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虛擬電廠的“三味虛火”

電聯新媒發布時間:2022-11-16 13:52:18  作者:趙紫原

  今夏迎峰,行業“電量焦慮癥”再起。

  8月,因遭遇歷史同期最極端高溫、最少降雨量、最高電力負荷,“水電大省”四川電力供需形勢由高峰時期電力“緊缺”,轉變為全天電力電量“雙缺”。自2020年底湖南啟動緊急有序用電至今,不時有局部地區拉閘限電,原因大同小異——吃力的供給難以滿足旺盛的需求。近幾年,紓困煤電企業、釋放煤炭產能、解扣“煤電頂牛”多管齊下,合力治愈困擾行業近三年的“頑疾”。

  不同的是,虛擬電廠成了今年鏡頭前“對癥藥”的主角。虛擬電廠并不是一個物理意義上的電廠,它不燒煤,沒有廠房,而是通過軟件系統和信息通信等搭建起一套能源管理系統,用來整合分散、可調的分布式能源。國內首家虛擬電廠管理中心落地、首個省級虛擬電廠實施方案印發、虛擬電廠可作為獨立市場主體參與現貨市場交易……近年來,虛擬電廠在我國獲得實質進展。國際方面已有成功實踐,亮點在于美國科技巨頭特斯拉重磅入局,與美國加州最大的電網公司共同成立了虛擬電廠。

  科技和限電兩大現象級IP撞出了火花,投資者們爭相涌入,希望在新能源資本賽道中壓中風口分一杯羹。Wind數據顯示,自年內4月份低點以來,“虛擬電廠”指數累計漲幅高達84.21%,跑贏同期滬深300指數76.02個百分點,實現了成分股的全面上漲。一時間,“虛擬電廠拯救電荒”“虛擬電廠是電網的‘定海神針’”“虛擬電廠下一個‘千億黃金賽道’”等聲音異?;钴S。

  事實上,虛擬電廠業務在我國尚未形成規模,多數企業相關業務尚未落地,電力行業諸多從業人士不免驚訝,十幾年前就出現的概念緣何突然名聲鵲起?就連嗅覺敏銳的電力行業證券分析師也多數懵圈,一邊驚嘆資本強大的“鈔能力”,一邊臨時補課追趕落了下風的步伐。虛實之間,虛擬電廠的意外走紅像一面多棱鏡,一面照出了資本市場的狂熱,一面照出了能源轉型的艱巨和復雜。

  虛火一:虛擬電廠拯救電荒?

  實際調節性資源難扛保供大旗

  在電力無法大規模儲存的前提下,要想做到用多少發多少,即便邁入信息化時代,依然是無法完成的任務。

  2021年2月,美國得州遭遇數十年來最冷天氣,電力需求超預期增長;另一方面,寒潮導致天然氣供給短缺,加上風機受凍無法發電,得州電力供給三分之一缺位。今年我國西南地區堪稱“夏天版”的美國得州,四川、云南等水電大省,水電裝機比重超過75%,煤電裝機比重不足15%。極端高溫干旱、汛期來水偏枯,水電頂不上出力且煤電裝機不足,電源結構性問題導致上述地區電力供應趨緊。

  國內外能源轉型從根源上面臨“魚和熊掌不可兼得”的兩難抉擇:風與光低碳但“看天吃飯”,瞬息間千變萬化難以控制;煤油氣化石能源可控可靠但高碳高能耗,基礎保障不可或缺又要逐步退出歷史舞臺。在破與立的不斷檢驗之下,科技成為人類對抗不確定性的有效憑證。

  傳統電力系統中,集中式大電源,發輸配用單向電力傳輸。在新型電力系統中,電網的潮流流向無論在時間上還是空間上,都打破了傳統輸配電邏輯。新型電力系統中,顆粒度之細、地區跨度之大、分布數量之多前所未有,依靠人工難以準確把控錯綜復雜的運行局面,虛擬電廠有了用武之地。

  具體而言,虛擬電廠既可作為“正電廠”向系統供電,又可作為“負電廠”加大消納;既可快速響應指令保障系統穩定,也可如同真實的電廠一樣參與各類電力市場獲得經濟收益。簡而言之,虛擬電廠不生產電,只是電的搬運工。

  目前虛擬電廠在發達國家已有成熟實踐。以歐洲為例,2005~2009年,來自歐盟8個國家的20個研究機構和組織合作實施和開展了FENIX項目,旨在將大量的分布式電源聚合成虛擬電廠。此后,虛擬電廠項目不斷升級,用以聚合管理需求側資源和分布式能源。美國則通過虛擬電廠降低用電負荷來保證電網系統穩定性,特斯拉虛擬電廠智能平臺Autobidder是典例。

  我國沿著國外虛擬電廠的先行路徑開始逐步探索。自2016年起,上海市開展國家級需求側管理示范項目“上海黃浦區商業建筑VPP項目”建設;2019年,國網冀北電力的虛擬電廠示范工程投運;今年,深圳虛擬電廠管理中心正式揭牌,山西省發布國內首份省級虛擬電廠運營管理,山東省虛擬電廠可作為獨立市場主體參與電力交易。

  促進新能源消納、優化調度運行、服務電網安全穩定運行,是虛擬電廠的確定性價值。今年以來有關保供的舉措中,虛擬電廠賺足了眼球。“虛擬電廠解決用電供需失衡難題”“干掉電荒”類似云云觀點聽起來酷炫,但不免有資本方‘炒作畫餅’之嫌。”業內某長期從事電力行業供需研究的人士戲稱。

  削峰填谷、優化配置不代表可以解決供需矛盾,更不代表其具備超能力。“‘解決’這個說法是不現實的。”華能浙江公司吳科俊告訴記者,“準確表述是,可以緩解供需矛盾,讓其直接發電頂負荷是不可能的,虛擬電廠本身不是真正的電廠。”

  天津華大億電科技有限公司首席技術官王澍表示贊同。“虛擬電廠不是萬能的,其只能在電力系統的特定細分領域發揮功能。解決電荒需要能夠長時間,持續發電72小時或以上、10萬千瓦以上大功率的發電設備,注意是發電設備,而不是調節設備。虛擬電廠可以實現短時間的負荷用電特性調整,比如10小時以內,負荷改變用電行為的時間越長,所付出的代價越高。試問哪個虛擬電廠能夠讓負荷持續很長時間不用電?或者說給多少錢才能實現這個效果?”

  電荒通常是十幾個小時、數周甚至月度層面的緊缺。解決供需失衡問題,本質上要解決時間空間上供應能力與用電需求不匹配的問題。在電力需求增長態勢與電力供給托底能力減弱的雙重夾擊下,以及全球應對氣候變化面臨的共同迷局中,虛擬電廠這類調節性資源顯然不是唯一“解藥”,也難以扛起保供“主力軍”的大旗。

  山東電力行業一位一線工作人員證實了這一事實:“去年大規模限電時,虛擬電廠壓根沒啥動靜。以儲能為例,在限電的情況下,電池放空后再充電都存在難度,長時間虧電對儲能壽命傷害不小。”

  虛火二:虛擬電廠是黑科技?

  實際是行政指令下的需求響應

  有關虛擬電廠的流行故事里,火力最猛的標簽還有“黑科技”。虛擬電廠似乎具有無窮的魅力,其能“打造數字化能源世界”。在充滿未來感的話術加持下,物理電流和通信電波打破結界翻騰挪躍,虛擬電廠似乎成為“云、大、物、移、智”的代名詞。

  掀開虛擬電廠所謂科技感的“面紗”,窺探到資本市場和實體行業的脫節一角。“當前活躍臺前的虛擬電廠業務,本質上還是‘電力需求響應’。對電力行業而言,挺尋常的一個事物。”上述電力行業的研究人員告訴記者。

  需求響應,電力行業耳熟能詳但大眾知之甚少。2013年上海首次開展需求響應試點以來,在我國開展了大量實踐。典型應用場景之一,即每年迎峰度夏供電缺口期,通過供電企業提前邀約,用戶響應邀約,在約定時間減少用電。事后,參與響應的用戶可以獲得補貼,即“不用電可賺紅包”。

  國家發改委、國家能源局今年5月印發的《“十四五”現代能源體系規劃》提出“大力提升電力負荷彈性”,加強電力需求側響應能力建設,力爭到2025年,電力需求側響應能力達到最大用電負荷的3%~5%。

  需求響應和虛擬電廠之間,能以假亂真但不能如假包換。一般認為虛擬電廠的范疇包括需求響應,兩者本質相同,是同時存在的兩個概念,區別主要在于包含主體的變化,前者是對后者的補充與拓展,后者是前者的子集。前者不僅聚合了可調負荷,還重點關注近幾年大規模發展的分布式電源及儲能。

  在兩者交集之外,虛擬電廠之所以稱之為虛擬電廠,差異涇渭分明。區別在于,虛擬電廠的運作機制和電力現貨市場關聯更緊密。需求響應通常只在傳統的夏季負荷供應緊張期間,根據特定的機制緩解用電緊張。脫離了電力市場這個關鍵語境,虛擬電廠實質仍是行政指令下的需求響應。吳科俊直言:“需求響應是計劃模式下的一種補貼機制,效率較低且不可持續。”

  王澍指出,虛擬電廠技術或類似負荷控制技術,已經在科研領域出現了10年以上,但是我們清楚地看到,在傳統電力體制下,不具備催生虛擬電廠規?;l展的環境。沒有電力市場機制,具體來說是沒有電力現貨市場機制,虛擬電廠只能是示范示范再示范,無法形成商業化、規?;?、常規化的產業形態。

  虛擬電廠是打開“能源數智化的關鍵鑰匙”,卻未能推開市場的門。我國電力現貨市場尚處于模擬結算試運行中,以此為基的國內虛擬電廠亦在第一階段投石問路,廣闊“錢景”在當下只是一種美好假設。當前眾多券商盡力營造緊迫感,羅列日益增長的新能源裝機數據為論據,聲稱“國內虛擬電廠市場規模2030年可翻倍增長至千億元,其中2025~2030年年均復合增速高達10%以上”,更不乏有大膽者預測,虛擬電廠是“十個三峽”萬億級別空間新藍海。

  論證過程頗有偷換概念之嫌,結論是否值得推敲另當別論。真相是,后天很美好,卻難捱明天的困難,虛擬電廠在國外也并非一片坦途。

  美國能源經濟和金融分析研究所(IEEFA)近期發布報告稱,澳大利亞能源市場運營商(AEMO)在2019年宣布其虛擬電廠示范項目時,AEMO預測到2022年可能有700兆瓦的規模。到2021年AEMO示范結束時,僅有31兆瓦加入,占應急頻率控制和輔助服務(FCAS)3%的市場份額。

  對于發展緩慢的原因,IEEFA報告指出,目前,對于客戶或虛擬電廠供應商來說,沒有大額可靠收入,而開發成本可能是巨大的,特別是對于初創企業而言成本不低。因此,IEEFA預計虛擬電廠運營商利潤率不高。

  根據彭博新能源財經(BNEF)今年4月對全球93家虛擬電廠企業的調研結果,截至目前尚未有任何一家虛擬電廠企業實現盈利。加拿大安大略省獨立電力系統運營公司高級經濟師何愛民告訴記者:“在國外因為成本和效益因素,虛擬電廠發展得并不快。”

  虛火三:虛擬電廠即將井噴?

  實際還要“過五關斬六將”

  商業化、產業化、規?;?,這些關鍵詞串起了虛擬電廠產業發展的主線。國外虛擬電廠建設趟出了一條成熟的產業化之路,囿于商業化的羈絆在規?;M階路上步伐放緩。對照之下,我國虛擬電廠建設從白紙起步,從業者們抱著“先占位”的心態提前布局,在跌跌撞撞中為業界提供借鑒經驗,不斷探路從0到1需要“過多少關斬多少將”。

  決心出發要先定好朝向。虛擬電廠商業模式的建立需要依靠電力現貨市場,現貨市場的模式進而決定了虛擬電廠的形態。國外不同的現貨模式,衍生出了不同的虛擬電廠模式。美國虛擬電廠以可調負荷為主,以德國為代表的歐洲國家以分布式電源為主,澳大利亞則以用戶側儲能為主。“歐洲采用自調度模式,我國采用集中式調度模式,歐洲虛擬電廠自平衡模式顯然不適用于我國,而我國目前的討論中常有人將其混為一談。虛擬電廠提供哪種類型的服務,需要與當地的電力市場模式相結合。”吳科俊告訴記者。

  對我國而言,以現貨市場為基礎、真正參與電力市場的虛擬電廠屈指可數。今年6月,山西省能源局發布了《山西省電力市場規則匯編(試運行V12.0)》。新版規則最大的亮點是將虛擬電廠、儲能企業納入山西電力市場主體范圍,其中虛擬電廠分為“負荷類”虛擬電廠、“源網荷儲一體化”虛擬電廠。今年8月,山東省下發《關于進一步做好2022年下半年山東省電力現貨市場結算試運行工作有關事項的通知》,7月份起,虛擬電廠可作為獨立市場主體參與市場交易。

  “不好推。”山東一線工作人員直言,“現貨市場里的負荷側虛擬電廠,說白了調度沒法調,調度也不敢調。調度要保證電力供應,結果卻要主動調整用戶用電。受限于商業模式不成熟、補貼規模不充裕等原因,負荷側參與意愿也不強。一些已參與用戶或發電商的投資收益、技術支持、運維服務等無法得到政策法律保障。另外,我國大多數工商業用戶側負荷可調控性差(或無),得到的補貼又難以超過損失的效益,寧愿根據市場價格主動調整,對于安裝相應調控模塊被動接受調度態度消極。”

  在實際操作過程中,現貨市場給予了明確的價格信號,比如某時段現貨價格高企,用戶可以選擇主動降低用電負荷獲得收益,也可以選擇繼續用電。“用戶擁有自主權,為何要被動聽從人工指令呢?除非能夠額外再得到一筆足以動心的補貼。”山東地區一線人員結合親身操作經驗坦言。

  現貨市場之外,虛擬電廠也積極謀求探索在輔助服務市場占有一席之地。不過我國輔助服務市場中,相較于煤電、燃氣機組、常規水電、抽水蓄能、電化學儲能等一眾先頭部隊,虛擬電廠可發揮空間有限。加之輔助服務市場本身價格機制尚待理順,虛擬電廠的加盟更多是示范意義。

  商業模式的探索“萬事開頭難”,解決產業層面的藩籬更具實操價值。在產業層面,我國目前尚未出臺虛擬電廠各類資源準入、并網、調度等相關標準規范,各類設備及負荷聚合商通信協議不統一,數據交互壁壘高、不順暢,增加了建設難度和成本。目前,我國大部分試點項目的組織、實施和管理大體沿襲需求管理模式,不同項目對于虛擬電廠定義、內涵、功能、服務也不甚明確統一,市場化響應政策機制普遍缺乏,相關電價和補償機制也有待針對性完善。

  在缺乏總體政策指導和機制驅動情況下,虛擬電廠目前的盈利模式不具可持續性,一定程度造成我國虛擬電廠發展的商業環境落后于技術環境;產業環境和商業模式不成熟,也一定程度制約了互聯網、智能電器等領域頭部企業入局虛擬電廠,難以激發其開展技術研究、設備研發和項目建設的熱情。

  新業態的孵化“燒錢”又“燒腦”,對于追捧概念無視經濟性的聲音,市場投資者和政策決策者需多方調研審慎看待。究其根本,電力市場是“土壤”,虛擬電廠是“植被”,與其說虛擬電廠的發展的過程是電力現貨市場完善的過程,不如說是電力現貨市場的發展為虛擬電廠落地生根創造了必備土壤。待現貨市場逐步完善,虛擬電廠的產業化之路才能開啟。

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