半岛体育app高温、暴雨这个夏天还会缺电吗?虚拟电厂的欧洲经验与中国实践
栏目:公司动态 发布时间:2023-08-11
 半岛体育app眼下,北京正在遭受历史罕见特大暴雨的袭击,房山区已有约6万户停电;今年夏天,整个北半球都在经历高温等极端天气的考验,入伏前,全国多地就已出现连续多日的40℃+高温天气,各地用电负荷高峰均较往年提前到来。  据中国电力企业联合会预测,今年全国最高用电负荷约13.7亿千瓦,较上年增加8000万千瓦左右。若出现极端情况,全国最高用电负荷可能较上年增加约1亿千瓦。  7月3日白天,浙江电

  半岛体育app眼下,北京正在遭受历史罕见特大暴雨的袭击,房山区已有约6万户停电;今年夏天,整个北半球都在经历高温等极端天气的考验,入伏前,全国多地就已出现连续多日的40℃+高温天气,各地用电负荷高峰均较往年提前到来。

  据中国电力企业联合会预测,今年全国最高用电负荷约13.7亿千瓦,较上年增加8000万千瓦左右。若出现极端情况,全国最高用电负荷可能较上年增加约1亿千瓦。

  7月3日白天,浙江电网用电负荷两度突破1亿千瓦,创历史新高。这是浙江电网历史上迎峰度夏最早进入负荷破亿阶段,成为继广东、江苏之后第三个夏季最高用电负荷超过1亿千瓦的省份。

  而早在今年5月,因为高温,深圳市用电负荷就连续两天突破2000万千瓦大关,创历史纪录,随之而来的是,深圳多个小区在5月30日至5月31日凌晨频繁停电。不少深圳市民发帖称,因为停电,热到无法入眠。

  过去两年,中国不少省份都在下半年出现了大规模缺电事件。2021年下半年,至少有20个省份采取限电措施;去年8月,水电大省四川在高温干旱下严重缺电。“今年夏季还会缺电吗?”像一把达摩克里斯之剑悬在各省头顶,盲盒还没开完。

  众所周知,广东是我国用电第一大省,向来处于“电荒”问题的中心。但数据显示,广东装机量与负荷可以匹配,特别是火电装机,占到发电总量的72.8%。业内人士表示,即使是拉闸限电的2021年,像广东这样的负荷大省实际上也并不是真正“缺电”。

  多名业内人士表示,所谓的“缺电”,本质上其实是我国电网缺乏储能能力与足够可调节资源导致的问题。电力系统投资通常会超前3—4年,各省装机“硬缺口”不大会存在,即使去年四川因极端天气导致缺口,“没有可调节的兜底电源”支撑也是十分关键的原因。

  拿四川省来说,作为水力发电大省,四川水电装机容量占其全部装机容量接近80%,其中,约一半为无调节能力的径流式水电,直接受制于来水情况,“靠天吃饭”特征明显。相比水电,光伏、风电等新能源更是“靠天吃饭”,其间歇性、波动性特点势必加剧所谓的“缺电”问题。

  随着我国新能源装机量的大幅上升,电源侧变得愈发不可控,就需要加入储能、虚拟电厂这样的可调节资源。因此,构建新型电力系统势在必行,其中,虚拟电厂扮演十分关键的角色。

  我国接连下发《“十四五”现代能源体系规划》《电力现货市场基本规则(征求意见稿)》《电力需求侧管理办法(征求意见稿)》等重要文件,均提及虚拟电厂,从政策面为虚拟电厂的发展建立了保障。

  虚拟电厂就是凭借能源互联网技术,将闲散在终端用户的充电桩、储能、空调、分布式光伏等电力负荷资源聚合起来并加以优化控制参与电网运行。简单的说,虚拟电厂可以解决供电不平衡、不稳定的问题。

  电力系统高级工程师张戈力对能链研究院表示:“虚拟电厂是负荷侧管理有效技术,可以降低用电侧的需求,从而降低供需矛盾,减少电荒的发生。此外,虚拟电厂还能够整合分布式资源,当大电网出现缺电时,调节使用本地电源和储能资源,提高本地负荷的供电可靠性。”

  虚拟电厂能源结构通常涉及微型热电联产、天然气往复式发动机、小型风力发电厂、光伏、径流式水力发电厂、小型水电、生物质能、备用发电机和储能系统等 来源:Power Mag

  作为我国排名前三的用电大省,广东、江苏、浙江对虚拟电厂等调节资源的需求显然更为迫切,去年以来,落地了不少虚拟电厂实践,发展速度明显加快。

  在广东,我国首个虚拟电厂管理中心——深圳虚拟电厂管理中心去年8月正式揭牌,截至目前,深圳虚拟电厂中心已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等十多家各种类型的负荷聚合商。预计到2025年,深圳会建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂,逐步形成年最大负荷5%左右的稳定调节能力。

  据悉,在该虚拟电厂管理中心,充电桩等电力负荷侧资源可以通过“5G+边缘计算”等技术聚合起来加以调控,相当于“云端电厂”,助力电网削峰填谷。目前深圳已有1.8万根充电桩接入到了该虚拟电厂管理中心,可以随时响应电网的调度进行调峰,并获得相应的收益,部分收益也会让利给车主。

  值得一提的是,作为首批接入深圳虚拟电厂管理中心的虚拟电厂聚合商,能链智电(NASDAQ:NAAS)虚拟电厂产品在测试期中,实现自主协调优化控制,采用人工智能算法预置调控指令,在与电网互动开始时进行指令下发,在负荷调节过程中,人工智能算法根据场站实时负荷,推算分钟级策略并自动下发至被调节设备,全过程实现智能化调节。在需求响应时段内,能链智电虚拟电厂已实现平均响应容量4.3MW,响应率达到109%,帮助电网减轻负荷尖峰时段压力,提升了用户用电可靠性、稳定性。

  在江苏,苏州政府高度重视虚拟电厂建设。去年12月,国网苏州供电公司虚拟电厂控制中心、国家电投苏州“综合智慧零碳电厂”试运行,目前,苏州虚拟电厂已开展项目级试点示范。

  国网(苏州)城市能源研究院城市能源战略中心表示,在虚拟电厂已完成基础建设的前提下,仅依托其中填谷响应模式就可为苏州提供至少5500万千瓦时/年的新能源灵活消纳能力;在不停工停产的基础上为苏州提供约110万千瓦柔性响应空间,以更低成本解决部分电力供应缺口;虚拟电厂柔性响应模式有望为苏州长期贡献24万吨/年的二氧化碳减排量。

  在浙江,去年5月浙江省发布2022年新型电力系统试点项目计划,包含3个虚拟电厂项目,并计划在“十四五”期间推进10个左右虚拟电厂试点项目;大量的光伏设备生产企业投资建设储能设备接入虚拟电厂,用电低谷时充电,高峰时放电。

  此外,国家能源集团首个虚拟电厂主体工程“国能浙江梅屿100MW/200MWh新型电化学储能电站”近日进入全面建设阶段。项目建成后预计每年可提高清洁能源消纳4.8亿千瓦时,减少碳排放38万吨,同时可为浙江电网提供快速灵活的调频、调峰、备用、黑启动、需求响应等多种电力辅助服务。

  在“构建新型电力系统”这一顶层规划的推动下,虚拟电厂项目正在加速落地,千亿级新兴市场蓄势待发。

  但着眼脚下,我们仍要清醒地认识到,我国虚拟电厂还处于初级发展阶段,虽然相关技术已经较为完备,但是市场机制还有待多方面的创新突破。当前,虚拟电厂市场主要还是邀约型,未来亟需向市场化过渡。

  所谓邀约型,就是我们说的需求侧响应,需求响应是通过激励机制让用户自主调整其用电行为,从而帮助电网削峰填谷,政府通常对这种“响应”行为予以补贴。需求响应主要的收益来源就是“吃补贴”,这也是当下我国虚拟电厂商业模式难以真正走通的主要原因之一。

  虚拟电厂若要真正发挥出它的全部“功力”,其商业模式一定得来自市场。由于我国电力市场化环境仍不成熟,除了以补贴为主的需求响应外,虚拟电厂扮演的角色仍局限在为用户提供节能、能效管理、用电监控等领域。

  我国虚拟电厂要真正进入市场并实现盈利,还要翻越多座大山,例如,明确市场定位和市场准入标准;完善虚拟电厂参与电力市场机制;提升电力市场对各类新兴主体的接纳程度;扩大辅助服务市场规模、品种,真正发挥出虚拟电厂的价值。

  总而言之,虚拟电厂建设是一个庞大的系统工程,涉及大量的分布式电源、储能和上百万居民和企业用户,也涉及整个电力系统的运行调度机制、电力市场交易设计以及市场。各方首先要真正形成共识,各级能源部门、电网公司、发电集团、交易中心、售电公司等都要通力合作,在激励相容的商业模式和市场机制基础上,站在整个电力系统角度,共同推动虚拟电厂的市场化发展。

  如果说,虚拟电厂在中国是起步阶段,那么在欧洲这样的成熟电力市场,虚拟电厂已经实现了商业化。

  俄乌冲突以来,欧洲深陷能源危机的阴影中,作为欧洲经济火车头的德国也是备受冲击。面对挑战,以德国为代表的很多欧洲国家推出了激进的能源转型策略,大刀阔斧摆脱对化石能源的依赖,迅速转向风电、光伏等可再生能源。德国其计划在2030年之前实现80%的电力(风电、光伏)由可再生能源提供。

  这么激进的目标,能源安全如何保证?要知道,如此高的可再生能源发电比例(风光等可再生能源存在间歇性、波动性等不稳定先天缺陷),对于电网的承载调节能力将是极大的考验和要求。

  德国设定这一目标,有他的底气。欧盟能源联盟副主席就曾表示:“智能电网之于欧洲,就像页岩气之于美国......成熟的智能电网系统对欧洲能源独立具有决定性的意义。”

  事实上,德国是开拓虚拟电厂的先驱。早在2008年至2012年,德国联邦经济事务和能源部门便资助一项名为eTelligence的早期虚拟电厂研究项目,彼时将虚拟电网称为“能源互联网”。

  在能源危机的催化下,近年虚拟电厂在德国发展的尤为迅速。据德国伍珀塔尔研究所的最新数据,德国的能源聚合市场和灵活性市场规模约为75吉瓦,这一数字预计到2030年还会翻番。

  首先,德国电力市场高度自由化。无论是电网、电厂,还是输电、配电、售电,这些电力相关业务都互相拆分。

  其次,电网平衡基团是德国虚拟电厂发展的另一大驱动因素。在德国四大输电网运行区域内,共有约2700多个电网平衡基团。电网平衡基团,也叫电力供需平衡责任方,在德国电网全运行中扮演着重要角色。平衡基团确保平衡区内总发电量、总外购电量与用电量相匹配。很多虚拟电厂的运营商和平衡基团之间是合作关系,平衡基团的责任方也可以运营自己的虚拟电厂。

  三是,德国《可再生能源法》两次修订极大助推了虚拟电厂发展。2012年,该法引入可再生能源电力“直接销售”的要求,即批发市场直接售电,作为固定上网电价的可选替代方案。2014年《可再生能源法》再修订要求,100千瓦以上的新增可再生能源机组都必须进行直接销售,从而鼓励中型可再生能源发电机组聚合形成虚拟电厂,在批发市场上售电、优化发电收入,使虚拟电厂能够发挥关键作用。

  四是,从法律层面保障聚合商利益,也是一个重要因素。欧盟委员会2019年规定,聚合商可以参与所有平衡电力市场,还要求成员国确保输电系统和配电系统运营商在采购辅助服务时,不得歧视需求响应的聚合商。

  欧洲经验固然有借鉴学习的价值,因地制宜,中国仍需要探索自己的路子。与欧洲成熟的虚拟电厂市场不同,中国在产业结构、能源结构、电力市场和需求场景方面都更为多变复杂,虚拟电厂建设将比想象中更加复杂,未来路阻且长。