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中电联常务副理事长、党委书记杨昆:转型格局中的虚拟电厂定位及作用

2022-11-15 16:10来源:电联新媒作者:翁爽关键词:虚拟电厂电力供应火电收藏点赞

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在信息化与互联网的时代,虚拟电厂是一个好概念和好故事。虚拟电厂将分布式电源、电力用户、储能、电动汽车等资源聚合起来,通过协调优化控制,既满足用户自身用能需求,又参与电力系统运行、电力市场交易,是传统意义上单纯的生产者或消费者向“产消者”过渡,可避免各类资源聚合前在市场上单独运作带来的供电不平衡、不安全风险和资源利用效率不高的问题。虚拟电厂聚合资源、优化控制、智慧物联的特征,深刻契合了信息时代共享交互的本质,成为传统能源行业“高位嫁接”信息通信赛道的新生力量,为重塑能源生态拓展了更大的想象空间。

但一个好故事要写出好前景,需要在产业探路和市场锤炼中不断地闯关夺隘,而有关虚拟电厂的这个故事,在中国的市场中刚刚起笔,便被诸多期盼与揣测所环绕,以致遮蔽了其真实的发展现状。前沿技术和新兴产业的战略布局是一项长期任务,绝非朝夕之功可成就。当前,虚拟电厂的应用仍然停留在研究示范的层面,商业模式、技术路径、成本收益、应用场景等诸多核心问题尚未解决。本刊记者围绕虚拟电厂的发展专访中国电力企业联合会常务副理事长、党委书记杨昆,厘清当前外界对于虚拟电厂的认识误区,深入探讨虚拟电厂在能源转型格局中应有的角色与定位,并以成长性眼光看待虚拟电厂的发展潜力与价值边界。

(来源:微信公众号“电联新媒” 作者:翁爽)

热度之下的冷思考

虚拟电厂这一概念提出已有十余年,近期突然火爆出圈,其背后固然不乏资本市场炒作因素,却也真实暴露了当前困扰能源电力发展的痛点。

“虚拟电厂近期受到社会广泛关注,主要有两方面的原因,一是虚拟电厂是缓解高峰时期电力供需矛盾的一种有效手段,二是各地加大了对虚拟电厂的重视程度。”杨昆表示。

今年迎峰度夏期间,持续干旱高温天气导致各地用电需求攀升,同时降水不足导致水电出力受限,四川、上海、浙江等地面临紧张严峻的电力供应形势。虚拟电厂能够在供电紧张时通过调配电源、用户、储能侧资源,一定程度地起到削峰填谷作用,缓解用电高峰电力供需矛盾。今年初,能源主管部门发布了《“十四五”现代能源体系规划》,明确鼓励开展各类虚拟电厂项目示范应用。北京、天津、上海等10余省市也相继发布“十四五”能源电力发展规划及碳达峰实施方案,均对发展虚拟电厂提出明确要求。

杨昆表示,虚拟电厂的兴起,一定程度上反映了当前我国电力系统调节能力不足、保供压力大等问题。近年来新能源持续快速发展,但其固有的随机性、波动性、间歇性特征,使其接入电力系统比例渐高后,增加了系统调节压力;另外,一些地方受来水、温度等气象方面的影响,用电形势紧张。

我国调节电源比重低,抽水蓄能、调峰气电等传统调节电源装机占比一直维持在6%左右,远低于西班牙、德国、美国等国家;煤电机组受价格机制的影响,调峰潜力挖掘受到限制。当前,系统调节能力难以适应更大规模新能源发展需要,迫切需要有机整合源、网、荷、储各类调节资源,完善政策机制,为系统持续稳定运行提供支撑。

在电力系统调节压力不断加剧的局面下,传统火电、燃气机组、抽水蓄能、新型储能等同步发力,但相对于以上更加成熟、更具确定性的调节手段,布局虚拟电厂,仍然有其无可替代的战略意义和长远价值。

杨昆表示,发展虚拟电厂,一是能够使系统调节资源更加丰富多元。传统的抽水蓄能、灵活煤电、燃气机组、新型储能等调节手段主要在电源侧。相关数据显示,我国可控负荷规模在5000万千瓦以上,用户侧储能规模超过100万千瓦,电动汽车保有量接近1000万辆,并且这些资源还在快速发展期。虚拟电厂可充分聚合各环节资源,为系统提供更丰富的调节手段。二是能够为分布式能源规模化利用提供技术支撑。我国分布式能源以分布式光伏为主。截至2021年底,我国分布式光伏装机达到1.1亿千瓦,约占全部并网光伏的三分之一。由于分布式新能源直接并入配电网,难以通过常规手段来调控。采用虚拟电厂技术可精细管控大量分布式能源,使其对外作为一个整体,为其参与调峰调频等辅助服务市场,以及为其参与电能量市场创造了技术条件。三是能够降低系统运行成本。据测算,若通过新建火电机组、抽水蓄能或新型储能设施等手段实现电力系统削峰填谷,满足全国5%的峰值负荷(全年累计不足50小时)需要投资4000亿元。比较而言,建一座虚拟电厂的成本仅为兴建实体电厂的1/7~1/5。通过虚拟电厂以代价更低的方式实现电力平衡,有利于构建智能高效的新型电力系统。

立足当前发展阶段

理解虚拟电厂

虚拟电厂一夜爆火源于当前的能源供需之痛和系统调节之难。但虚拟电厂这味药究竟能缓几分痛、解几分难,需要业内理性分析和冷静思考,正视虚拟电厂技术的“能”与“不能”。

作为一个特殊的电厂,虚拟电厂对外表现为一个可控电源,能够参与电网运行和电力市场交易。既可作为“正电厂”向系统供电,又可作为“负电厂”通过负荷侧响应削减系统尖峰负荷。“比如在高温天气电网供电紧张的时候,虚拟电厂将聚合负荷的地铁空调上升1~2摄氏度,在没有影响到乘客乘坐体验的情况下,减少了用电需求,然后从电网获得辅助服务补偿;或者将聚合电源的分布式能源、储能设施在用电高峰时向电网送电,取得高峰时高电价收益。因此,从这个角度看,虚拟电厂可在一定程度上解决局部缺电矛盾。”杨昆说,“但是,也要正视虚拟电厂的功能,不能过分夸大虚拟电厂的作用,虚拟电厂主要解决的是电力调节的问题,并不能增加电力总供给,无法从根本上解决电力短缺问题。如果电力出现硬缺口时,虚拟电厂的削峰作用显著弱化,必须建设可靠电源项目满足电力供需平衡。今年三季度,四川由于长时间高温、干旱,水电出力不足,电力缺口比较大,这是不能靠虚拟电厂来完全解决的。如深圳近期成立的虚拟电厂管理中心,已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商达14家,接入电源的容量达到87万千瓦,但它首先要满足自身的用电需求,能够参与系统调节的容量还是比较低的。”

杨昆指出,虚拟电厂的发展定位与我国的发展阶段不无关系。我国用电还将在一定时期内持续增长,部分地区电力供需还会不时出现硬缺口问题。因此,现阶段我国培育和发展虚拟电厂,应重点定位于增加系统调节能力。

从全球范围来看,虚拟电厂的理论和实践在欧美发达国家发展较为成熟,并呈现出多元化的商业模式和技术路径。欧洲的德国、英国、法国、丹麦等国家发展虚拟电厂的主要目标是实现分布式能源的可靠并网和优化电力市场运行,针对的主要是“源”。如德国法律规定可再生能源发电项目必须参与市场交易才允许并网,因此众多分布式项目多选择委托虚拟电厂运营商来运营;英国的虚拟电厂项目已超过32个,总容量达600多万千瓦,其中聚合可再生能源发电的项目容量占到一半以上;美国的虚拟电厂主要基于需求响应发展而来,针对的主要是“荷”,因此以可控负荷为主,目前规模已超过3000万千瓦,占尖峰负荷的4%以上。同时也兼顾分布式能源的管理利用;亚太地区的澳大利亚和日本电力市场较为成熟,随着可再生能源的发展,两国也在探索通过虚拟电厂的方式来提升电力供应可靠性和经济性。

杨昆表示,虚拟电厂之所以在发达国家具有一定的实践应用,主要还是因为这些国家用电需求基本饱和,电力供需基本平衡,在这个前提下,虚拟电厂的调节作用相对突出。

积能蓄力方能行稳致远

早在“十三五”时期,我国就已经开展了虚拟电厂试点工作,部署了多个虚拟电厂项目,取得了大量经验和数据。目前,国内多家电力企业在积极推进虚拟电厂项目应用。但从整体上看,我国虚拟电厂仍处于发展初期,政策机制不够健全,项目以研究示范为主。

“目前,我国虚拟电厂的盈利主要有三种模式。其一是提供辅助服务,获取辅助服务补偿收益。如大唐公司在河北的某虚拟电厂项目,2021年一个供暖期实现了调峰收益50余万元。其二是借助峰谷电价价差参与电能量市场获利。如国家电投公司在深圳的某虚拟电厂项目通过参与广东电力现货市场,连续2个月实现售电盈利提升超过200%。其三是为用户提供用能优化方案,降本增效,获取服务费用,主要出现在一些民营企业运营的虚拟电厂项目。”杨昆说。

但即便存在以上盈利空间,在辅助服务市场受限于发电侧、现货市场机制尚未成熟健全、优化用能效果并不显著的现阶段,虚拟电厂无法形成稳定、合理的投资收益,也因此难以实现规模化、商业化发展。

杨昆认为,从企业已有的实践来看,目前有关虚拟电厂的市场规则、技术标准和产业政策等方面都有待进一步完善,以便为产业发展提供明确的依据。从资源角度来看,资源功能定位不合理,对于虚拟电厂资源提供的服务类型、响应速度、响应频率、商业模式等内容尚未明确;从技术角度来看,包括高级量测体系、边缘网关、运行优化决策方法以及相应的系统性运营支撑平台等配套软硬件技术建设滞后,也未形成相关技术标准;从管理角度来看,各方参与积极性不足,虚拟电厂运行相关方的合作机制和市场机制尚未确立,虚拟电厂作为新兴主体独立参与市场的准入条件还不明确。

作为行业中最具有“未来感”的新技术之一,虚拟电厂的发展,需要政策机制的多方发力。

为推进虚拟电厂大范围应用,杨昆提出了四方面建议:一是要完善行业标准,明确技术规范;二是要将虚拟电厂等新兴市场主体发展纳入到国家、地方电力发展规划中,并出台相关激励和保障政策;三是积极引导虚拟电厂参与调峰辅助服务,并随着市场机制的不断完善逐步引入有针对性的交易品种;四是深化试点示范,培育适合我国国情的虚拟电厂商业模式。

对于新技术和新产业的成长而言,苦练内功、警惕捧杀、厚积薄发,才是符合产业发展规律的长久之计。从能源电力行业发展实践看,我国新能源产业的快速发展与政策的大力扶持密不可分,但新能源产业关键技术取得突破、成本快速下降,实现风电光伏平价上网和市场化交易,才是其高质量发展的根本所在。“随着分布式电源、电动汽车、储能、微电网的快速发展,虚拟电厂的资源聚合方式将使得传统的商业、工厂,乃至普通的居民用户,都能参与到虚拟电厂的价值创造中,成为构建能源互联网的重要形式。而伴随着我国电力市场建设的日趋完善,虚拟电厂作为新的市场主体,未来将有机会参与到需求响应、调峰、备用、容量补偿等调节市场,以及中长期和现货等电能量市场中,聚沙成塔,为构建新型电力系统、实现‘双碳’目标提供有力支撑。”杨昆说。

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