電力調(diào)峰需求極速增長(zhǎng)、峰谷價(jià)差不斷拉大的當(dāng)下,以火電1/8左右投入成本實(shí)現(xiàn)火電調(diào)峰能力的虛擬電廠,拉開(kāi)商用化序幕。
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什么是虛擬電廠?
(資料圖片)
虛擬電廠是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、微網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)等分布式能源資源的聚合和協(xié)調(diào)協(xié)同優(yōu)化,以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠具有與電廠類(lèi)似的功能,但沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的廠房,故稱(chēng)“虛擬電廠”。
它既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電或控制可調(diào)負(fù)荷調(diào)峰;又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納,配合系統(tǒng)填谷;既能快速響應(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(lèi)電力市場(chǎng)獲得經(jīng)濟(jì)收益。
資料來(lái)源:國(guó)網(wǎng)上海經(jīng)研院
按照實(shí)際的組成,可將虛擬電廠劃分為電源型、負(fù)荷型、儲(chǔ)能型、混合型四類(lèi)。1)電源型虛擬電廠:具有能量出售的能力,可以參與能量市場(chǎng),并視實(shí)際情形參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。2)負(fù)荷型虛擬電廠:具有功率調(diào)節(jié)能力,可以參與輔助服務(wù)市場(chǎng),能量出售屬性不足。3)儲(chǔ)能型虛擬電廠:可參與輔助服務(wù)市場(chǎng),部分時(shí)段也可以通過(guò)放電來(lái)出售電能。4)混合型虛擬電廠:全能型角色。
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為何此時(shí)推進(jìn)虛擬電廠?
電力供需兩端的結(jié)構(gòu)變化,使得當(dāng)下電力系統(tǒng)調(diào)峰能力備受挑戰(zhàn)。
首先在供給端,由于順應(yīng)雙碳政策,近些年我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中新能源占比不斷提升,風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)容量占比由2013年的7%提升至2022年的30%。發(fā)電量方面,據(jù)國(guó)家能源局,2022年全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電量創(chuàng)新高,首次突破1萬(wàn)億千瓦時(shí),達(dá)1.19萬(wàn)億千瓦時(shí),占總用電量的13.8%,已接近全國(guó)城鄉(xiāng)居民生活用電量。風(fēng)光發(fā)電隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn),以及分布式新能源系統(tǒng)數(shù)量的增長(zhǎng),均對(duì)電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力提出更高要求。
而在需求側(cè),“十三五”以來(lái),我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整,第三產(chǎn)業(yè)及城鄉(xiāng)居民用電量占比不斷提升,已由2016年的27%提升至2022年的33%。與第二產(chǎn)業(yè)相比,第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電日負(fù)荷曲線的日負(fù)荷率更低、峰谷差更大。故隨著用電結(jié)構(gòu)調(diào)整,我國(guó)用電側(cè)日內(nèi)負(fù)荷的最高值與峰谷差都在不斷增大,電力系統(tǒng)調(diào)峰能力迎來(lái)挑戰(zhàn)。
來(lái)源:國(guó)家能源局、清能互聯(lián)
新型電力系統(tǒng)中,由于風(fēng)電光伏的發(fā)電高峰與用戶(hù)用電高峰不匹配,新能源發(fā)電容易對(duì)電網(wǎng)造成巨大的沖擊,2022年我國(guó)有15個(gè)省份都存在電力缺口。從2022年各省份發(fā)電量和用電量的差額來(lái)看,全國(guó)有15個(gè)省份存在電力缺口,其中主要以廣東、浙江、江蘇、山東、河北為主。發(fā)電量盈余的地區(qū)主要是內(nèi)蒙古、云南、山西、四川、新疆等地區(qū)。
因此,電力調(diào)峰成為當(dāng)下的焦點(diǎn),成本大幅低于火電廠的虛擬電廠或成最優(yōu)解。
2023年全國(guó)電力供需依舊呈現(xiàn)緊平衡態(tài)勢(shì),電力峰谷差矛盾日益突出。峰谷差問(wèn)題可以依靠多種手段緩解,但總體來(lái)看,隨著虛擬電廠技術(shù)日漸成熟,其將成為削峰填谷投資成本最低的手段。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)測(cè)算,通過(guò)火電廠實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷,滿(mǎn)足其經(jīng)營(yíng)區(qū)5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億,而通過(guò)虛擬電廠,在建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、激勵(lì)等環(huán)節(jié)投資僅需500~600億元。
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推進(jìn)進(jìn)度如何?
政策不斷催化、經(jīng)濟(jì)性逐漸顯現(xiàn),虛擬電廠或迎來(lái)商業(yè)化元年。
首先,虛擬電廠有關(guān)政策進(jìn)入密集發(fā)布期,加速行業(yè)發(fā)展。2021年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中提出,引導(dǎo)虛擬電廠參與新型電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)。2022年1月,發(fā)改委、能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》指出要“開(kāi)展各類(lèi)資源聚合的虛擬電廠示范。”
此后各地虛擬電廠政策催化顯著加速。2022年6月,山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理實(shí)施方案》,為國(guó)內(nèi)首份省級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理文件,引導(dǎo)虛擬電廠規(guī)范入市。隨后,深圳、山東、上海、天津、湖南等地均出臺(tái)相關(guān)政策,加速推進(jìn)虛擬電廠的建設(shè)進(jìn)程。
2023年5月,發(fā)改委發(fā)布《電力需求側(cè)管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》、《電力負(fù)荷管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》,提出到2025年,各省需求響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%-5%,其中年度最大用電負(fù)荷峰谷差率超過(guò)40%的省份達(dá)到5%或以上,其中“5%或以上”為首次提及。
當(dāng)前,深圳建成了國(guó)內(nèi)首家網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷側(cè)可調(diào)節(jié)資源實(shí)時(shí)可觀、可測(cè)、可控、可調(diào),實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源規(guī)模化接入、有序充電、輔助調(diào)頻、削峰填谷等,打造“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)”新模式。
2022年8月虛擬電廠正式掛牌,2022年12月22日供電局正式成立虛擬電廠管理中心成立實(shí)體機(jī)構(gòu),掛靠在電力調(diào)度控制中心下獨(dú)立運(yùn)作。40多家虛擬電廠參與方均接入深圳管理中心。
來(lái)源:深圳供電局
并且,2023年工商業(yè)儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性或?qū)@著提升,進(jìn)一步加速行業(yè)發(fā)展。
首先在收益端,機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)峰谷電價(jià)差距將進(jìn)一步拉大,分時(shí)電價(jià)機(jī)制也將得到完善,這可能為工商業(yè)儲(chǔ)能提供更大的經(jīng)濟(jì)收益。2022年7月至2023年7月,我國(guó)峰谷價(jià)差超過(guò)0.7元/kWh的省份從16個(gè)增加至19個(gè)。價(jià)差變化上,共有20個(gè)地區(qū)的峰谷價(jià)差增大,如江西省從0.3934/kWh提升至0.8225/kWh,山東省從0.7036/kWh提升至0.8102/kWh。
成本端方面,由于碳酸鋰等原材料價(jià)格的大幅下降以及制造業(yè)成本的持續(xù)下降,預(yù)計(jì)工商業(yè)儲(chǔ)能的投資成本將大幅降低。此外,其他成本方面也仍然具有降低的空間。
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市場(chǎng)多大?
當(dāng)前虛擬電廠仍處于0到1的階段,2030年市場(chǎng)空間有望達(dá)千億。
短期只考慮輔助服務(wù)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)。據(jù)中電聯(lián),預(yù)計(jì)2025年我國(guó)最高用電負(fù)荷為16.3億千瓦,在假設(shè)前提條件下,參考2021年廣東市場(chǎng)化需求響應(yīng)運(yùn)行中虛擬電廠作為聚合商收益分成比例為24%,華泰研究認(rèn)為短期各地為鼓勵(lì)虛擬電廠發(fā)展,分成比例將略有提升,取30%;基于此,測(cè)算得到2025年國(guó)內(nèi)虛擬電廠市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)102億元。
參考國(guó)內(nèi)目前電力系統(tǒng)市場(chǎng)化進(jìn)度,當(dāng)前虛擬電廠的盈利來(lái)源主要為需求側(cè)響應(yīng)等輔助服務(wù)市場(chǎng)或政府補(bǔ)貼;隨著現(xiàn)貨市場(chǎng)在全國(guó)各地逐步推廣、新能源加速參與現(xiàn)貨交易,若2030年前后電能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量市場(chǎng)能夠形成,虛擬電廠盈利模式空間將會(huì)打開(kāi)。電能量(現(xiàn)貨交易)市場(chǎng)規(guī)?;蚩蛇_(dá)939億元。輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)?;蚩蛇_(dá)770億元。
國(guó)金證券同樣認(rèn)為,在虛擬電廠建設(shè)投資方面,據(jù)中電聯(lián)預(yù)計(jì),2025年我國(guó)全社會(huì)用電量將達(dá)9.5萬(wàn)億千瓦時(shí),而最大負(fù)荷將達(dá)到16億千瓦,按5%可調(diào)節(jié)能力、投資成本1000元/千瓦計(jì)算,預(yù)計(jì)到2025年,虛擬電廠投資規(guī)模有望達(dá)到800億元。
虛擬電廠運(yùn)營(yíng)方面,參考目前峰值負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)水平,預(yù)計(jì)2025峰值負(fù)荷將達(dá)到50小時(shí),對(duì)應(yīng)2025年電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)電量40億千瓦時(shí)。目前我國(guó)虛擬電廠處于發(fā)展初期,度電補(bǔ)償較高以刺激時(shí)長(zhǎng),參考《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》0-5元/千瓦時(shí)的削峰響應(yīng)補(bǔ)貼,預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)后,補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為2.5元/千瓦時(shí)。假設(shè)分成比例為50%,則預(yù)計(jì)2025年虛擬電廠運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50億元。
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相關(guān)企業(yè)又有哪些?
虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈包括上游資源側(cè)、中游負(fù)荷聚合商和下游客戶(hù)。
1、上游資源側(cè):“正/負(fù)”資源與儲(chǔ)能電站?!罢?負(fù)”資源中“正”指發(fā)電側(cè),含分布式光伏、小型水電站與少數(shù)集中式發(fā)電廠;“負(fù)”指用電側(cè),含居民、工業(yè)、充電樁、換電站與商業(yè)和建筑物等。
2、中游負(fù)荷聚合商:通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)評(píng)估用戶(hù)的需求響應(yīng)潛力,整合分散的需求響應(yīng)資源來(lái)參與電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)??蔀榭蛻?hù)提供需求側(cè)響應(yīng)、參與電力市場(chǎng)進(jìn)行價(jià)差套利與降低偏差考核費(fèi)用三項(xiàng)服務(wù)。
下游客戶(hù):主要含電網(wǎng)調(diào)度、用電用戶(hù)、售電公司與新能源電站四類(lèi)客戶(hù)。
虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D資料來(lái)源:華泰研究
隨虛擬電廠行業(yè)發(fā)展加速,各領(lǐng)域企業(yè)布局加速。虛擬電廠行業(yè)主要涉及三類(lèi)企業(yè):
1、電網(wǎng)系企業(yè),主要依托電網(wǎng)系統(tǒng)建立自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),如國(guó)電南瑞、國(guó)網(wǎng)信通等;
2、電力信息化企業(yè),在智能計(jì)量、發(fā)電功率預(yù)測(cè)、提供解決方案等方面具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),如東方電子、恒實(shí)科技、蘇文電能、國(guó)能日新、朗新科技、遠(yuǎn)光軟件、安科瑞等;
3、具備豐富分布式資源的新能源企業(yè),如晶科科技、南網(wǎng)能源、芯能科技等。
其中晶科科技、南網(wǎng)能源得益于分布式資源豐富,未來(lái)有望成為虛擬電廠聚合商。2022年11月,晶科科技旗下的綜合能源服務(wù)商晶科慧能以負(fù)荷聚合商身份組織晶科10MW/20MWh用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目全程參與虛擬電廠72小時(shí)試運(yùn)行,驗(yàn)證了該儲(chǔ)能項(xiàng)目除了兩充兩放的基本盈利模式外,還可參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲得收益。而受益電價(jià)改革,背靠南方電網(wǎng)的南網(wǎng)能源2022年底工商業(yè)裝機(jī)達(dá)1360MV,2017~2022年復(fù)合增速為26.5%。
國(guó)能日新則是以發(fā)電功率預(yù)測(cè)產(chǎn)品為基,衍生出并網(wǎng)智能控制系統(tǒng)、電網(wǎng)新能源管理系統(tǒng),近兩年以電力交易、儲(chǔ)能EMS、虛擬電廠相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品為延伸,實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)覆蓋。目前公司已設(shè)立控股子公司國(guó)能日新智慧能源(江蘇)有限公司重點(diǎn)拓展虛擬電廠運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。
國(guó)網(wǎng)信通在虛擬電廠的用戶(hù)用能數(shù)據(jù)分析、電力資源協(xié)調(diào)分配等方面有技術(shù)積累,參與了虛擬電廠相關(guān)示范工程建設(shè),打造覆蓋源網(wǎng)荷儲(chǔ)充一體化運(yùn)行虛擬電廠運(yùn)營(yíng)平臺(tái),平臺(tái)已接入華北輔助服務(wù)市場(chǎng)、天津虛擬電廠、上海虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)面向企業(yè)園區(qū)、商業(yè)樓宇用戶(hù)的區(qū)域能源資源的優(yōu)化配置。
東方電子虛擬電廠業(yè)務(wù)涵蓋負(fù)荷聚合商級(jí)、園區(qū)級(jí)和城市級(jí)虛擬電廠,提前多年布局,目前已有成熟應(yīng)用。2022年4月,上線的“粵能投”虛擬電廠管理平臺(tái)是公司服務(wù)負(fù)荷聚合商虛擬電廠的成功案例。
特銳德已經(jīng)建成虛擬電廠平臺(tái),實(shí)現(xiàn)與16個(gè)網(wǎng)、省、地級(jí)電力調(diào)控中心或需求側(cè)管理中心的對(duì)接,2022年9月份,公司作為首批14家聚合商之一接入了國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心—深圳虛擬電廠管理中心,公司具備虛擬電廠條件的可調(diào)度的資源容量約為200萬(wàn)KW,報(bào)告期內(nèi)參與調(diào)度的容量超過(guò)40萬(wàn)KW,參與調(diào)度電量超過(guò)7000萬(wàn)度。
這些企業(yè)有望在虛擬電廠加速發(fā)展中,迎來(lái)一波市場(chǎng)機(jī)遇。
本文源自:全景網(wǎng)
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