虚拟电厂概念热度不减,千亿市场下,有哪些商业模式待变现?

电工技术一起来分享 2022-07-22

电力新能源汽车新能源

3657 字丨阅读本文需 9 分钟

烈日炙烤下,虚拟电厂概念热度不减。

连日来的高温天气令我国电网压力陡增,部分地区电力供需失衡,受此影响,虚拟电厂备受关注。叠加近期特斯拉联合PG&E推出一项新的VPP试点计划,彻底引爆虚拟电厂概念。

截至7月20日收盘,Wind虚拟电厂指数涨至6984.99点,自4月底阶段低位以来,涨幅已近70%。此外,金智科技、国网信通、恒实科技等多只概念股累计涨幅超60%,甚至翻倍。

业内人士指出,在碳中和背景下,虚拟电厂已成为电力供需平衡调整的重要手段。考虑到中国目前仍处于虚拟电厂起步阶段,大规模应用除了进一步完善市场机制外,还需要政策层面的协同发力。

什么是虚拟电厂?

虚拟电厂是将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多 种可控资源聚合起来,实现自主协调优化控制,参与电力系统运行和电力市场交易的智 慧能源系统。它既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰,又可作为“负电 厂”加大负荷消纳,配合填谷。虚拟电厂的发展是以可控负荷、储能、分布式电源三类 可控资源的发展为前提。

可调负荷:可调负荷的重点领域包括工业、建筑和交通等。工业负荷的调节潜力主 要来自于非生产性负荷和辅助性负荷,不同工业行业间存在较大差异;商业和公共 建筑可调负荷主要为楼宇空调、照明、动力负荷,约占整个楼宇负荷的 25%,居 民建筑可调负荷因分布散、容量小从而聚合难度较大;交通可调负荷主要增量为电 动交通。据测算,远期国网经营区可调负荷理论潜力可达 9000 万 kW,未来 3~5 年,通过加强技术研发、完善补贴政策和交易机制,可力争实现 4000~5000 万kW, 约占最大负荷 5%。

分布式电源:在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组以满足特定用户的 需要,或支持现存配电网经济运行,包括小型燃机、光伏、风电、水电、生物质等 或其发电组合。

储能:储能设备主要包括机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能四类。

虚拟电厂作为智能电网的一种运行方式,促成了各自独立的发电厂、负荷、储能系统之 间的灵活合作。虚拟电厂技术并不改变这些实体与电网的硬连接,而是通过网络对这些 实体进行整合、协调、优化,最终实现发电、用电资源的合理、优化、高效利用。换而 言之,发电、用电不受电网运行调度中心的直接调度,而是通过虚拟电厂的控制中心参 与到电网的运行和调度中。目前在我国,受限于分布式能源与储能的发展水平,虚拟电 厂主要偏向用户负荷端调控,基于激励的需求侧进行电力资源调峰填谷。

起源于欧洲,欧美模式各有侧重

入夏以来,四川、上海、浙江、江苏、河南、河北等多地最高气温超过40℃,导致各地电量持续飙升。

据央视财经报道,2022年6月以来,国家电网公司经营区域内,河南、河北、甘肃、宁夏等4个省级电网用电负荷创历史新高,国家电网经营区域最大用电负荷超过8.44亿千瓦。

在此形势之下,“虚拟电厂”概念大火,成为二级市场上的“热搜”概念股。

虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)是一种新型电源协调管理系统,它通过运用IOT、云服务、AI等信息技术和软件系统,实现分布式电源、储能、可控负荷、电动汽车等多种分布式资源聚合和协同优化。

虚拟电厂并不存在类似传统电厂的实体形式,而是作为一个特殊的电厂参与电力市场和电网运行。它既可以作为“正电厂”向系统供电,也可以作为“负电厂”消纳系统的电力。

安永大中华区战略与交易咨询服务合伙人萧富升对钛媒体App表示,虚拟电厂是实现智能配电网的重要技术之一,其核心价值在于通过协调分散在电网中的电源、负荷、储能等电力资源来提升电力系统的利用效率,降低成本,提高系统安全性。

尽管技术较为先进,但“虚拟电厂”这个概念却并不新鲜。

1997年,Shimon Awerbuch博士在其著作《虚拟公共设施:新兴产业的描述、技术及竞争力》中,首次提出虚拟电厂概念。此后,欧洲、北美、澳洲多国建设了虚拟电厂示范工程。包括德国卡塞尔大学太阳能供应技术研究所的试点项目、欧盟虚拟燃料电池电厂项目、欧盟FENIX项目等,2022年特斯拉也在美国德州进行虚拟电厂方面的尝试。

事实上,欧洲是虚拟电厂的发源地。2000年,德国、荷兰和西班牙等5个国家的11家公司共同推出全球首个虚拟电厂项目VFCPP。它以中央控制系统通信为核心,由31个分散、独立的居民燃料电池热电联产(CHP)系统组成。

伴随着丹麦等多国跟进,欧洲模式的虚拟电厂后来接入了电动汽车充电站平台、氧化还原电池、锂电池、光伏电站、风电场、小型水电站。目前,它已进入商业化阶段。

与欧洲模式重在聚合发电资源不同,美国模式则侧重聚合用电侧资源。

7月8日,新能源汽车巨头特斯拉宣布与太平洋燃气与电力公司(PG&E)推出虚拟电厂(VPP)试点项目。该消息引发市场对虚拟电厂的高度关注。

据悉,特斯拉已经邀请约25,000名拥有Powerwalls的PG&E客户加入虚拟电厂,并帮助共同形成这个非常大的分布式电池。参与该计划的客户,每增加一千瓦时的电力,他们的Powerwall就能获得2美元的收入。客户能够通过特斯拉应用程序设置他们的备用电源需求,以便在发生停电时有足够的电力消耗。新客户也可以通过他们的特斯拉手机应用程序注册VPP计划。目前,已有超过1500名客户正式参与该计划。

“就技术角度而言,实际建设虚拟电厂的难度现在还比较大。”萧富升指出,整个行业范围内暂时还没有形成一套纲领性、全局性的标准体系,各种聚合商的通信协议不统一,导致数据交互的壁垒较高。

国内正在起步,2030年市场空间或至千亿

据国家电网测算,通过火电厂实现电力系统削峰填谷,满足5%的峰值负荷需要投资4000亿;而通过虚拟电厂,在建设、运营、激励等环节投资仅需500-600亿元。

业内人士指出,通过虚拟电厂来进行电力调峰,能有效减少传统的火力发电厂调峰,从而推动电力行业碳达峰碳中和目标的落地。

自2015年起,河北、江苏、浙江、广东、上海等多个省份陆续开展虚拟电厂试点工作,至今已经取得了显著的效果。

2019年12月11日,国内首个虚拟电厂——国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投入运行。该示范工程一期实时接入与控制蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等11类19家泛在可调资源,容量约160WM,涵盖张家口、秦皇岛、廊坊三个地市。

2022年,5月20日,国电投深圳能源发展有限公司的虚拟电厂平台,成功完成参与电力现货市场的功能试验。此次试验平均度点收益为0.274元,成为国内首个虚拟电厂参与电力现货市场盈利的案例。

不过与海外相比,国内虚拟电厂产业起步较晚,仍处于初级阶段。

华西证券研究报告指出,虚拟电厂的发展分为邀约型、市场型和自由调度型三个阶段,目前我国虚拟电厂处于邀约型向市场型发展的阶段,主要通过政府机构或电力调度机构发出邀约信号,由负荷聚合商、虚拟电厂组织资源进行削峰、填谷等需求响应。

“虚拟电厂要实现大范围应用,除了要进一步完善市场机制,以充分保障市场参与者的主体地位和收益、激发市场活力外,政策层面的扶持也需要协同发力。”萧富升告诉钛媒体App,随着电力体制改革不断发力,以及各省份需求响应补贴政策的相继出台,虚拟电厂商业化的潜力将不断释放。

钛媒体App注意到,近期多个南方用电大省对虚拟电厂布局提速。

上海市6月印发《上海市数字经济发展“十四五”规划》,其中提到发展“虚拟电厂”新业态;6月13日,深圳市发改委发布了《深圳市虚拟电厂落地工作方案(2022-2025年)》;6月30日,国网浙江综合能源公司智慧虚拟电厂平台上线。

根据国务院《2030年前碳达峰行动方案》相关要求,将提供辅助服务主体范围由发电厂扩大到包括新型储能、自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、聚合商、虚拟电厂等主体,促进挖掘供需两侧的灵活调节能力,加快构建新型电力系统。

中金公司指出,伴随VPP的渗透以及多元盈利途径的探索,预计我国虚拟电厂2030年有望触达1320亿元潜在市场空间。

多家上市公司布局

相关业务仍处于起步阶段

在资本市场,虚拟电厂概念股也受到追捧。

从5月开始,虚拟电厂板块持续上涨,5月累计上涨23%,6月再次上涨13%。截至7月15日收盘,7月已上涨29%。

红星资本局注意到,有多家上市公司明确表示已布局虚拟电厂,相关公司集中在中游系统平台环节。

在投资者互动平台,金智科技(002090.SZ)表示,公司虚拟电厂业务包括源网荷储能源聚合调控平台、分布式光伏系统建设及运维、区域分布式光伏集中管控系统、电化学储能相关设备的制造及系统集成、电力辅助服务等,目前正在积极推广应用。

国网信通(600131.SH)表示,公司虚拟电厂业务主要是面向电网企业提供虚拟电厂可控负荷平台的建设运营服务,在用户用能数据分析、电力资源协调分配等方面有相关算法技术。公司正在稳步推进虚拟电厂业务,目前公司在该业务领域尚处于开拓期,相关业务收入占公司营业收入的比例较小。

国网信通年报显示,公司虚拟电厂业务属电力数字化服务,2021年,公司电力数字化服务板块实现营业收入15.20亿元,占全年主营业务收入的20.41%,同比增加11.71%。

恒实科技(300513.SZ)也表示,公司的虚拟电厂业务已产生收入。

恒实科技董秘办工作人员告诉红星资本局,公司从2019年开始就已经有虚拟电厂的项目落地,目前湖南、湖北等地也在陆续开展虚拟电厂业务。公司看好虚拟电厂前景,会将其作为主要发展方向,未来公司希望以能源聚合商的身份参与到行业中。

万里扬(002434.SZ)则在互动问答中称,公司控股子公司万里扬能源公司自2021年开始开展虚拟电厂相关业务。

但万里扬董秘办工作人员告诉红星资本局,目前公司只是在电力市场交易中涉及一点虚拟电厂业务,虽然有收入,但主要业务并没有放在虚拟电厂上。未来,公司会根据市场的需求,将虚拟电厂作为一个发展方向。

万里扬董秘办还表示,国内整个虚拟电厂行业仍不成熟,现在大家开始逐步开展相关业务,市场还在逐步完善。

对于虚拟电厂行业的发展现状,恒实科技方面也表示,虚拟电厂受新能源发展的影响,也与国家电网、南方电网等电力系统的推进有关。目前还不是一个普遍存在的业务,行业属于发展前期。

来源:钛媒体,未来智库,红星新闻

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