虛擬電廠如何發(fā)揮實力？

三小時賺500多，無需實質(zhì)性勞動的工作，你愿意做么？

上面這個問句不是在騙人，而是真實發(fā)生的事件。8月31日，特斯拉舉行了第二次“反向供電”活動。有參與此次活動的用戶表示，其在近3個小時中就賺到了75美元（約合人民幣510元左右）。

此次活動起源于特斯拉“虛擬電廠”項目，特斯拉召集了加州數(shù)千個安裝了公司旗下家用儲能電池Powerwall的用戶，共同組成分布式虛擬發(fā)電廠。當(dāng)加州電網(wǎng)因為某天天氣特別炎熱而需要額外的電力供應(yīng)時，這些用戶可以通過將儲存的電量返回電網(wǎng)，獲得每千瓦時2美元的報酬。

據(jù)報道，第二次“反向供電”活動中，特斯拉Powerwall最大反向放電功率達(dá)到14kW，目前已有超過3500個Powerwall用戶參與其中。

近期，國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心在深圳揭牌，“虛擬電廠”的概念再次走進(jìn)大眾視野。那么普通民眾是否有參與其中賺得零錢的機會呢？

虛擬電廠成色幾何？

虛擬電廠并不是真正意義上的發(fā)電廠，其本質(zhì)上是一種智能電網(wǎng)技術(shù)，可以幫助電網(wǎng)調(diào)節(jié)負(fù)荷，因此可以視為一座沒有發(fā)電機卻擁有發(fā)電功能的電廠。虛擬電廠的核心邏輯是通過信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，將用戶側(cè)各類分散、可調(diào)節(jié)的電源負(fù)荷匯聚起來，對這些電力進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，與外部集控系統(tǒng)、管理平臺配合進(jìn)行協(xié)同控制和優(yōu)化，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和運營策略調(diào)整后，對外進(jìn)行能量輸送，根據(jù)市場需求變化進(jìn)行碳市場和電力市場交易，最終達(dá)到彌合電力供需矛盾、達(dá)到電力系統(tǒng)總體效益最大化的目的。

虛擬電廠這個名稱在國際上以“需求側(cè)響應(yīng)”聞名。隆基綠能集團創(chuàng)始人、總裁李振國過往曾多次提倡發(fā)展“需求側(cè)響應(yīng)”。他認(rèn)為，引進(jìn)“需求側(cè)響應(yīng)”這種市場化機制，會使需求側(cè)貼近供給曲線。以德國舉例，德國電網(wǎng)“光伏+風(fēng)電”在電力供給中占比達(dá)到42%，中國“光伏+風(fēng)電”在電力供給占比則為10%，但德國并沒有大規(guī)模應(yīng)用儲能，主要的手段還是靠需求側(cè)響應(yīng)形成的效果。

廣域虛擬電廠（源側(cè)電網(wǎng)）與傳統(tǒng)電網(wǎng)（負(fù)荷側(cè)電網(wǎng)）疊加構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

電網(wǎng)的靈活調(diào)峰對于保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行來講至關(guān)重要。從能源電力消費側(cè)來看，終端電氣化水平不斷提高將導(dǎo)致季節(jié)和日高峰時段尖端負(fù)荷不斷增長。在電力供應(yīng)緊張時段，虛擬電廠可以降低充電樁、空調(diào)、儲能等設(shè)備的用電功率，在電力供應(yīng)充裕的情況下，再將設(shè)備用起來，幫電網(wǎng)在用電低谷時段多用電、先用電。

從供給側(cè)來看，“十四五”正是我國碳達(dá)峰關(guān)鍵時期，也是深化電力系統(tǒng)改革，構(gòu)建以新能源為主題的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵時期。以風(fēng)能、光能為代表的新能源機組將大規(guī)模接入電網(wǎng)。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2022年上半年，全國可再生能源發(fā)電量達(dá)到1.25萬億千瓦時，相當(dāng)于全國總發(fā)電量的1/3。

而新能源機組發(fā)電存在隨機性和波動性，將對電網(wǎng)的電力電量平衡提出挑戰(zhàn)。常見的風(fēng)電、光電以及水電都容易受到氣候環(huán)境、地理因素影響，導(dǎo)致發(fā)電量出現(xiàn)波動，難以控制。因此，借助虛擬電廠的能源優(yōu)化協(xié)調(diào)管理能力，突破可再生能源的儲能瓶頸具有重大的現(xiàn)實意義。

今年備受限電影響的四川水電裝機量位居全國第一，自1998年起就是水電外供大省，平均每年有超過1300億千瓦時的“川電”被送往上海、浙江、江蘇等地。在今年夏季高溫和降雨量減少等因素的影響下，華電四川今年每天的發(fā)電量只有往年水量充沛時的一半左右。

李振國曾提到，發(fā)展需求側(cè)僅是解決新能源電力消納問題的第一階段，第二階段需要發(fā)展蓄水儲能和電化學(xué)儲能，第三階段則是廣泛應(yīng)用氫能。在三個階段都完成后，我國的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型工作才基本完成。

他所提到的“第一階段”在國內(nèi)外能源結(jié)構(gòu)沖擊之下已被證實了巨大的緊迫性。危與機相生，其中自然潛藏著客觀的商業(yè)價值。在調(diào)峰方面基于國內(nèi)現(xiàn)存能源基本結(jié)構(gòu)推算，國網(wǎng)預(yù)計，如果通過建設(shè)煤電機組來滿足經(jīng)營區(qū)內(nèi)5%的峰值負(fù)荷，需要投資4000億元，而通過虛擬電廠的建設(shè)、運營與激勵，僅需約煤電投資的1/8。

市場對虛擬電廠的前景持有相當(dāng)積極的態(tài)度。根據(jù)預(yù)測，從運營市場空間來看，虛擬電廠的商業(yè)本質(zhì)是通過解決95%以上峰值負(fù)荷的問題創(chuàng)造價值。根據(jù)估算，預(yù)計2025年虛擬電廠的運營市場規(guī)模將達(dá)到968億元，2030年將超過4500億元。

惠利萬眾的能源產(chǎn)業(yè)，在虛擬電廠這種將“電廠”概念泛在化的新業(yè)態(tài)推動下，勢必需要形成一張觸達(dá)更多個體的致密網(wǎng)絡(luò)，如何將這塊蛋糕合理分給潛在參與者，將其變?yōu)椤按箦侊垺保瑖鴥?nèi)外給出了不同的回答。

國內(nèi)外推進(jìn)虛擬電廠的思路有何不同？

從國際上實踐經(jīng)驗來看，特斯拉的虛擬電廠構(gòu)建基礎(chǔ)是2015年推出的家用儲能產(chǎn)品Powerwall，該產(chǎn)品可以視作一個家庭儲能項目，在推出之初就設(shè)想了一個“家用發(fā)電廠”的商業(yè)計劃。

據(jù)官網(wǎng)介紹，Powerwall是可以儲能、檢測斷電情況，并在停電時為住宅供電的電池。Powerwall通過存儲太陽能增強系統(tǒng)用電的獨立性，在利用陽光充電的情況下可以為家電連續(xù)供電數(shù)天。

今年7月，特斯拉在加州邀請了共計2.5萬Powerwall用戶加入虛擬電廠計劃，這些在屋頂上接收太陽光的光伏板和Powerwall，共同組成了一個小型發(fā)電儲電系統(tǒng)。根據(jù)電網(wǎng)的指令，用戶可在電網(wǎng)需要時，減少自身用電量，并將儲存的電量返送回電網(wǎng)。

特斯拉Powerwall（圖源：特斯拉官網(wǎng)）

據(jù)8月17日特斯拉加州的虛擬電廠首次緊急響應(yīng)活動的經(jīng)驗，參與計劃的2342個Powerwall用戶共輸出了16兆瓦左右的電力。在報酬方面，參與此次活動的用戶每向電網(wǎng)輸送1度電，即可獲得2美元的收益。

中國在虛擬電廠方面近期也取得了實質(zhì)性的進(jìn)展。8月26日，國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心在深圳揭牌，該中心要負(fù)責(zé)虛擬電廠管理平臺的建設(shè)和日常運行維護(hù)，建立虛擬電廠日常運行的管理制度，組織開展虛擬電廠用戶注冊、資源接入、調(diào)試管理、接收和執(zhí)行調(diào)度指令、響應(yīng)監(jiān)測、效果評估等工作。據(jù)了解，該管理中心目前已接入分布式儲能、數(shù)據(jù)中心、充電站、地鐵等類型負(fù)荷聚合商14家，接入容量達(dá)87萬千瓦，其裝機容量接近一座大型煤電廠。

國內(nèi)的虛擬電廠會首先與用戶達(dá)成協(xié)議，進(jìn)而推進(jìn)需求響應(yīng)、效果評估等工作。在需求響應(yīng)上，電網(wǎng)處于用電高峰時會對用戶發(fā)出削峰需求響應(yīng)；反之，在電力供應(yīng)充足時，則會鼓勵用戶將設(shè)備應(yīng)用起來，幫助電網(wǎng)在用電低谷階段用電。能源管理調(diào)控方會依據(jù)用戶基本生產(chǎn)負(fù)荷以及可調(diào)節(jié)負(fù)荷決定響應(yīng)容量，并依據(jù)事態(tài)緊急程度，發(fā)出中長期響應(yīng)、日內(nèi)響應(yīng)和快速響應(yīng)三個應(yīng)急程度需求。這其中，越需要用戶快速響應(yīng)的需求，補貼電價越高。

深圳虛擬電廠管理中心（圖源：南網(wǎng)50Hz）

虛擬電廠管理方除了需要根據(jù)規(guī)定程序組織用戶參與需求響應(yīng)、開展效果評估和補償發(fā)放外，還需協(xié)助參與方完成需求響應(yīng)升級改造工程。而用戶與參與企業(yè)則需要配合管理方完成可調(diào)節(jié)負(fù)荷的資源普查，并將管理方要求的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到指定的能源管控平臺上。

不光是企業(yè)，所有具備可調(diào)節(jié)電力能力的用戶均可參與其中，這表示家庭用戶具備相當(dāng)大的挖掘潛能。

深圳虛擬電廠管理中心表示，他們還將加快推動分布式光伏等分布式能源接入虛擬電廠集中管理。預(yù)計到2025年，深圳將建成具備100萬千瓦級可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。

事實上，虛擬電廠最具吸引力的地方就在于能夠參與電力市場和輔助服務(wù)市場運行，為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)，通過其中商業(yè)模式在不影響自身的前提下付出或賺得合理的價值。這種聚沙成塔的負(fù)荷調(diào)節(jié)具備非常大的能量，我國政策端正在采取積極措施推進(jìn)。北京、上海等多地的十四五規(guī)劃中也都點名提到要發(fā)展和建設(shè)虛擬電廠。在推進(jìn)虛擬電廠方面“八仙過海，各顯神通”首先從各地政府開始，未來可以期待通過各方打磨和驗證出來的商業(yè)模式。

我們距離虛擬電廠還有多遠(yuǎn)？

大范圍建成虛擬電廠需要在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和商業(yè)模式兩方面進(jìn)行深度探索。東吳證券研究所認(rèn)為，當(dāng)前我國試點的虛擬電廠多為負(fù)荷類虛擬電廠，分散式電源的上網(wǎng)仍嚴(yán)重不足，本質(zhì)原因在于兩點：一是地方的配電網(wǎng)建設(shè)尚不健全；二是市場化的電力交易機制尚不健全，虛擬電廠的盈利性受到限制。

從技術(shù)層面來說，虛擬電廠涉及主要技術(shù)包括計量技術(shù)、通信技術(shù)、智能調(diào)度決策技術(shù)、信息安全防護(hù)技術(shù)等。以深圳虛擬電廠聚合資源為例，其涉及的可調(diào)節(jié)負(fù)荷主要來自電動汽車充電樁、建筑樓宇、工業(yè)園區(qū)、儲能系統(tǒng)等。

該虛擬電廠管理平臺采用了“互聯(lián)網(wǎng)+5G+智能網(wǎng)關(guān)”的通信技術(shù)，打通了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與聚合商平臺接口，幫助連接電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與用戶側(cè)可調(diào)節(jié)資源的雙向通信，可達(dá)到電網(wǎng)調(diào)度對聚合商平臺實時調(diào)節(jié)指令、在線實時監(jiān)控等技術(shù)要求。

虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)（圖源：科創(chuàng)板日報）

在能源調(diào)度平臺建設(shè)上，深圳目前已建成國內(nèi)首家部署于網(wǎng)級調(diào)度云、可實現(xiàn)網(wǎng)省兩級調(diào)度的網(wǎng)地一體化虛擬電廠運營管理云平臺，累計接入資源容量超過800兆瓦，使其建成南方電網(wǎng)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集密度最高、接入負(fù)荷類型最全、規(guī)模最大、直控資源最多的虛擬電廠示范工程。

虛擬電廠并不“虛”，腳踏實地的技術(shù)攻關(guān)是建成的它的硬性基礎(chǔ)。不僅僅是上述條件，向走在國內(nèi)前列的深圳虛擬電廠管理中心未來想要加速推動分布式光伏、用戶側(cè)儲能、V2G(新能源汽車與電網(wǎng)能量互動)等分布式能源接入虛擬電廠集中管理，也需要在開展分布式能源市場化交易平臺建設(shè)、運營和管理方面開拓新思路，并配合分布式能源交易及消納量的核算、監(jiān)測和認(rèn)證、綠電交易業(yè)務(wù)等相關(guān)服務(wù)的工作。

與國民生活緊密纏繞的能源業(yè)挖掘出了虛擬電廠這片藍(lán)海。根據(jù)估算，虛擬電廠到2025年的投資建設(shè)市場規(guī)模將超過300億元，平均每年投資建設(shè)規(guī)模達(dá)到105至200億元。未來，虛擬電廠將作為一只“看不見的手”發(fā)揮調(diào)峰潛力和市場活力，支撐新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，在多方受惠之下，共同實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

參考資料：

1.《虛擬電廠，風(fēng)口上的新千億賽道？》，深途

2.《投資僅占煤電的1/8，卻能解決缺電限電問題！虛擬電廠到底是啥？》，貝果財經(jīng)

3.《國內(nèi)首家虛擬電廠來了！》，每日經(jīng)濟新聞

4.《電力短缺下虛擬電廠乘勢而起，4500億運營規(guī)模行將爆發(fā)？》，21世紀(jì)經(jīng)濟報道

5.《高溫“催熱”虛擬電廠，千億市場待激活！國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心為何花落深圳？》，華夏時報

6.《揭秘虛擬電廠，它究竟是如何運行的？》，新浪科技

7.《國內(nèi)首家！虛擬電廠管理中心落地…千億市場如何掘金？》，證券時報

8.《千億新風(fēng)口來了！“虛擬電廠”一夜爆火》，電力網(wǎng)

9.《關(guān)于構(gòu)建以光伏發(fā)電加物理儲能為主的廣域虛擬電廠的建議》，肖立業(yè)，潘教峰

10.《“雙碳”目標(biāo)下虛擬電廠參與調(diào)峰產(chǎn)品交易的機制與路徑》，曾鳴，馬嘉欣，許彥斌，任偉理等