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产品经理如何理解虚拟电厂?

随着前段时间因煤炭价格上涨,发电量减少,导致全国范围内出现限电,越来越多人开始关注「碳中和」和「新能源」概念,网上随处可见的类似题材投资建议。

随着前段时间因煤炭价格上涨,发电量减少,导致全国范围内出现限电,越来越多人开始关注「碳中和」和「新能源」概念,网上随处可见的类似题材投资建议。而作为产品从业者,除了关注概念之外,更关注落地问题,而新能源到碳中和之间,绕不过去的概念之一是「虚拟电厂」,本篇以产品经理的视角,谈谈对于虚拟电厂的理解。

产品经理

概念与价值

「虚拟电厂」这个概念初一接触,不知所云。标准答案是聚了分布式电源、储能和可控负荷的电厂,可提供对外发电与吸收电力作用。直白来讲,虚拟电厂就像个大电池,可根据外界需要的时候,吸收电能和释放电能。只是内部构造并不像电化学电池,而是现实生活中的分布式电源、储能和可控负荷。

虚拟电厂起初出现并非是因为新能源大量并网,而是历次能源危机,能源价格大涨,发电厂发电就亏损。于是从供给侧解决电力供需平衡不可行,便出现了从需求侧控制解决用电平衡。后随着可再生能源并网越来越多,对分布式新能源聚合与消纳变得越来越迫切,于是才有了「虚拟电厂」被越来越多提及。

虚拟电厂是在电力市场化与新能源能源转型大背景下被越来越重视的。虚拟电厂可以助力电网稳定运行、提升能源利用效率从而降低电价、促进新能源消纳、降低电网建设成本、还可以参与电力市场获利。总结下来,虚拟电厂实际做的是高效整合分布式的供给与需求侧资源,用市场化手段解决电力供需平衡的问题。

虚拟电厂构成

上文提到虚拟电厂主要由分布式电源、可控负荷、储能等构成。

分布式电源除了光伏、风电这些新能源外,还包含天然气发电机组、小水电、生物质发电机组等自发自用和并网的电源。

储能则主要包含机械储能,如抽蓄水储能、压缩空气储能。电化学储能则是以锂电池这些电化学方式储存电能。目前电化学储能发展远远不能满足大规模储能的需求,这甚至成为加州大停电被攻击的焦点,一方面新能源发电随机性和不稳定性,而电化学储能技术瓶颈导致储能远远不足,一旦新能源发电量不及预期,又没有足够电量就会导致大面积停电。今年东北停电也有相当原因是风电发电量不及预期。因此市面上以抽蓄水储能为主要储能方式。

可控负荷则范围广的多,工商业可控的负荷(机组、空调等)、居民家中可控负荷(例如热水器、空调等)、新能源充电桩等,可控负荷通常需要采用通信与控制装备进行聚合控制。

虚拟电厂类型

当然虚拟电厂起作用还是需要与电网发生互动,起到削峰填谷的作用。电能作为特殊能量,在电网需要实时实现发电和用电的平衡。因此虽然没有其他行业供应链异步问题,也对电网调度提出了巨大挑战。

调度除了日常拿到用电负荷的预测数据外,就是需要确定发电量,而发电量与用电负荷不足的差值,可以采用需求响应向社会征集发电负荷。通常有邀约型和市场型。

世界上绝大部分国家,电网和电价的控制都是国家强控制,没有市场化。邀约型就是电网邀请企业参与需求响应,并给到企业一定电价优惠或现金激励,市场参与者有限。而市场型,则是将需求响应统一发布到市场上,由市场参与者竞价获得份额,从而通过市场的手段解决需求响应的问题。

虚拟电厂相比传统电厂,可以将分布式电源、储能、可控负荷聚合起来,以一个整体参与电力交易。将原本单个体参与交易门槛大幅降低,从而更好地提升全社会供需侧效率,同时还能转化成经济收益,维护电网稳定运行。

虚拟电厂局限性

上面提到虚拟电厂诸多价值,但虚拟电厂概念提出也有相当一段时间,为什么没有所向披靡,大范围铺开,归根结底还是有一定的局限性。

电能和电网是国民基础设施,电价波动会传导到各行各业和终端居民,影响经济稳定运行和社会稳定,因此即便在多数资本主义国家,电网和电价也通常被政府强管制,没有完全市场化。因此目前电力市场化,最后一定是计划经济的补充,类似前段时间燃煤价格上涨,导致电力供应不足,最后还是通过计划经济手段才能解决。这就决定了电网市场化开放是有限度的,虚拟电厂也尝试为主。

另外则是从落地侧讲,全球各地虚拟电厂落地,普遍遇到商业模式难题,即便能够通过先进的控制优化技术,解决负荷、出力、电价预测优化报价与调度,仍难以解决赚钱的问题。这主要取决于如何证明自身增量价值和分配供给方收益并覆盖成本的问题。

从定义上来讲,虚拟电厂是个重运营和重技术的工程,不同模式都在不断尝试与验证,可迁移性和可复制性也挑战巨大。

能源互联网展望

每次经过各家电网公司,都以能源互联网作为口号,当接触电网业务逐步增多后,就会发现同时解决新能源发电、电力交易、特高压输电这些问题后,的确可以从全球视角,展望能源互联网发展。

未来电网可能是全球性发、输、配、用,例如撒哈拉沙漠白天的光伏电力,经过特高压传输到中国,给到晚高峰的居民使用。这样就能从时间和空间上,更优解决电力供需问题。到那时,能源互联网才真正成为信息互联网之外,对人类社会影响最大的网络。

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