(guò)32個(gè)，總?cè)萘窟_(dá)600多萬(wàn)千瓦，其中聚合可再生能源發(fā)電的項(xiàng)目容量占到一半以上；美國(guó)的虛擬電廠主要基于需求響應(yīng)發(fā)展而來(lái)，針對(duì)的主要是“荷”，因此以可控負(fù)荷為主，目前規(guī)模已超過(guò)3000萬(wàn)千瓦，占尖峰負(fù)荷的4%以上。同時(shí)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(chǎng)較為成熟，隨著可再生能源的發(fā)展，兩國(guó)也在探索通過(guò)虛擬電廠的方式來(lái)提升電力供應(yīng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

 

楊昆表示，虛擬電廠之所以在發(fā)達(dá)國(guó)家具有一定的實(shí)踐應(yīng)用，主要還是因?yàn)檫@些國(guó)家用電需求基本飽和，電力供需基本平衡，在這個(gè)前提下，虛擬電廠的調(diào)節(jié)作用相對(duì)突出。

 

積能蓄力方能行穩(wěn)致遠(yuǎn)

 

早在“十三五”時(shí)期，我國(guó)就已經(jīng)開(kāi)展了虛擬電廠試點(diǎn)工作，部署了多個(gè)虛擬電廠項(xiàng)目，取得了大量經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)多家電力企業(yè)在積極推進(jìn)虛擬電廠項(xiàng)目應(yīng)用。但從整體上看，我國(guó)虛擬電廠仍處于發(fā)展初期，政策機(jī)制不夠健全，項(xiàng)目以研究示范為主。

 

“目前，我國(guó)虛擬電廠的盈利主要有三種模式。其一是提供輔助服務(wù)，獲取輔助服務(wù)補(bǔ)償收益。如大唐公司在河北的某虛擬電廠項(xiàng)目，2021年一個(gè)供暖期實(shí)現(xiàn)了調(diào)峰收益50余萬(wàn)元。其二是借助峰谷電價(jià)價(jià)差參與電能量市場(chǎng)獲利。如國(guó)家電投公司在深圳的某虛擬電廠項(xiàng)目通過(guò)參與廣東電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，連續(xù)2個(gè)月實(shí)現(xiàn)售電盈利提升超過(guò)200%。其三是為用戶(hù)提供用能優(yōu)化方案，降本增效，獲取服務(wù)費(fèi)用，主要出現(xiàn)在一些民營(yíng)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠項(xiàng)目。”楊昆說(shuō)。

 

但即便存在以上盈利空間，在輔助服務(wù)市場(chǎng)受限于發(fā)電側(cè)、現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)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(wú)法形成穩(wěn)定、合理的投資收益，也因此難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化發(fā)展。

 

楊昆認(rèn)為，從企業(yè)已有的實(shí)踐來(lái)看，目前有關(guān)虛擬電廠的市場(chǎng)規(guī)則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)政策等方面都有待進(jìn)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(lái)看，資源功能定位不合理，對(duì)于虛擬電廠資源提供的服務(wù)類(lèi)型、響應(yīng)速度、響應(yīng)頻率、商業(yè)模式等內(nèi)容尚未明確；從技術(shù)角度來(lái)看，包括高級(jí)量測(cè)體系、邊緣網(wǎng)關(guān)、運(yùn)行優(yōu)化決策方法以及相應(yīng)的系統(tǒng)性運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)等配套軟硬件技術(shù)建設(shè)滯后，也未形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；從管理角度來(lái)看，各方參與積極性不足，虛擬電廠運(yùn)行相關(guān)方的合作機(jī)制和市場(chǎng)機(jī)制尚未確立，虛擬電廠作為新興主體獨(dú)立參與市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件還不明確。

 

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

 

為推進(jìn)虛擬電廠大范圍應(yīng)用，楊昆提出了四方面建議：一是要完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，明確技術(shù)規(guī)范；二是要將虛擬電廠等新興市場(chǎng)主體發(fā)展納入到國(guó)家、地方電力發(fā)展規(guī)劃中，并出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)和保障政策；三是積極引導(dǎo)虛擬電廠參與調(diào)峰輔助服務(wù)，并隨著市場(chǎng)機(jī)制的不斷完善逐步引入有針對(duì)性的交易品種；四是深化試點(diǎn)示范，培育適合我國(guó)國(guó)情的虛擬電廠商業(yè)模式。

 

對(duì)于新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)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(zhǎng)久之計(jì)。從能源電力行業(yè)發(fā)展實(shí)踐看，我國(guó)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(guān)鍵技術(shù)取得突破、成本快速下降，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電光伏平價(jià)上網(wǎng)和市場(chǎng)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(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)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(hù)，都能參與到虛擬電廠的價(jià)值創(chuàng)造中，成為構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要形式。而伴隨著我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)的日趨完善，虛擬電廠作為新的市場(chǎng)主體，未來(lái)將有機(jī)會(huì)參與到需求響應(yīng)、調(diào)峰、備用、容量補(bǔ)償?shù)日{(diào)節(jié)市場(chǎng)，以及中長(zhǎng)期和現(xiàn)貨等電能量市場(chǎng)中，聚沙成塔，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供有力支撐。”楊昆說(shuō)。

 

本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2022年10期，作者系本刊記者