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入夏以來,全國多地持續高溫天氣,雖然現在已經處于末伏,但依舊酷暑難耐,居民用電負荷也快速增長。且今年以來,多份政策文件相繼出臺,支持虛擬電廠建設。在“高溫+缺電”的考驗下,“虛擬電廠”回應了電力行業的痛點,迎來了建設熱潮。
虛擬電廠作為能源互聯網中的新興力量,正逐漸嶄露頭角。所謂虛擬電廠,又稱為 " 看不見的電廠 ",它不是傳統意義上的發電廠,而是相當于一個電力 " 智能管家 ",其核心就是“虛擬化”技術。即通過先進信息通信技術和軟件系統,把分散各地的電源,比如企業、工廠、居民住宅等可調節負荷的太陽能、風力、儲能設備、備援發電機等聚合起來,變成可靠的電力供應來源,然后對大電網提供調峰、調頻、備用等服務,能夠實現能源高效利用和經濟運行。且據統計,虛擬電廠行業的市場規模預計將達到千億級別,發展空間巨大。
我國虛擬電廠產業鏈及市場格局
虛擬電廠產業鏈由上游基礎資源、中游系統平臺、下游電力需求方構成。
上游基礎資源由可控負荷、分布式能源與儲能構成;中游是提供運營服務與技術支持的虛擬電廠運營平臺;下游則由電力公司、售電公司、工業企業、商業用戶等電力需求方構成。
市場端來看,目前已經有朗新科技、東方電子、恒實科技等公司參與到了需求側響應的平臺建設及調控之中。
中游系統平臺主要廠商包括遠光軟件、科陸電子、易事特、國能日新等;分布式資源運營經驗豐富的公司包括南網能源和芯能科技等; 智能配網終端供應商有國電南瑞、炬華科技等。
政策方面來看,2023年5月,發改委發布《電力需求側管理辦法(征求意見稿)》、《電力負荷管理辦法(征求意見稿)》,提出到2025年,各省需求響應能力達到最大用電負荷的3%-5%,其中年度最大用電負荷峰谷差率超過40%的省份達到5%或以上,其中“5%或以上”為首次提及。
2023年7月11日,全面深化改革委員會第二次會議召開,審議通過了《關于深化電力體制改革加快構建新型電力系統的指導意見》。會議強調,要健全適應新型電力系統的體制機制,推動加強電力技術創新、市場機制創新、商業模式創新。虛擬電廠作為促進新能源消納的重要環節和電力商業模式創新的重要形式,后續政策支持力度有望持續加大。
當前虛擬電廠的盈利來源主要為需求側響應等輔助服務市場或政府補貼;隨著現貨市場在全國各地逐步推廣、新能源加速參與現貨交易,若2030年前后電能量市場、輔助服務市場、容量市場能夠形成,虛擬電廠盈利模式空間將會打開。
我國虛擬電廠模式及框架
虛擬電廠需具備:分布能源集合、能源網絡管理、源荷供需優化能力
從目前國內的虛擬電廠發展現狀來看,因為電力交易市場仍在區域試點階段,該技術所對應的商業化市場仍不成熟。所以目前,在資源整合角度,主要以分布式發電、微電網等為電源端整合基礎。在輔助服務端,主要以電源端(分布式)的發電預測、發電計劃為主。當然從長期來看,虛擬電廠在具備了,分布能源集合、電力能源網絡管理、源荷供需優化的基礎上,以云中心形式,貫穿”電源端”、“電網輸配端”、“負荷端”。
基于投資周期和產業分布特征,虛擬電廠的類型可分為供給/需求兩端
從核心差異上來看,供給側虛擬電廠具備獨立發電機組,對應有效的負荷匹配,調配彈性更高。但是,這也決定了其投資周期相對更長,固定調配成本更高。需求響應側虛擬電廠,具備更強的技術協調性,可以在相對成熟的電力交易市場的基礎上,有效控制可轉移、可中斷負荷,具備更強的技術投資特征。當然,從長期來看,混合型虛擬電廠基于兩者的優勢更能兼顧經濟效益和社會效益。
從微觀試點向宏觀管理過渡,兼顧能源安全、合理消納和經濟收益平衡
通過梳理,國內已運行或者試運行的虛擬電廠相關項目,從最初的電網安全、新能源合理消納以及傳統投資替代為出發點。逐漸向省級電網系統的電力輔助服務和交易參與升級。同時,在電源/負荷兩端的有效聚合也開始呈現出規模化趨勢,同時在一些垂直應用場景下,諸如工業園區、冷鏈服務、數據中心等,也逐漸摸索出“網、站、點”三位一體的融合模式,以實現平臺化有效管理。
我國虛擬電廠典型運營項目
國網冀北虛擬電廠:國內最為成熟的虛擬電廠運行示范項目
國網冀北虛擬電廠無論在物理架構設計,還是線上平臺都具備極強的完整性,并且從區域試點,到單資源項目改造,以及多態能源資源接入,均維持了極高的技術應用水平。并且在工程運營之初,就兼顧了電源供給側“調配輸”和負荷側“聚響并”的雙向特征,構建了較為完整的虛擬電廠智能管控平臺。
相較于國內其他運營項目的有效覆蓋范圍和調控規模,國網冀北虛擬電廠示范項目,不僅圍繞著“云-管-邊-端”建立起了較為完善的管控架構,在實際的運營中,也完成了從社會效益向經濟效益的有效過渡。從其參與華北調峰輔助服務市場的實際效果來看,不僅具備了跨區域協同的管控經驗,同時也具備了對電力市場的服務性有效接入的示范經驗。
上海虛擬電廠:以點帶面,協同推進,兼顧資源多樣性和交易規模性
上海地區本身就面臨著較為復雜多樣的負荷類型,同時在平臺化的目標下,還需要考慮不同區域因為經濟稟賦不同所對應的聚合特征的差異性。同時,從長期發展路徑上來看,雙向發電用能的可協調性,以及在電力交易市場接入后的安全性、有效性也是其建設虛擬電廠過程中需要時刻錨定的目標。
無論從上海虛擬電廠的聚合資源類型的廣度,還有在參與輔助服務和電力交易的深度來看,其運營的有效性均得到了驗證。并且在當下國內電力交易市場機制尚待完善的背景下,能夠結合虛擬電廠的資源建設和平臺運營,實現相對盈利,也是可以作為典型案例進行在不同城市,不同區域場景下推廣的典型模板。
來源:艾瑞咨詢,樂晴行業觀察,鵬華基金
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