今年是“十四五”能源規(guī)劃編制之年,關(guān)于煤炭和煤電如何考慮成為關(guān)注的焦點(diǎn)。今年疫情之后,多個(gè)煤電建設(shè)開閘放水的消息見諸報(bào)端,更有人主張“十四五”要新建高達(dá)2億千瓦煤電項(xiàng)目。同時(shí),也有一股強(qiáng)大呼聲,呼吁控制發(fā)展煤電的慣性沖動(dòng),主張通過充分發(fā)展可再生能源和挖掘需求側(cè)資源來滿足電力負(fù)荷增量,大力發(fā)展虛擬電廠,替代煤電調(diào)峰,并進(jìn)一步推動(dòng)能源革命。
那么,究竟什么是虛擬電廠?其資源狀況、未來發(fā)展空間如何?如何理解虛擬電廠在能源革命和現(xiàn)代能源體系建設(shè)中的意義和作用?當(dāng)前在我國推進(jìn)虛擬電廠新業(yè)態(tài)還存在哪些突出問題?如何有效克服這些問題?在這里簡要梳理如下。
一、什么是虛擬電廠
從現(xiàn)有的研究和實(shí)踐來看,虛擬電廠可以理解為:是將不同空間的可調(diào)節(jié)(可中斷)負(fù)荷、儲(chǔ)能、微電網(wǎng)、電動(dòng)汽車、分布式電源等一種或多種資源聚合起來,實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)優(yōu)化控制,參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場交易的智慧能源系統(tǒng)。它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰,又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷;既可快速響應(yīng)指令配合保障系統(tǒng)穩(wěn)定并獲得經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,也可等同于電廠參與容量、電量、輔助服務(wù)等各類電力市場獲得經(jīng)濟(jì)收益。
虛擬電廠自本世紀(jì)初在德國、英國、西班牙、法國、丹麥等歐洲國家開始興起,同期北美推進(jìn)相同內(nèi)涵的“電力需求響應(yīng)”。我國同時(shí)采用這兩個(gè)概念,一般認(rèn)為虛擬電廠的概念包含需求響應(yīng)。目前虛擬電廠理論和實(shí)踐在發(fā)達(dá)國家已成熟,各國各有側(cè)重,其中美國以可控負(fù)荷為主,規(guī)模已超3千萬千瓦,占尖峰負(fù)荷的4%以上;以德國為代表的歐洲國家則以分布式電源為主;日本以用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源為主,計(jì)劃到2030年超過2500萬千瓦;澳大利亞以用戶側(cè)儲(chǔ)能為主,特斯拉公司在南澳建成了號(hào)稱世界上最大的以電池組為支撐的虛擬電廠。“十三五 ”期間,我國江蘇、上海、河北、廣東等地也相繼開展了電力需求響應(yīng)和虛擬電廠的試點(diǎn)。如江蘇省于2016年開展了全球單次規(guī)模最大的需求響應(yīng)。國網(wǎng)冀北電力有限公司高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)需求響應(yīng)支撐平臺(tái),優(yōu)化創(chuàng)新虛擬電廠運(yùn)營模式,高質(zhì)量服務(wù)綠色冬奧,并參與了多個(gè)虛擬電廠國際標(biāo)準(zhǔn)制定。
二、虛擬電廠的三類資源
虛擬電廠賴以發(fā)展起來是以三類資源的發(fā)展為前提的。一是可調(diào)(可中斷)負(fù)荷,二是分布式電源,三是儲(chǔ)能。這是三類基礎(chǔ)資源,在現(xiàn)實(shí)中,這三類資源往往會(huì)糅合在一起,特別是可調(diào)負(fù)荷中間越來越多地包含自用型分布式能源和儲(chǔ)能,或者再往上發(fā)展出微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)等形態(tài),同樣可以作為虛擬電廠下的一個(gè)控制單元。
相應(yīng),虛擬電廠按照主體資源的不同,可以分為需求側(cè)資源型、供給側(cè)資源型和混合資源型三種。需求側(cè)資源型虛擬電廠以可調(diào)負(fù)荷以及用戶側(cè)儲(chǔ)能、自用型分布式電源等資源為主。供給側(cè)資源型以公用型分布式發(fā)電、電網(wǎng)側(cè)和發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能等資源為主?;旌腺Y源型由分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和可調(diào)負(fù)荷等資源共同組成,通過能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制,實(shí)現(xiàn)能源利用的最大化和供用電整體效益的最大化。
可調(diào)(可中斷)負(fù)荷
可調(diào)負(fù)荷資源的重點(diǎn)領(lǐng)域主要包括工業(yè)、建筑和交通等。其中工業(yè)分連續(xù)性工業(yè)和非連續(xù)性工業(yè);建筑包括公共、商業(yè)和居民等,建筑領(lǐng)域中空調(diào)負(fù)荷最為重要;交通有岸電、公共交通和私家電動(dòng)車等。可調(diào)負(fù)荷資源在質(zhì)和量兩個(gè)方面都存在較大的差別。在質(zhì)的方面,可以從調(diào)節(jié)意愿、調(diào)節(jié)能力和調(diào)節(jié)及聚合成本性價(jià)比幾個(gè)維度來評(píng)判??偟膩碚f,非連續(xù)工業(yè)是意愿、能力、可聚合性“三高”的首選優(yōu)質(zhì)資源,其次是電動(dòng)交通和建筑空調(diào)。在量的方面,調(diào)節(jié)、聚合技術(shù)的發(fā)展和成本的下降都在不斷提升可調(diào)負(fù)荷資源量。從國家電網(wǎng)等企業(yè)和江蘇、上海等省市的調(diào)查情況看,當(dāng)前我國可調(diào)負(fù)荷資源經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量保守估計(jì)在5000萬千瓦以上。
分布式電源
分布式電源(分布式發(fā)電)指的是在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的發(fā)電機(jī)組,包括小型燃機(jī)、小型光伏和小型風(fēng)電、水電、生物質(zhì)、燃料電池等或者這些發(fā)電的組合。
當(dāng)前我國對(duì)分布式電源(發(fā)電)的界定和統(tǒng)計(jì)還處在不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臓顟B(tài)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),截至2018年底,我國分布式電源裝機(jī)約為6000萬千瓦,其中,分布式光伏約5000萬千瓦,分布式天然氣發(fā)電約為300萬千瓦,分散式風(fēng)電約為400萬千瓦。一些符合條件的小水電未被納入,小型背壓式熱電也因爭議大暫未被作為分布式發(fā)電。而站在虛擬電廠的角度,對(duì)分布式發(fā)電資源的界定在于調(diào)度關(guān)系,凡是調(diào)度關(guān)系不在現(xiàn)有公用系統(tǒng)的,或者可以從公用系統(tǒng)脫離的發(fā)電資源,都可以納入虛擬發(fā)電資源。從這個(gè)意義上說,所有自備電廠都是虛擬電廠潛在的資源。
儲(chǔ)能
儲(chǔ)能是電力能源行業(yè)中最具革命性的要素。儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的快速提升,使電能突破了不可大規(guī)模經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)存的限制,也改變了行業(yè)控制優(yōu)化機(jī)制。按照存儲(chǔ)形式的區(qū)別,儲(chǔ)能設(shè)備大致可分為四類:一是機(jī)械儲(chǔ)能,如抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能等;二是化學(xué)儲(chǔ)能,如鉛酸電池、鈉硫電池等;三是電磁儲(chǔ)能,如超級(jí)電容、超導(dǎo)儲(chǔ)能等;四是相變儲(chǔ)能。據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟不完全統(tǒng)計(jì),截至2019年12月,全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)為809萬千瓦,我國171萬千瓦,初步形成電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)“三足鼎立”新格局。
三、虛擬電廠發(fā)展的三個(gè)階段
虛擬電廠的三類基礎(chǔ)資源都在快速發(fā)展,所以虛擬電廠自身的發(fā)展空間也在快速拓寬。但并不是有了資源虛擬電廠就自然發(fā)展出來了,而是要有系列必要的體制機(jī)制條件為前提。依據(jù)外圍條件的不同,我們把虛擬電廠的發(fā)展分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段我們稱之為邀約型階段。這是在沒有電力市場的情況下,由政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)牽頭組織,各個(gè)聚合商參與,共同完成邀約、響應(yīng)和激勵(lì)流程。第二個(gè)階段是市場型階段。這是在電能量現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場建成后,虛擬電廠聚合商以類似于實(shí)體電廠的模式,分別參與這些市場獲得收益。在第二階段,也會(huì)同時(shí)存在邀約型模式,其邀約發(fā)出的主體是系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。第三個(gè)階段是未來的虛擬電廠,我們稱之為跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。隨著虛擬電廠聚合的資源種類越來越多,數(shù)量越來越大,空間越來越廣,實(shí)際上可稱之為“虛擬電力系統(tǒng)”,其中既包含可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能和分布式能源等基礎(chǔ)資源,也包含由這些基礎(chǔ)資源整合而成的微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)。
第一階段:邀約型虛擬電廠
在電力市場包括電能量現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場和容量市場到位之前,即可通過政府部門或調(diào)度機(jī)構(gòu)(系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu))發(fā)出邀約信號(hào),有虛擬電廠(聚合商)組織資源(以可調(diào)負(fù)荷為主)進(jìn)行響應(yīng)。當(dāng)前我國各省試點(diǎn)的虛擬電廠以邀約型為主,其中以江蘇、上海、廣東等省市開展得較好。
2015年,江蘇在全國率先出臺(tái)了季節(jié)性尖峰電價(jià)政策,明確所有尖峰電價(jià)增收資金用于需求響應(yīng)激勵(lì),構(gòu)建了需求響應(yīng)激勵(lì)資金池,為江蘇地區(qū)需求響應(yīng)快速發(fā)展奠定基礎(chǔ);同年,江蘇省工信廳、物價(jià)局出臺(tái)了《江蘇省電力需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則》,明確了需求響應(yīng)申報(bào)、邀約、響應(yīng)、評(píng)估、兌現(xiàn)等業(yè)務(wù)流程。根據(jù)歷年來實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和市場主體的意見,江蘇省電力公司會(huì)同相關(guān)主管部門不斷優(yōu)化激勵(lì)模式和價(jià)格機(jī)制,按照響應(yīng)負(fù)荷容量、速率、時(shí)長明確差異化激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)。首創(chuàng)“填谷”響應(yīng)自主競價(jià)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷雙向調(diào)節(jié),資源主體參照標(biāo)桿價(jià)格向下競價(jià)出清,有效促進(jìn)資源優(yōu)化配置,提升了清潔能源消納水平。2016年,江蘇省開展了全球單次規(guī)模最大的需求響應(yīng),削減負(fù)荷352萬千瓦。2019年再次刷新紀(jì)錄,削峰規(guī)模達(dá)到402萬千瓦,削峰能力基本達(dá)到最高負(fù)荷的3%~5%。為促進(jìn)新能源消納,2018年以來在國慶、春節(jié)負(fù)荷低谷時(shí)段創(chuàng)新開展填谷需求響應(yīng),最大規(guī)模257萬千瓦,共計(jì)促進(jìn)新能源消納3.38億千瓦時(shí)。
近年來,江蘇省需求響應(yīng)參與覆蓋面不斷擴(kuò)大。從2015年主要以工業(yè)企業(yè)參與需求響應(yīng)開始,逐步引入樓宇空調(diào)負(fù)荷、居民家電負(fù)荷、儲(chǔ)能、充電樁負(fù)荷等,不斷匯聚各類可中斷負(fù)荷資源。截至目前,已經(jīng)累計(jì)匯聚3309幢樓宇空調(diào)負(fù)荷,最大可控超過30萬千瓦,與海爾、美的等家電廠商合作,依托家電廠商云平臺(tái)對(duì)居民空調(diào)、熱水器等負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。2020年,首次開展5戶客戶側(cè)儲(chǔ)能負(fù)荷參與實(shí)時(shí)需求響應(yīng),與萬邦合作,首次將江蘇地區(qū)1萬余臺(tái)充電樁負(fù)荷納入需求響應(yīng)資源池。截至目前,江蘇地區(qū)累計(jì)實(shí)施響應(yīng)18次,累計(jì)響應(yīng)負(fù)荷量達(dá)到2369萬千瓦,實(shí)踐規(guī)模、次數(shù)、品種等均位居國內(nèi)前列。
第二階段:市場型虛擬電廠
當(dāng)前在我國,屬于市場型虛擬電廠的只有冀北電力交易中心開展的虛擬電廠試點(diǎn)。冀北虛擬電廠一期接入蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智慧樓宇、智能家居、用戶側(cè)儲(chǔ)能等11類可調(diào)資源,容量約16萬千瓦,分布在張家口、秦皇島、廊坊三個(gè)地市。初期參與試點(diǎn)運(yùn)營報(bào)裝總?cè)萘考s8.0萬千瓦,主要為蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)和智慧樓宇。在服務(wù)“新基建”方面,率先在張家口試點(diǎn)采用5G技術(shù),實(shí)現(xiàn)蓄熱式電鍋爐資源與虛擬電廠平臺(tái)之間大并發(fā)量、低時(shí)延的信息快速雙向安全傳輸。目前冀北虛擬電廠商業(yè)運(yùn)營主要參與華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場,根據(jù)系統(tǒng)調(diào)峰需求,實(shí)時(shí)聚合調(diào)節(jié)接入資源用電負(fù)荷,在新能源大發(fā)期間增加用電需求(填谷),減少火電廠不經(jīng)濟(jì)的深調(diào)狀態(tài),獲得與調(diào)峰貢獻(xiàn)相匹配的市場化收益。截至2020年3月底,虛擬電廠累計(jì)調(diào)節(jié)里程757.86萬千瓦時(shí),實(shí)際最大調(diào)節(jié)功率達(dá)到3.93萬千瓦,投運(yùn)以來虛擬電廠總收益約157.46萬元,日最大收益為87092.95元。
第三階段:跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠
虛擬電廠發(fā)展的高級(jí)階段將能實(shí)現(xiàn)跨空間自主調(diào)度。當(dāng)前國際上有兩個(gè)典型案例:一個(gè)是德國Next Kraftwerke公司。該公司早在2009年就啟動(dòng)了虛擬電廠商業(yè)模式,至2017年實(shí)現(xiàn)對(duì)4200多個(gè)分布式發(fā)電設(shè)備的管理,包括熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)能發(fā)電、小水電以及風(fēng)電、光伏,也包括一部分可控負(fù)荷,總規(guī)模達(dá)到280萬千瓦。一方面對(duì)風(fēng)電、光伏等可控性差的發(fā)電資源安裝遠(yuǎn)程控制裝置,通過虛擬電廠平臺(tái)聚合參與電力市場交易,獲取利潤分成;另一方面,對(duì)水電、生物質(zhì)發(fā)電等調(diào)節(jié)性好的電源,通過平臺(tái)聚合參與調(diào)頻市場獲取附加收益,目前該公司占德國二次調(diào)頻市場10%的份額。據(jù)最近的信息,該公司至2019年底已經(jīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)跨5個(gè)國家7000多個(gè)分布式能源和可調(diào)負(fù)荷的管理。
案例二是日本正在進(jìn)行的一個(gè)虛擬電廠試驗(yàn)項(xiàng)目,該項(xiàng)目由日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省資助,關(guān)西電力公司、富士電機(jī)等14家公司聯(lián)合實(shí)施,共同建立一個(gè)新的能量管理系統(tǒng),通過物聯(lián)網(wǎng)將散布在整個(gè)電網(wǎng)的終端用電設(shè)備整合起來,以調(diào)節(jié)可用容量,平衡電力供需,促進(jìn)可再生能源的有效利用。該項(xiàng)目一旦實(shí)施成功,也是一個(gè)典型的跨空間自主調(diào)度型虛擬電廠。
四、理解虛擬電廠的五個(gè)視角
第一,從需求側(cè)管理到需求響應(yīng)的角度。這是很自然的進(jìn)化視角。目前開展需求響應(yīng)和邀約型虛擬電廠,基本都是在原有需求側(cè)管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行,無論是管理部門、人員,還是技術(shù)支持系統(tǒng),遵循的管理制度,都與需求側(cè)管理工作一脈相承。
需求響應(yīng)和需求側(cè)管理有一定的相關(guān)和重疊。一般而言需求響應(yīng)包括系統(tǒng)導(dǎo)向和市場導(dǎo)向兩種形式。系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)由系統(tǒng)運(yùn)營者、服務(wù)集成者或購電代理商向消費(fèi)者發(fā)出需要削減或轉(zhuǎn)移負(fù)荷的信號(hào),通常基于系統(tǒng)可靠性程序,負(fù)荷削減或轉(zhuǎn)移的補(bǔ)償價(jià)格由系統(tǒng)運(yùn)營者或市場確定。而市場導(dǎo)向的需求響應(yīng)則是讓消費(fèi)者直接對(duì)市場價(jià)格信號(hào)作出反應(yīng),產(chǎn)生行為或系統(tǒng)的消費(fèi)方式改變,價(jià)格是由批發(fā)市場和零售市場之間互動(dòng)的市場機(jī)制形成。
其中系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)和需求側(cè)管理具有較大的相關(guān)性。一般我們將需求側(cè)管理中影響消費(fèi)行為的項(xiàng)目稱為負(fù)荷管理項(xiàng)目,而把影響消費(fèi)方式的項(xiàng)目稱為能源效率項(xiàng)目。負(fù)荷管理項(xiàng)目可以看作市場改革之前的需求響應(yīng)項(xiàng)目,這些項(xiàng)目在市場改革后發(fā)展為系統(tǒng)導(dǎo)向的需求響應(yīng)。在傳統(tǒng)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)下,負(fù)荷管理項(xiàng)目可作為電力公司削減峰荷容量投資和推遲網(wǎng)絡(luò)升級(jí)投資的一種工具。這些項(xiàng)目包括直接的負(fù)荷控制和調(diào)整、高峰期電價(jià)、分時(shí)電價(jià)等。需要指出的是,在市場改革前作為負(fù)荷管理工具的高峰期電價(jià)和分時(shí)電價(jià),雖然在市場改革后仍然是需求側(cè)響應(yīng)的重要工具,但前后存在著本質(zhì)的區(qū)別:前者是作為電力公司的負(fù)荷管理手段,消費(fèi)者只能被動(dòng)接受而無選擇權(quán);后者則是消費(fèi)者的一個(gè)電價(jià)選擇,消費(fèi)者可以自主決定是否參與。
簡而言之,從需求側(cè)管理到需求響應(yīng)雖然有相關(guān)繼承性,但其區(qū)別是本質(zhì)性的,在需求側(cè)管理中,用戶是剛性的“無機(jī)體”,是管理和控制的對(duì)象,而在需求響應(yīng)中,用戶是彈性的“有機(jī)體”,是被激勵(lì)有響應(yīng)的對(duì)象。
第二,從電力市場建設(shè)和電力市場運(yùn)營穩(wěn)定的角度。從加州電力危機(jī)之后,大家統(tǒng)一了一個(gè)理念,就是一定要把用戶引入電力市場,這是從市場穩(wěn)定的角度出發(fā)。關(guān)于市場穩(wěn)定有一個(gè)判據(jù),即市場中最大發(fā)電商的均衡市場份額不能大于其面對(duì)的需求側(cè)彈性。所以,要維持電力市場的穩(wěn)定,途徑有兩條:一是控制最大發(fā)電商的市場份額,二是提高需求側(cè)價(jià)格彈性,也就是增加需求側(cè)響應(yīng)的能力。很明顯,將供應(yīng)側(cè)的集中度減少一半和將需求側(cè)的價(jià)格彈性增加1倍,對(duì)價(jià)格即市場穩(wěn)定性的影響是一樣的,但后者可能更容易做到。
第三,從綜合資源規(guī)劃的角度。今年是“十四五”規(guī)劃之年,現(xiàn)在圍繞的核心焦點(diǎn)問題是關(guān)于煤電是不是開閘的問題,爭論非常激烈。目前全國各地3%~5%的尖峰負(fù)荷分布基本都在50個(gè)小時(shí)之內(nèi),如果用供應(yīng)側(cè)投資,尤其是大量上化石能源電廠的話,光從投資量來講,至少需要五千億以上的規(guī)模去滿足,而如果用需求側(cè)資源,預(yù)計(jì)在1/7~1/10的投資,主要是智慧能源新基建的投資,起步可以用最基礎(chǔ)的需求響應(yīng)項(xiàng)目就可以實(shí)現(xiàn)。
第四,從能源互聯(lián)網(wǎng)的角度。從2015年電改以來,和改革同時(shí)興起的是能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)和新業(yè)態(tài)的推進(jìn)。能源互聯(lián)網(wǎng)和需求響應(yīng)、虛擬電廠有非常高度的重疊。從局域能源互聯(lián)網(wǎng)角度來看,其實(shí)就是需求響應(yīng)進(jìn)化的一種形式,我們講需求響應(yīng)首先更多的是狹義地講可調(diào)負(fù)荷,但接下來分布式能源的納入,使得整個(gè)需求側(cè)資源內(nèi)涵又發(fā)生質(zhì)的提升,更多以微網(wǎng)、局域能源互聯(lián)網(wǎng)的形式來做需求側(cè)資源。再往下發(fā)展就是一種廣域能源互聯(lián)網(wǎng)的形式,形成跨空間的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成和協(xié)同。
第五,從能源革命的角度。我們理解能源革命有兩個(gè)維度,第一是主力能源品種的更替,就像從化石到非化石,從高碳到低碳,這叫能源革命。第二個(gè)維度是整個(gè)能源系統(tǒng)的控制和優(yōu)化方式,這是一種顛覆式變化,是更為深刻的能源革命。從電力工業(yè)誕生一百四五十年以來,整個(gè)電力行業(yè)一直是top-down的控制和優(yōu)化方式。但是當(dāng)需求側(cè)資源不斷引入之后,在能源互聯(lián)網(wǎng)中以使用者為中心,將會(huì)越來越充分的實(shí)現(xiàn),那時(shí)控制和優(yōu)化的方式就是bottom-up。
所以,在那種情形下,我們將是一種跨空間的、廣域的源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商。需求響應(yīng)剛開始是少量的負(fù)荷集成商,而后發(fā)展是綜合資源集成商,是源網(wǎng)荷儲(chǔ)的集成商。再往后發(fā)展,整個(gè)行業(yè)的主力,在市場平臺(tái)上唱主角的將是這些聚合商。屆時(shí),我國電力五級(jí)調(diào)度體系就會(huì)發(fā)生根本性變化。
五、總結(jié)與建議
首先,發(fā)展虛擬電廠意義重大。一是可以提高電網(wǎng)安全保障水平。當(dāng)前我國中東部地區(qū)受電比例上升、大規(guī)模新能源接入、電力電子裝備增加,對(duì)電力系統(tǒng)平衡、調(diào)節(jié)和支撐能力形成巨大壓力。將需求側(cè)分散資源聚沙成塔,發(fā)展虛擬電廠,與電網(wǎng)進(jìn)行靈活、精準(zhǔn)、智能化互動(dòng)響應(yīng),有助于平抑電網(wǎng)峰谷差,提升電網(wǎng)安全保障水平。二是可以降低用戶用能成本。從江蘇等地試點(diǎn)看,參與虛擬電廠后用戶用能效率大幅提升,在降低電費(fèi)的同時(shí),還可以獲取需求響應(yīng)收益。如江蘇南京試點(diǎn)項(xiàng)目平均提升用戶能效20%;無錫試點(diǎn)項(xiàng)目提高園區(qū)整體綜合能源利用率約3個(gè)百分點(diǎn),降低用能成本2%,年收益約300萬元。三是可以促進(jìn)新能源消納。近年來,我國新能源裝機(jī)快速增長,2019年新增風(fēng)電、光伏裝機(jī)5255萬千瓦,占全國新增裝機(jī)的62.8%,但部分地區(qū)、部分時(shí)段棄風(fēng)棄光棄水現(xiàn)象仍比較嚴(yán)重。發(fā)展虛擬電廠,將大大提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,降低“三棄”電量。四是可以節(jié)約電廠和電網(wǎng)投資。我國電力峰谷差矛盾日益突出,各地年最高負(fù)荷95%以上峰值負(fù)荷累計(jì)不足50小時(shí)。據(jù)國家電網(wǎng)測算,若通過建設(shè)煤電機(jī)組滿足其經(jīng)營區(qū)5%的峰值負(fù)荷需求,電廠及配套電網(wǎng)投資約4000億元;若建設(shè)虛擬電廠,建設(shè)、運(yùn)維和激勵(lì)的資金規(guī)模僅為400~570億元。
其次,當(dāng)前發(fā)展虛擬電廠還存在以下幾個(gè)突出問題。一是認(rèn)識(shí)不到位。目前,我國虛擬電廠處于起步階段,其組織、實(shí)施和管理基本上還是沿襲需求側(cè)管理的舊模式,沒有樹立起將需求側(cè)資源和供給側(cè)資源同等對(duì)待的理念,沒有形成體系化、常態(tài)化工作機(jī)制,沒有下定持續(xù)推進(jìn)的決心。二是管理部門不明確。虛擬電廠屬新業(yè)態(tài),目前遵循的是國家發(fā)展改革委、工信部、財(cái)政部、住建部、國資委、國家能源局等六部門于2017年發(fā)布的《電力需求側(cè)管理辦法(修訂版)》,但牽頭部門不明確,管理職能有交叉,協(xié)同發(fā)力不足。三是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。國家層面沒有相關(guān)文件,潛力巨大的分布式發(fā)電無法進(jìn)入,限制了虛擬電廠發(fā)展空間。沒有虛擬電廠的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各類設(shè)備及負(fù)荷聚合商的通信協(xié)議不統(tǒng)一,數(shù)據(jù)交互壁壘高、不順暢,增加了建設(shè)難度和成本。四是激勵(lì)和市場化機(jī)制不到位。目前,僅有8省市出臺(tái)了支持政策,但激勵(lì)資金盤子小、來源不穩(wěn)定,難以支撐虛擬電廠規(guī)?;l(fā)展。各地電力輔助服務(wù)市場和現(xiàn)貨市場建設(shè)中,除華北地區(qū)開展小規(guī)模試點(diǎn)外,沒有將虛擬電廠作為市場主體納入。
綜上,我們應(yīng)從以下幾個(gè)方面來推動(dòng)虛擬電廠發(fā)展:
一是盡快啟動(dòng)虛擬電廠頂層設(shè)計(jì)。建議由國務(wù)院層面出臺(tái)《虛擬電廠建設(shè)指導(dǎo)意見》,明確虛擬電廠定義、范圍;積極培育“聚合商”市場主體;建立虛擬電廠標(biāo)準(zhǔn)體系;明確能源主管部門牽頭建設(shè)虛擬電廠。
二是加快實(shí)施虛擬電廠“新基建”。政府部門統(tǒng)籌規(guī)劃,充分引入華為、騰訊、阿里等先進(jìn)信通和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè),搭建虛擬電廠基礎(chǔ)平臺(tái)。聚合商在基礎(chǔ)平臺(tái)上建設(shè)各類運(yùn)營平臺(tái),為廣大用能企業(yè)提供一攬子智慧能源服務(wù)。
三是加快完善激勵(lì)政策和市場化交易機(jī)制。豐富虛擬電廠激勵(lì)資金,來源可包括尖峰電價(jià)中增收資金、超發(fā)電量結(jié)余資金、現(xiàn)貨市場電力平衡資金等。加快完善虛擬電廠與現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場、容量市場的銜接機(jī)制。
四是推進(jìn)虛擬電廠高質(zhì)量規(guī)模化發(fā)展。應(yīng)考慮將發(fā)展虛擬電廠納入各級(jí)“十四五”能源規(guī)劃并進(jìn)行考核。建議在全國范圍復(fù)制推廣虛擬電廠的“江蘇模式”。“江蘇模式”主要特征有兩點(diǎn):一是政府主導(dǎo)平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)營,提供公平、開放、免費(fèi)服務(wù);二是社會(huì)資本主導(dǎo)虛擬電廠建設(shè)和運(yùn)營,培育了數(shù)目眾多的市場化“聚合商”,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)快速迭代、成本快速下降。同時(shí)支持江蘇結(jié)合現(xiàn)貨市場和輔助服務(wù)市場建設(shè),進(jìn)一步提升虛擬電廠發(fā)展水平。
原標(biāo)題: 我國虛擬電廠發(fā)展研究