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【文/观察者网 周毅,编辑 周远方】

高温叠加疫情得到控制、工厂生产恢复,各地用电高峰来势汹汹。

以浙江为例,7月11日,全省社会最高用电负荷达到10190万千瓦,同比去年最高负荷增加了168万千瓦,创下历史新高。

尤其在“双碳”背景下,如何在迎峰度夏电力保供的同时,更多、更好地在电网中接入风电和光电,提高能源使用效率,成为新时代的现实课题,源于欧洲的“虚拟电厂”近期成为市场关注焦点。

瑞士TISO-10-kW 光伏电站从1982年工作至今 外媒报道截图

“虚拟电厂”,即利用软件系统和信息通信技术,将分布式发电、储能和可控负荷资源聚合起来,并进行电力调度的协调优化,从而实现电力系统的供需平衡。从这个角度来看,它等同于一个“电厂”。与此同时,它还作为主体参与电力市场,获取收益。

虚拟电厂在中国的前景如何?

有机构认为,中国有望结合欧洲、美国两种模式,让虚拟电厂在中国迎来豹变。不过也有业内人士对观察者网表示,虚拟电厂在中国的难点,并不在技术,而在社会各方利益如何统筹兼顾。

欧洲虚拟电厂示意图,图源Next Kraftwerke

虚拟电厂和它两条道路:美国模式和欧洲模式

“虚拟电厂”发源于欧洲,欧洲模式的主要特点是实现发电资源的聚合。

全球首个虚拟电厂项目VFCPP,在2000年由德国、荷兰和西班牙等5个国家的11家公司共同推出。它以中央控制系统通信为核心,由31个分散、独立的居民燃料电池热电联产(CHP)系统组成。

VFCPP将所有燃料电池CHP系统聚合成一个有机整体,在给出确定的负荷曲线时,中央控制系统CSS与现场能量管理器进行通信,协调控制每个机组的供热和供电,并无时延地跟踪预定负荷曲线,在负荷变化或需求达到峰值时优化各系统生产,从而降低了生产成本和峰值负荷对配电网的电能需求。

VFCPP资料截图

伴随着丹麦等多国跟进,欧洲模式的虚拟电厂后来接入了电动汽车充电站平台、氧化还原电池、锂电池、光伏电站、风电场、小型水电站。目前,它已进入商业化阶段。

以代表企业德国Next Kraftwerke为例,虚拟电厂可以通过多种方式实现收益:聚合发电侧能源、参与统一调控,以此避免负电价带来的损失;参与电网侧灵活性调控,以及电力交易获取收益;参与需求侧响应获取收益。

欧洲模式重在聚合发电资源,美国模式则侧重聚合用电侧资源。

例如,特斯拉与太阳能面板安装商SolarCity合作,开发了家用储能装置Powerwall。用户白天利用太阳能为Powerwall充电并储能在专门的电池中,此后就可以随时用电,用户还可以实时通过手机查看设备发电、家庭用电、储能余量和电网状况等信息。

特斯拉网站截图

在此基础上,特斯拉与加州公用事业公司PG&E合作推出了虚拟电厂项目。自愿参与该项目的用户,在电网承压时每提供一度电即可获得2美元收益;特斯拉与佛蒙特州公用事业公司Green Mountain Power的合作项目,则是用户让渡部分电池控制权,允许电力公司使用储能设备中的部分电能“削峰填谷”,作为回报,用户可以用优惠价获得Powerwall。

业界:中国“虚拟电厂”的难题,并不在技术和商业化上

东北证券认为,我国虚拟电厂目前处于从零到一的起步阶段,参与者通过参与电网公司邀约,获取相应响应补贴。随着电力交易市场化的推进,我国虚拟电厂将向以现货交易为主要获益方式的交易型虚拟电厂转变。从各省电力现货交易试点情况和缺电情况来看,预计广东、浙江、江苏有望最先发展虚拟电厂;虚拟电厂项目也将从以聚合可控负荷为主,逐渐向聚合多种分布式发电、储能资源的综合型项目发展。

东北证券以广东电力现货交易和需求侧响应的情况为参考测算,需求响应退补后,预计每年广东省内虚拟电厂的收益空间约为83亿元,对应预计全国虚拟电厂收益空间约为870亿元。

深圳创维光伏科技有限公司总经理金鑫在接受观察者网采访时表示,基于市场机制的自动化调度,“虚拟电厂”在欧洲“初步”建立了起来。但这与其天然条件有关:城市多、人口少、距离近。在中国,虚拟电厂主要是为城市里的工商业和电网服务的,目前,它和农村户用光伏发电站关系很小。

因为中国农村的电力负荷很小,它的“源(发电)、(电)网、(负)荷、储(能)”不复杂,基本上只能作为一个消纳电力的地方,而不能作为一个“源网荷储”综合的地方。相反,中国城市人口多,发电量和用电量巨大。

电力市场化交易,则是更为复杂的问题。

“虚拟电厂抛开一切表象和概念,本质上就是电力市场化交易。”金鑫表示,中国虚拟电厂其实在软件产品、技术和商业化模式上都不难,但症结在利益的统筹兼顾,要解决电力市场化交易中的现实问题,需要中长期的努力。

中国电网的问题,和高铁等很多行业面临的问题一样,终究是如何平衡“公益性”(社会效益)和市场经济价值之间的关系问题。它们既需要照顾社会效益,又需要面对投入产生、营收利润、员工薪酬等市场方面的压力。

2018年,只有9户人家32名村民的“中国人口最少行政乡”玉麦乡接入国家电网

欧洲模式的“新能源汽车向城市电网供电”,会面临损耗储能电池的问题,只有在回报足够高的时候,车主才会愿意参与。那么需要削峰填谷时,若单从成本的角度来考虑,可能从火电厂购电依然更加划算。

更贴近美国模式的“居民光伏发电、余电上网获取收益”,也存在现实问题。一方面,这会影响电网传统业务;另外一方面,即使电网可以从中收取费用,但具体收取多少,其实很难确定。

金鑫表示,即使城市和农村用电量不同,中国民众用电也是同价的。同时,中国的电价几乎是全世界主要国家中最低的。这个“最低”背后,意味着中国要对电网进行大量的建设和投资,也意味着高额的成本。

在“村村通”项目中使用更粗、更好的电线、一些地方经济开发区一出规划电网就早早把配网建好……它们都意味着建设成本。这是统筹电力市场化交易过程中的现实障碍,都需要时间来消化。

我国电价的国际比较分析 图源电网头条

东北证券指出,中国虚拟电厂目前还处于探索初期。从能源结构和市场机制的特征来看,中国有望结合欧洲、美国两种模式,探索出兼顾分布式电源、可控负荷以及储能资源的模式。中国发展虚拟电厂需要关注的风险是我国虚拟电厂推进不及预期,以及电力现货交易进展不及预期。

金鑫认为,电力市场化交易,涉及到各方利益的调和平衡、统筹兼顾,这也会涉及到政策、机制的改变。它不是一蹴而就,三五年就能看到结果的。但他相信,中国最终能解决这些问题。

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