系统性思维下的光伏与虚拟电厂-北极星售电网

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前言

写这篇文章，主要是三个原因。

其一，与一些VC交流，他们经常问的问题是：虚拟电厂和电力用户之间到底是什么关系？是不是拿需求响应补贴，然后分成，做成EMC？

其二，与一些发电企业交流，他们的观点是：虚拟电厂就是汇聚他们投资的一些可调度资源，比如光伏、储能、三联供，然后把这些调节能力出售给调度。

其三，今年看到几篇行业研究员的文章，都从电力系统性角度去分析新能源未来的发展瓶颈，而跳出了制造业效率视角，以及简单的“双碳”政策视角。说明资本市场已经开始重视这方面的系统性问题。

（来源：微信公众号“鱼眼看电改” 作者：俞庆）

虚拟电厂与光伏，都遇到系统性的问题

虚拟电厂因为其与分布式光伏，电动车等技术的天然亲和性，在双碳+限电+市场化的大背景下，自然受到市场的高度关注，但是这背后的系统性制约和发展动力更值得我们思考，是不是和光伏一样，只要给补贴和价格就能快速发展了？

答案自然是否定的，至少在全球范围内，单纯的虚拟电厂业务是很难持续盈利的。

这是电力的系统性问题。

所谓系统性，就是“整体大于部分”，当许多个部分组合成一个系统时，系统本身的表现，迥异于每个部分。就像很多光伏耦合到一个电力系统的时候，光伏对电力系统的整体影响，将大于任何一个光伏项目本身，而且受电网影响的方式也不是简单的“能不能并网”、“能赚多少钱”。

虚拟电厂则会遇到更复杂的系统性问题。

光伏为什么会大发展，破局点分析

我们从系统发展的角度，分析下光伏市场发展。

系统论告诉我们，许多事物在没有受到制约之前，都将呈现指数型发展曲线，无论是细菌的生长，还是病毒的传播。而一旦受到制约，则增长函数变化。可能实际结果不增长，甚至衰退。

个人认为，国内光伏产业因为在破局点消除了三个制约，所以有了过去十年的大发展，但未来可能将从破局点，因为另外三个系统性制约而转换为失速点。

光伏的破局点，是在下述三重制约的解除后，获得了指数级的增长：

1、补贴，解决了初期发展的盈利问题，能够被纳入补贴，就是拿到了路条；

2、接入，电网解除了对光伏的限制，并且在电网建设上考虑对光伏的配套投资；

3、效率，光伏技术的发展，使得转换效率大幅度提高，并且制造效率也随着项目规模增加，快速越过盈亏平衡点，发挥了制造规律效率。

光伏可能的失速点，与系统性相关

光伏发展到今天，系统性的制约开始显现，也是三点：

1、补贴，新建项目取消补贴，光伏项目转换为高度市场化的模式；

2、接入，如果说前期光伏大量接入，依靠的电网的系统容量调节池，去缓冲光伏发电的波动性和不确定性，随着光伏渗透率的提高，电网面临巨大的安全风险，根据一些论文的描述，如果以变电站母线为单位，光伏占比超过25%时，对电网来说就是弊大于利，如果超过45%，可能将出现系统性风险。光伏配储能，就是电网要求光伏投资商为这种风险买单。

3、竞争，这里的竞争也分为两重，第一重是项目竞争，比如大量分布式MW级项目都已经被“跑马圈地”，更小的KW级项目的开发和运营成本极高，这也决定了“整县光伏”的开发模式将是低效率的。第二重是市场竞争，光伏进入电力现货市场后，由于其发电容量几乎毫无弹性，其价格将会剧烈波动，对投资商来说，原有的价格测算模式将失效。

盈利模型和资产估值模型也将重构。

所以，过去那种静态的投资思维和行业分析思维，不适用“失速点”以后的增长曲线。

需要转换为系统性的分析模式，基于电力市场竞争模型+电网最优运行效率模型等的复杂系统模型进行分析，比如应考虑配置储能后的收益率，分布式光伏还要考虑用户限电限产情况下的消纳率问题。

补贴退坡后，不少分布式项目采取“自发自用”模式，涉及到与用户的交互、并且要求电网的营销打交道，这里是业务的系统性，但是这一重的制约并不是光伏失速点的主要制约。

光伏多了以后，撞上了“电力物理系统”的墙，因为涉及到电网安全、稳定、潮流、电能质量等系统性问题，系统性制约开始出现。

个人认为这将是光伏未来面临的最重要制约因素。

虚拟电厂，更加系统性的业务

电力系统不是一个简单的技术系统，它包含相互交织的三重系统视角。而虚拟电厂的系统性，与这三重视角的系统，从一开始就是紧耦合。

而光伏在过去十年的发展中，几乎不考虑这种耦合关系，现在才开始遇到“系统墙”。

电力的系统性，大致如下（结构化图表难以表达分层网状的整体系统性，凑活着看吧）

在一次系统层面，虚拟电厂需要接入配网及负荷侧的“源网荷储”各类资源，并且需要在公共配电系统和工商业配电系统层面，解决安全运行的问题。这是作为电力系统的物理制约决定的。

在二次系统层面，虚拟电厂需要借助，甚至重构配电的数字化架构，才能实现。

在业务与业务系统（也叫做三次系统）层面，虚拟电厂需要解决“负荷侧商业模式”和“电网侧商业模式”的问题，都需要理解“电力营销”（以零售管理为目标）、“电力生产”（以设备管理为目标）、“电力调度”（以功率平衡和安全运行为目标）。

虚拟电厂，三层流变中的创新

这种系统性本身也不是一成不变的，上述三个圈层图中，最外层产业系统的变动是最快的，而业务系统是稍慢的，但也在适应物理系统和产业系统的变化。

而最内层的物理系统变化，是长期但是趋势性的，比如作为元器件的新型电源设备（风电、光伏），一方面是占比必然大幅度提升，另一方面这些电力电子电源的机械惯量几乎没有，导致电力系统的数学特性也将发生巨大变化，客观上要求配置大量储能装置（比如做虚拟同步机、或者做调频调峰）。

电源的结构性变化，客观上要求负荷的灵活性也大幅度提升，才能保证电力系统的新态势下的稳定性，这些就是物理系统的新型电力系统内涵。

从这个角度我们自然可以得出一些宏观结论，比如虚拟电厂的基础，不是大量的分布式和储能部署或者数字化，而是负荷资源从黑箱模式，逐步变成可观、可测、可控。

大范围的负荷可调节能力将成为新型电力系统的战略资源。

同时，物理系统的变迁，也将带来业务系统和产业系统的趋势性动力，比如物理系统需要更深度地实现信息物理融合，需要ICT，和IT产业的支持。

而新的商业模式甚至需要改变现有的业务系统和产业系统的组织方式，甚至从观念上，改变“自上而下”的规划模式，变成“自下而上”的建构模式等。

这些也都是系统性视角在电力行业的某种观察思考结果吧。

所以，理解了系统性，也就理解了行业的趋势，也能更好地看清虚拟电厂的制约与路径。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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