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虚拟电厂为何在中国叫好不叫座?

2022-09-01 17:19
环球零碳
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撰文 | Shushu;编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第324篇原创

“山火,高温,限电,疫情。”这个夏天,川渝人民过得实在是太不容易。

跟高温炎热相伴随的往往是拉闸限电。对现代年轻人而言,这种断电的日子几乎没有太多经历,停电是属于上世纪90年代的记忆,越是夏天最热的时候,停电总在饭点发生,人们端着饭碗在村口边吃边纳凉。

这一次由于西南地区水电吃紧,也影响到上海等东部用电“大户”。

但在上海临港新片区,由于率先开展新型电力系统示范区建设,让这里的高温没有出现拉闸限电情况。据临港能源中心管家介绍,之所以能安度用电高峰,主要依靠虚拟电厂的需求响应,跟用户进行沟通协商,让用户能够在不影响生产的情况下为电网安全运行提供一些支撑。

目前,临港新片区有15家工商业用电客户参与虚拟电厂项目,最多可提供21兆瓦的机动调峰能力。这些企业通过完成虚拟电厂的需求响应,可以得到实打实的补贴。

以临港为例,若是24小时内的日内响应,会有每度电2.6元的补贴。这其中的规律是,给用户响应准备时间越短,价格越高。2小时以内的快速响应,将会达到每度电6元的补贴。

据悉,在临港虚拟电厂的用户,有的一次响应有几万块钱收益,如果响应频次多,可能一个月收入有十几万。

另一个引起业界关注的是,8月26日,深圳虚拟电厂管理中心正式揭牌,这是国内首家虚拟电厂管理中心。据悉,深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商14家,接入容量达87万千瓦,接近一座大型煤电厂的装机容量。

当然,就全国而言,虚拟电厂的试点还只是少数地方,在面对全球变暖所引起的热浪、高温、干旱、飓风等极端天气的时候,我国的电力保障仍未实现“游刃有余”,用电难题依然存在。

虚拟电厂在中国处于起步阶段,虽然被业界广泛看好,但因为各种政策限制,仍是叫好不叫座。

01 虚拟电厂如何解决用电难题?

“虚拟电厂”( Virtual Power Plant,VPP)作为电力新管家,最近经常被冲上热搜。国际上称它为需求侧响应,或叫复合聚合商,但它实际上是需求侧响应的延申,是将分布式电源(发电)、可控负荷(用电)、储能等利用计算机通信网络技术将其聚合成一个虚拟的集中式电厂,来为电网提供需求侧响应的“虚拟集中式电厂”。

这样说或许还比较复杂,通俗一点讲,就是通过物联网和云计算等技术,将不同空间的用电方、储能方、微电网、电动汽车、分布式电源等多种可控资源聚合起来,实现自主协调优化控制,参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统,也可称为电力“大管家”。

它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳,配合填谷。

虚拟电厂“弹性电力”的出现,于现阶段的电网调控而言,是一种在不增加额外的基础设施下环保且经济的方案。就像是共享经济中对闲置资源剩余价值的再利用,提高资源的复用率,虚拟电厂则是通过信息化协调,将资源高效优化利用。

简单来说,虚拟电厂就像是电网与用户间的一个电力管家,分别在电网侧、用户侧、发电侧都扮演着不同的角色,提供不同的需求侧响应解决方案。

在电网侧,虚拟电厂能够将需求侧分散资源聚沙成塔,与电网进行灵活、精准、智能化互动响应,有助于平抑电网峰谷差,提升电网安全保障水平。

在用户侧,能够降低用户侧用能成本。

在发电侧,能够促进新能源消纳。大大提升电力系统调节能力,降低‘三弃’电量。

在虚拟电厂所提供的需求侧响应中,分削峰响应、填谷响应,分别指的是电网处在用电高峰时,邀约用户进行削峰的需求响应和在电力供应充裕的情况下,鼓励用户能够将储能等设备用起来,帮电网在用电低谷阶段用一些电。

其实,每个需求侧响应都存在不同要求,主要指的是响应时间,分为中长期响应(超过24小时)、日内响应(24小时内)、快速响应(2小时内)。

比如,预计明天会有高温天气,电网可能有些缺口,根据缺口的值预判需要多少量级的响应需求,虚拟电厂就跟用户邀约。把上周的某个时间点的负荷值作为基准线,到明天这个时间点,如果根据需求响应,负荷往下降了,用所降功率乘以响应时间,比如响应4小时,这个电量就是中长期的响应。

但值得一提的是,发展虚拟电厂的确有益于解决电网波动问题,但单靠“一劳永逸”解决新能源消纳问题和电力安全有关的所有问题并不现实。解决电网安全稳定运行问题需要“源网荷储协调互动”和电力市场的健康发展,但单一依赖“虚拟电厂”有些夸大其词,难以完成“保障电网稳定”的重任。

02 虚拟电厂前景广阔,为何在中国举步维艰?

在国外,虚拟电厂有20多年的发展历史,归纳起来主要分为三代:

第一代,以分布式电源(或者是单一资源类型)的集中式汇聚与协调为核心,基于传统的工业自动化SCADA架构,主要面向电网内部服务。

第二代,以源荷聚集(两类资源)协调为核心,增加了负荷侧资源汇聚功能,还是传统的SCADA架构,除了为电网运营商服务,也参与到市场化的交易中(比如现货市场、辅助服务市场等)。

第三代,是多元资源的广泛聚集,只要有调节能力的负荷侧资源都可纳入,采用新的数字化模型,以新的数字化架构(云-边-端协调)去实现,形成非常复杂的协作生态,甚至增加区块链、DAO等新的技术要素。

从中国的虚拟电厂实践来看,大多数虚拟电厂还是第一代水平,少数项目部分具备第二代的特征。比如,深圳虚拟电厂及其管理平台,采用“互联网+5G+智能网关”的技术,打通电网调度系统与聚合商平台接口,实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信,满足电网调度对聚合商平台实时调节指令等,为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应。

为何我国虚拟电厂仅处于初级阶段?其实,虚拟电厂作为电力行业的一项技术产品,其发展受制于电力行业的开放度、市场化水平、专业化程度、以及数字化水平。可以说,电力行业的产业结构决定了虚拟电厂的发展。

当前中国电力行业的产业结构,在发电侧属于寡头垄断(少数发电集团之间的博弈),在电网侧属于自然垄断(全国两张网),在负荷侧几乎没有成熟的服务商和市场环境。在这样的产业结构中,虚拟电厂很难找到合适的生存土壤。

在成熟的电力市场中,产业链各环节相对清晰,专业界限较为明确,每个环节相对都有成熟的商业模式,并且在自然垄断环节之外的各环节,形成较为充分的市场竞争,客户的市场意识也较高。逐步出现了独立于输电、配电和交易环节的“资源聚合商”角色,这是虚拟电厂的主要应用对象。

03 虚拟电厂运行响应低,用户不愿参与?

对于目前运营的大多数虚拟电厂而言,用户数量和参与度很关键。参与的用户越多,可调配的资源就越多,虚拟电厂的价值也越大。

行业专家曾问过某电网自建的虚拟电厂平台运营方:你们虚拟电厂真正需要执行响应的时候,客户的参与率到底是多少?第二年、第三年的参与率变化是怎么样?

他的回答是:低到不好意思说。那么,是什么原因导致我国虚拟电厂出现响应率较低?

其实,这跟我国电力用户的市场化意识、专业运营能力、企业信任度等密切相关。对企业来说,用电是刚需,这个刚需到底有多刚,企业为了错避峰运行,需要如何调整负荷,这个调整对企业的代价有多大,这个代价是不是有足够的激励补偿?

如果说需求响应的量是Know What(需要削减或者增加多少个kW),虚拟电厂在现有的技术条件下,可以做到Know How(在不影响企业正常生产经营的情况下,如何削减),但是很少人会去关注Know Why(为什么企业要削减,削减的好处怎么获得,企业动力在哪,企业为什么相信你能最好地做这件事)。

这些都不是简单的虚拟电厂技术能解决的问题,说到底还是电力产业链过去长期的计划经济模式,导致产业成熟度低、市场化水平低、客户市场意识低的问题。

(参考文献详见阅读原文)

       原文标题 : 环球零碳 | 虚拟电厂为何在中国叫好不叫座?

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