圖片來源 @視覺中國
文 | 能鏈研究院
這個夏天還會鬧 " 電荒 " 嗎？
眼下，北京正在遭受曆史罕見特大暴雨的襲擊，房山區已有約 6 萬戶停電；今年夏天，整個北半球都在經曆高溫等極端天氣的考驗，入伏前，全國多地就已出現連續多日的 40 ℃ + 高溫天氣，各地用電負荷高峰均較往年提前到來。
據中國電力企業聯合會預測，今年全國最高用電負荷約 13.7 億千瓦，較上年增加 8000 萬千瓦左右。若出現極端情況，全國最高用電負荷可能較上年增加約 1 億千瓦。
7 月 3 日白天，浙江電網用電負荷兩度突破 1 億千瓦，創曆史新高。這是浙江電網曆史上迎峰度夏最早進入負荷破億階段，成爲繼廣東、江蘇之後第三個夏季最高用電負荷超過 1 億千瓦的省份。
而早在今年 5 月，因爲高溫，深圳市用電負荷就連續兩天突破 2000 萬千瓦大關，創曆史紀錄，随之而來的是，深圳多個小區在 5 月 30 日至 5 月 31 日淩晨頻繁停電。不少深圳市民發帖稱，因爲停電，熱到無法入眠。
過去兩年，中國不少省份都在下半年出現了大規模缺電事件。2021 年下半年，至少有 20 個省份采取限電措施；去年 8 月，水電大省四川在高溫幹旱下嚴重缺電。" 今年夏季還會缺電嗎？" 像一把達摩克裏斯之劍懸在各省頭頂，盲盒還沒開完。
衆所周知，廣東是我國用電第一大省，向來處于 " 電荒 " 問題的中心。但數據顯示，廣東裝機量與負荷可以匹配，特别是火電裝機，占到發電總量的 72.8%。業内人士表示，即使是拉閘限電的 2021 年，像廣東這樣的負荷大省實際上也并不是真正 " 缺電 "。
多名業内人士表示，所謂的 " 缺電 "，本質上其實是我國電網缺乏儲能能力與足夠可調節資源導緻的問題。電力系統投資通常會超前 3 — 4 年，各省裝機 " 硬缺口 " 不大會存在，即使去年四川因極端天氣導緻缺口，" 沒有可調節的兜底電源 " 支撐也是十分關鍵的原因。
所以，誰來發揮兜底和調節作用？
越是 " 缺電 " 越需要可調節資源
拿四川省來說，作爲水力發電大省，四川水電裝機容量占其全部裝機容量接近 80%，其中，約一半爲無調節能力的徑流式水電，直接受制于來水情況，" 靠天吃飯 " 特征明顯。相比水電，光伏、風電等新能源更是 " 靠天吃飯 "，其間歇性、波動性特點勢必加劇所謂的 " 缺電 " 問題。
随着我國新能源裝機量的大幅上升，電源側變得愈發不可控，就需要加入儲能、虛拟電廠這樣的可調節資源。因此，構建新型電力系統勢在必行，其中，虛拟電廠扮演十分關鍵的角色。
我國接連下發《" 十四五 " 現代能源體系規劃》《電力現貨市場基本規則（征求意見稿）》《電力需求側管理辦法（征求意見稿）》等重要文件，均提及虛拟電廠，從政策面爲虛拟電廠的發展建立了保障。
什麽是虛拟電廠？
虛拟電廠就是憑借能源互聯網技術，将閑散在終端用戶的充電樁、儲能、空調、分布式光伏等電力負荷資源聚合起來并加以優化控制參與電網運行。簡單的說，虛拟電廠可以解決供電不平衡、不穩定的問題。
電力系統高級工程師張戈力對能鏈研究院表示：" 虛拟電廠是負荷側管理有效技術，可以降低用電側的需求，從而降低供需矛盾，減少電荒的發生。此外，虛拟電廠還能夠整合分布式資源，當大電網出現缺電時，調節使用本地電源和儲能資源，提高本地負荷的供電可靠性。"
虛拟電廠能源結構通常涉及微型熱電聯産、天然氣往複式發動機、小型風力發電廠、光伏、徑流式水力發電廠、小型水電、生物質能、備用發電機和儲能系統等 來源：Power Mag
顯著提速，虛拟電廠加速走進現實
作爲我國排名前三的用電大省，廣東、江蘇、浙江對虛拟電廠等調節資源的需求顯然更爲迫切，去年以來，落地了不少虛拟電廠實踐，發展速度明顯加快。
在廣東，我國首個虛拟電廠管理中心——深圳虛拟電廠管理中心去年 8 月正式揭牌，截至目前，深圳虛拟電廠中心已接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等十多家各種類型的負荷聚合商。預計到 2025 年，深圳會建成具備 100 萬千瓦級可調節能力的虛拟電廠，逐步形成年最大負荷 5% 左右的穩定調節能力。
據悉，在該虛拟電廠管理中心，充電樁等電力負荷側資源可以通過 "5G+ 邊緣計算 " 等技術聚合起來加以調控，相當于 " 雲端電廠 "，助力電網削峰填谷。目前深圳已有 1.8 萬根充電樁接入到了該虛拟電廠管理中心，可以随時響應電網的調度進行調峰，并獲得相應的收益，部分收益也會讓利給車主。
值得一提的是，作爲首批接入深圳虛拟電廠管理中心的虛拟電廠聚合商，能鏈智電（NASDAQ：NAAS）虛拟電廠産品在測試期中，實現自主協調優化控制，采用人工智能算法預置調控指令，在與電網互動開始時進行指令下發，在負荷調節過程中，人工智能算法根據場站實時負荷，推算分鍾級策略并自動下發至被調節設備，全過程實現智能化調節。在需求響應時段内，能鏈智電虛拟電廠已實現平均響應容量 4.3MW，響應率達到 109%，幫助電網減輕負荷尖峰時段壓力，提升了用戶用電可靠性、穩定性。
來源：CCTV2
在江蘇，蘇州政府高度重視虛拟電廠建設。去年 12 月，國網蘇州供電公司虛拟電廠控制中心、國家電投蘇州 " 綜合智慧零碳電廠 " 試運行，目前，蘇州虛拟電廠已開展項目級試點示範。
國網（蘇州）城市能源研究院城市能源戰略中心表示，在虛拟電廠已完成基礎建設的前提下，僅依托其中填谷響應模式就可爲蘇州提供至少 5500 萬千瓦時 / 年的新能源靈活消納能力；在不停工停産的基礎上爲蘇州提供約 110 萬千瓦柔性響應空間，以更低成本解決部分電力供應缺口；虛拟電廠柔性響應模式有望爲蘇州長期貢獻 24 萬噸 / 年的二氧化碳減排量。
在浙江，去年 5 月浙江省發布 2022 年新型電力系統試點項目計劃，包含 3 個虛拟電廠項目，并計劃在 " 十四五 " 期間推進10 個左右虛拟電廠試點項目；大量的光伏設備生産企業投資建設儲能設備接入虛拟電廠，用電低谷時充電，高峰時放電。
此外，國家能源集團首個虛拟電廠主體工程 " 國能浙江梅嶼 100MW/200MWh 新型電化學儲能電站 " 近日進入全面建設階段。項目建成後預計每年可提高清潔能源消納 4.8 億千瓦時，減少碳排放 38 萬噸，同時可爲浙江電網提供快速靈活的調頻、調峰、備用、黑啓動、需求響應等多種電力輔助服務。
直面挑戰，釋放虛拟電廠市場價值
在 " 構建新型電力系統 " 這一頂層規劃的推動下，虛拟電廠項目正在加速落地，千億級新興市場蓄勢待發。
但着眼腳下，我們仍要清醒地認識到，我國虛拟電廠還處于初級發展階段，雖然相關技術已經較爲完備，但是市場機制還有待多方面的創新突破。當前，虛拟電廠市場主要還是邀約型，未來亟需向市場化過渡。
所謂邀約型，就是我們說的需求側響應，需求響應是通過激勵機制讓用戶自主調整其用電行爲，從而幫助電網削峰填谷，政府通常對這種 " 響應 " 行爲予以補貼。需求響應主要的收益來源就是 " 吃補貼 "，這也是當下我國虛拟電廠商業模式難以真正走通的主要原因之一。
虛拟電廠若要真正發揮出它的全部 " 功力 "，其商業模式一定得來自市場。由于我國電力市場化環境仍不成熟，除了以補貼爲主的需求響應外，虛拟電廠扮演的角色仍局限在爲用戶提供節能、能效管理、用電監控等領域。
我國虛拟電廠要真正進入市場并實現盈利，還要翻越多座大山，例如，明确市場定位和市場準入标準；完善虛拟電廠參與電力市場機制；提升電力市場對各類新興主體的接納程度；擴大輔助服務市場規模、品種，真正發揮出虛拟電廠的價值。
來源：證券時報
總而言之，虛拟電廠建設是一個龐大的系統工程，涉及大量的分布式電源、儲能和上百萬居民和企業用戶，也涉及整個電力系統的運行調度機制、電力市場交易設計以及市場。各方首先要真正形成共識，各級能源部門、電網公司、發電集團、交易中心、售電公司等都要通力合作，在激勵相容的商業模式和市場機制基礎上，站在整個電力系統角度，共同推動虛拟電廠的市場化發展。
他山之石：歐洲激進能源轉型的底氣何在
如果說，虛拟電廠在中國是起步階段，那麽在歐洲這樣的成熟電力市場，虛拟電廠已經實現了商業化。
俄烏沖突以來，歐洲深陷能源危機的陰影中，作爲歐洲經濟火車頭的德國也是備受沖擊。面對挑戰，以德國爲代表的很多歐洲國家推出了激進的能源轉型策略，大刀闊斧擺脫對化石能源的依賴，迅速轉向風電、光伏等可再生能源。德國其計劃在 2030 年之前實現 80% 的電力（風電、光伏）由可再生能源提供。
這麽激進的目标，能源安全如何保證？要知道，如此高的可再生能源發電比例（風光等可再生能源存在間歇性、波動性等不穩定先天缺陷），對于電網的承載調節能力将是極大的考驗和要求。
德國設定這一目标，有他的底氣。歐盟能源聯盟副主席就曾表示：" 智能電網之于歐洲，就像頁岩氣之于美國 ...... 成熟的智能電網系統對歐洲能源獨立具有決定性的意義。"
事實上，德國是開拓虛拟電廠的先驅。早在 2008 年至 2012 年，德國聯邦經濟事務和能源部門便資助一項名爲 eTelligence 的早期虛拟電廠研究項目，彼時将虛拟電網稱爲 " 能源互聯網 "。
在能源危機的催化下，近年虛拟電廠在德國發展的尤爲迅速。據德國伍珀塔爾研究所的最新數據，德國的能源聚合市場和靈活性市場規模約爲 75 吉瓦，這一數字預計到 2030 年還會翻番。
虛拟電廠在德國的迅速發展，主要受益于市場和監管的驅動。
首先，德國電力市場高度自由化。無論是電網、電廠，還是輸電、配電、售電，這些電力相關業務都互相拆分。
其次，電網平衡基團是德國虛拟電廠發展的另一大驅動因素。在德國四大輸電網運行區域内，共有約 2700 多個電網平衡基團。電網平衡基團，也叫電力供需平衡責任方，在德國電網全運行中扮演着重要角色。平衡基團确保平衡區内總發電量、總外購電量與用電量相匹配。很多虛拟電廠的運營商和平衡基團之間是合作關系，平衡基團的責任方也可以運營自己的虛拟電廠。
三是，德國《可再生能源法》兩次修訂極大助推了虛拟電廠發展。2012 年，該法引入可再生能源電力 " 直接銷售 " 的要求，即批發市場直接售電，作爲固定上網電價的可選替代方案。2014 年《可再生能源法》再修訂要求，100 千瓦以上的新增可再生能源機組都必須進行直接銷售，從而鼓勵中型可再生能源發電機組聚合形成虛拟電廠，在批發市場上售電、優化發電收入，使虛拟電廠能夠發揮關鍵作用。
四是，從法律層面保障聚合商利益，也是一個重要因素。歐盟委員會 2019 年規定，聚合商可以參與所有平衡電力市場，還要求成員國确保輸電系統和配電系統運營商在采購輔助服務時，不得歧視需求響應的聚合商。
歐洲經驗固然有借鑒學習的價值，因地制宜，中國仍需要探索自己的路子。與歐洲成熟的虛拟電廠市場不同，中國在産業結構、能源結構、電力市場和需求場景方面都更爲多變複雜，虛拟電廠建設将比想象中更加複雜，未來路阻且長。
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