中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著能源轉(zhuǎn)型壓力日益緊迫，各地清潔能源快速普及，互聯(lián)網(wǎng)等算力技術(shù)不斷提高，虛擬電廠將在全球能源行業(yè)創(chuàng)新中扮演越來越重要的角色。
今年8月，海南省虛擬電廠管理中心授牌及首批虛擬電廠正式上線儀式在海口舉行，這也是中國首家省級(jí)虛擬電廠管理中心，標(biāo)志著虛擬電廠在中國的發(fā)展邁出重要一步。
行業(yè)人士認(rèn)為，隨著能源轉(zhuǎn)型壓力日益緊迫，各地清潔能源快速普及，互聯(lián)網(wǎng)等算力技術(shù)不斷提高，虛擬電廠將在全球能源行業(yè)創(chuàng)新中扮演越來越重要的角色。
“削峰填谷”：虛擬電廠是什么？
2022年11月，美國《福布斯》雜志報(bào)道稱，虛擬電廠“已從極客概念成為行業(yè)時(shí)尚”，正在全球范圍內(nèi)迅速成為現(xiàn)實(shí)。事實(shí)上，虛擬電廠概念早在上世紀(jì)90年代就已提出，陸續(xù)受到歐洲、北美和大洋洲多國關(guān)注。
作為一種新型電力供應(yīng)模式，虛擬電廠利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集中調(diào)度管理分散在終端用戶的充電樁、儲(chǔ)能設(shè)備、空調(diào)、光伏等分布式能源，形成一個(gè)像傳統(tǒng)電廠一樣參與電力市場運(yùn)行的“虛擬”實(shí)體，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的“削峰填谷”。
例如，工業(yè)或者私人用戶能在能源市場出售多余的能源，或者幫助能源運(yùn)營商穩(wěn)定電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。
東南大學(xué)電氣工程學(xué)院教授高賜威解釋，“虛擬”表明其并非一般的實(shí)體機(jī)組電廠，而是由大量散布資源的“發(fā)電”能力聚合所形成。“電廠”指其能夠向系統(tǒng)提供常規(guī)電廠所能提供的電能量或者輔助服務(wù)。
當(dāng)前，全球能源行業(yè)正加速從化石燃料轉(zhuǎn)向可再生能源，而全球電力需求居高不下，新能源發(fā)電的間歇性對(duì)電力系統(tǒng)的靈活性和平衡能力提出更高要求。對(duì)此，虛擬電廠“削峰填谷”的優(yōu)勢凸顯。
例如，傳統(tǒng)的能源供應(yīng)系統(tǒng)容易受到天氣、設(shè)備故障等因素影響，導(dǎo)致能源供應(yīng)中斷和能源價(jià)格波動(dòng)。虛擬電廠通過整合多種能源資源，可以更好地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，提高能源系統(tǒng)的可靠性和韌性；另外，由于大型發(fā)電廠和長距離輸電線路導(dǎo)致大量能源損耗和環(huán)境污染，而虛擬電廠將分散的能源資源整合起來，可以更加靈活地滿足能源需求；還可以通過儲(chǔ)能設(shè)備將多余的能源儲(chǔ)存起來，提高能源利用率。
國家能源局2022年新能源發(fā)展數(shù)據(jù)表明，2022年新增光伏中的58%是分布式光伏。高賜威認(rèn)為，虛擬電廠一方面可以向這些分布式發(fā)電提供更好的市場機(jī)會(huì)，另一方面將其納入虛擬發(fā)電單元承擔(dān)市場義務(wù)，可以提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
他山之石：歐美虛擬電廠
目前，一些歐美國家虛擬電廠已實(shí)現(xiàn)較完整的商業(yè)化進(jìn)程，兼?zhèn)渚酆戏植际诫娫?、?fù)荷型資源、聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能等多種資源類型，各國發(fā)展各有側(cè)重。
事實(shí)上，歐洲早已開啟淘汰和限制煤炭發(fā)電進(jìn)程，風(fēng)電、太陽能等可再生能源發(fā)電成本持續(xù)下降并逐漸實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。歐盟統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2020年，歐盟可再生能源發(fā)電量占比達(dá)到38%。由于歐洲發(fā)電資源較為分散，早期虛擬電廠主要聚焦于電力供給側(cè)，聚合發(fā)電資源，幫助可再生能源穩(wěn)定并網(wǎng)，協(xié)調(diào)發(fā)電功率。
俄烏沖突爆發(fā)以來，在能源危機(jī)陰影下，歐洲多個(gè)國家陸續(xù)加大能源轉(zhuǎn)型力度，虛擬電廠發(fā)展進(jìn)一步提速。以德國為例，據(jù)德國伍珀塔爾研究所的最新數(shù)據(jù)，德國的能源聚合市場和靈活性市場規(guī)模約為75吉瓦，這一數(shù)字預(yù)計(jì)到2030年還會(huì)翻番。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，虛擬電廠在德國的迅速發(fā)展，主要受益于市場和監(jiān)管雙重驅(qū)動(dòng)。德國政府通過制定相關(guān)政策和法規(guī)，鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人參與分布式能源發(fā)展，并提供相應(yīng)的補(bǔ)貼和支持。
早在2008年，德國政府聯(lián)合能源公司、咨詢公司、清潔能源服務(wù)提供商、實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)推出一項(xiàng)名為eTelligence的虛擬電廠研究項(xiàng)目。2012年，德國修訂《可再生能源法》，引入可再生能源電力“直接銷售”的要求，即批發(fā)市場直接售電，作為固定上網(wǎng)電價(jià)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(jī)組都必須進(jìn)行直接銷售，因此很多分布式新能源項(xiàng)目傾向于選擇交由虛擬電廠運(yùn)營。
政策鼓勵(lì)下，眾多德國虛擬電廠運(yùn)營商得到快速發(fā)展。以成立于2009年的德企Next-Kraftwerke為例，2022年，其在德國、比利時(shí)、奧地利、法國、波蘭、荷蘭、瑞士和意大利運(yùn)營的各類分散式能源單元超過1.3萬個(gè)，總?cè)萘砍^11吉瓦，是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營商之一。
美國電動(dòng)汽車制造商特斯拉則帶來另一重要?jiǎng)?chuàng)新：Autobidder虛擬電廠系統(tǒng)。其通過整合分布式能源資源和電動(dòng)車輛的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，建立“車+樁+光+儲(chǔ)+荷+智”的新能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)閉環(huán)。Autobidder不僅是電力交易數(shù)字化軟件，還是虛擬電廠實(shí)時(shí)交易和控制平臺(tái)，可以在車輛、電池、光伏設(shè)備等特斯拉生態(tài)系統(tǒng)，甚至電網(wǎng)中自動(dòng)調(diào)度能源電力，以實(shí)現(xiàn)高效的資源分配和最大的商業(yè)效益。
近日，特斯拉在得克薩斯州獲得批準(zhǔn)推出兩個(gè)虛擬發(fā)電廠試點(diǎn)項(xiàng)目。擁有特斯拉Powerwall電池和太陽能電池板的得克薩斯州居民有機(jī)會(huì)參與備用電力試點(diǎn)計(jì)劃，可以將太陽能產(chǎn)生的電力重新出售給得克薩斯州電網(wǎng)，從而在用電高峰期或緊急停電期間獲得巨型“分布式電池”。
虛擬電廠實(shí)用化進(jìn)程提速
從理論概念到商業(yè)化進(jìn)程不斷加速，虛擬電廠在能源系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色，相關(guān)產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)將進(jìn)入高速發(fā)展階段。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，技術(shù)進(jìn)步、市場機(jī)制創(chuàng)新是虛擬電廠未來發(fā)展的關(guān)鍵突破點(diǎn)。
美國咨詢機(jī)構(gòu)聯(lián)合市場研究公司的報(bào)告認(rèn)為，全球虛擬電廠市場規(guī)模預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到59億美元，2020年至2027年復(fù)合年增長率為21.3%，中國復(fù)合年增長率最高，約為30.3%。
美國能源行業(yè)專家Stefan Hufnagl表示，過去，能源更多是由大容量發(fā)電構(gòu)成，大型電廠使用輸電線路分配電力，但目前清潔能源分布式發(fā)電占據(jù)主流地位，這意味著需要新的技術(shù)和概念來解決光伏、風(fēng)電等可再生能源的不穩(wěn)定性問題。
“虛擬電廠的運(yùn)行需要互聯(lián)網(wǎng)資源、通信資源和云計(jì)算等先進(jìn)信息和通信技術(shù)。技術(shù)進(jìn)步讓這一切變?yōu)榭赡?。”Hufnagl指出，到目前為止，能源資產(chǎn)數(shù)字化等技術(shù)仍不夠成熟。
高賜威認(rèn)為，從技術(shù)層面看，儲(chǔ)能是提升虛擬電廠發(fā)電性能非常重要的元件，它的推廣應(yīng)用將對(duì)虛擬電廠的低成本發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用?！疤摂M電廠的價(jià)值要通過市場來體現(xiàn)，目前的市場環(huán)境對(duì)于虛擬電廠的發(fā)展支持不足，也制約了虛擬電廠技術(shù)的應(yīng)用?！?
