虚拟电厂为何又突然火爆,目前虚拟电厂有哪些商业前景和瓶颈?

电工技术一起来分享 2022-08-09

电力新能源能源

3304 字丨阅读本文需 9 分钟

在持续高温和热浪天气下,全球电力能源消耗大幅增长,中国市场的用电负荷快速上升,而欧洲市场则再次陷入电力价格暴涨的能源危机,部分欧盟经济体不得不支付高昂电费,甚至限制使用空调,来避免欧洲电网崩溃。

近期石油能源通胀虽然有所缓解,油价回到俄 乌 冲 突前的水平,但全球的高温天气却加大了电力能源消耗量,资本市场上也掀起了新能源革命,A股和美股市场的虚拟电厂概念板块出现连续上涨行情,虚拟电厂指数涨幅超过70%。

在资本市场中,虚拟电厂已成为最热门的概念之一。据中金公司测算,我国虚拟电厂行业有望在2030年触达1320亿元的理论市场空间。

1、打开智慧能源新世界的钥匙

事实上,虚拟电厂概念横空出世,并非空中楼阁,而是拥有坚实的发展基础。早在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》便提出了“虚拟电厂”相关概念,我们可以把虚拟电厂(Virtual Power Plants,VPP)理解为一种分布式多类型能源资源聚合管理运行模式,通过先进的信息通信技术和监测控制技术,将海量分布式发电、需求侧和储能资源聚合并统一协调控制,从而作为一个特殊电厂参与电力市场和电网辅助服务并获取收益。

在高科技的加持下,虚拟电厂的投入成本仅为火电厂的1/10~1/8,却能有效应对传统电力系统的诸多挑战:一方面可以灵活地削峰填谷,保障电网高效平稳运行;另一方面能够促进新能源消纳,减少“三弃”现象,降低电网投资成本,还可以为企业、居民等参与者带来补贴收入,实现多方共赢。

2、虚拟电厂为何突然火爆?

虚拟电厂突然引爆资本市场不是偶然事件,这背后是传统能源向新能源迭代过程中的一次能源革命。

在煤炭、天然气、石油发电主导的传统能源市场,虽然我们每年的社会总发电量突破8万亿千瓦时,电力供应充足,也有特高压实现跨区域电力运输。

但传统电网系统往往是单向性和固定性,使得电力在供给过程中存在滞后性,无法很好地发挥基础电网作用,也无法适应经济高速发展对于电力需求的高增长和高负荷要求。

传统电网经过了几十年发展,在供电系统方面虽然实现了稳定性,但灵活性却不足,面对终端应用侧电力需求的高峰和低谷的变化,无法很好的调配资源和能源。

错峰限电等措施背后,不止是区域性电力荒问题,也是传统电网生态系统承受的巨大压力问题,无法满足当下清洁能源,储能产业,分布式新能源产业等多元电力网络体系的需求。

从成本和市场化来看,传统电网也还没有实现全国统筹,电力市场也需要完成市场化改革,形成统一电力市场,降本增效,才能更好的匹配当下多元化的能源供给体系,适应现代能源体系发展。

另外,可再生能源供电比例逐步提升,新型的绿色电力网络也出现了,需要一个新型的绿电供应系统,与传统电网融合在一起,实现并网发电,而清洁能源供电的不稳定性问题,使得传统电网与新型绿色电网难以高效融合,减少能源损耗。

传统电网需要数字科技的赋能,虚拟电厂的出现恰恰可以解决传统电网的不足,也能让传统电网和绿色电网高度融合,保障能源多元化供应体系的稳定性,充当现代多元化能源供给系统的平衡工具,给传统电网披上一层数字能源和智慧能源的外衣,打造一个源-网-荷-储一体化的能源产业体系。

虚拟电厂火爆的另外一个原因则是能源碳中和,电力和供热行业占据了总碳排放量的40%,是推动电力低碳化发展的关键行业,而仅仅依靠化石能源为基础的传统电网,根本无法满足节能减排和低碳电力的需求。

而如果从零到一打造一个新型电网系统来匹配新能源体系,完成能源供给侧,配送侧,终端消费侧的净零碳排放目标,无论是成本还是时间周期都太过漫长,而虚拟电厂就可以作为一个平衡手段和调控工具,让传统电力实现低碳化,同时与可再生能源发电体系融合,打造一个多远融合的清洁电力供应系统。

虚拟电厂提供了一个碳中和模式的能源管理方案,可以把清洁煤电供应系统,氢能供应系统,可再生能源供应系统,新型储能系统,甚至包括新能源汽车工业的终端能源消费侧实现统一协调,优化整体的能源供需网络,实现工业和民生用电的均衡,降低能源损耗,推动电力行业全面的碳中和。

3、在新能源革命和碳中和背景下,虚拟电厂有哪些商业前景和瓶颈?

1)目前虚拟电厂的商业模式

资料显示,目前虚拟电厂的商业模式主要有两种:电力交易虚拟和辅助服务市场,目前以电力交易等模式为主。

一是电力交易虚拟,电厂可以作为售电企业与用户直接交易,或从火电厂购买发电权。二是辅助服务市场,虚拟电厂通过负荷低谷时减少出力(增加负荷)或在负荷高峰时增加出力(削减负荷)来参与调峰服务交易,以及类似参与调频等服务市场。

考虑到国内虚拟电厂交易运行规则等方面尚未构建统一标准,商业模式仍有探索空间。根据彭博新能源财经(BNEF)对全球93家虚拟电厂企业的调研结果,截至目前虚拟电厂企业商业模式不清晰,实现盈利尚存较大难度。

“虚拟电厂行业资源整合能力门槛较高,强大的资源聚合能力会成为虚拟电厂运营商的核心竞争力。”中金公司指出,当前我国虚拟电厂主要通过需求侧响应、辅助服务补贴获取收益,而虚拟电厂聚合商基于辅助服务收入进行分成盈利。体量较小的分布式电源、负荷以及储能具有较高的不确定性,单独参与市场议价能力差,但聚合后可实现与大电网优势互补,在赚取收益的同时保障电网稳定运行,运营商可获得可观收益。

2)虚拟电厂在电力交易和服务市场两个领域有发展空间

目前来看,虚拟电厂在电力交易和服务市场两个领域有发展空间,在电力交易方面,目前发电企业和电厂可以出售电力与用户和企业交易,比如绿电购买,抵消超额碳排放也是电力交易一部分,还有一种就是从煤电厂购买发电权等,参与用能权交易等。

但电力交易需要一个统一的电力市场来实现,缩小区域电力市场成本差异,让新能源和旧能源能够在市场灵活交易,形成优势互补,保障电力网络稳定运作,同时为电厂和企业用户等创造额外的绿色电力收益。

虚拟电厂其实就是电力的市场化发展,完善居民用电和工业用电机制,进行差异化能源管,而在这个过程中,如何平衡各方的利益是关键。

虚拟电厂的辅助服务市场,其实就是发挥虚拟电厂聚合能力,能源资源优化配置模式,调整电力供需节奏,虚拟电厂的整合商在辅助服务基础上,获得绿色回报,,同时保障电网稳定运行。

而围绕源-网-荷-储的电网一体化发展体系,虚拟电厂也演变出了四种辅助服务模式,也是四种商业模式,可以根据不同经济体的电网需求,选择不同的侧重模式。

这四种基于虚拟电厂的主导商业模式分别是电力零售商模式,电力营销商模式,独立聚合商模式,储能供应商模式。

根据研究机构测算,2030年国内市场的虚拟电厂投资规模将突破千亿,这也是新能源经济的蓝海市场,也是双碳经济带来的碳商机,而未来虚拟电厂要实现突破发展,还需要让电力市场化发展,并且构建统一的电力市场,打破传统电网的供需模式。

如果把虚拟电厂比做一个智能可控的电源或者电池设备,让个人和家庭,中小企业都能参与进来,不仅可以放大虚拟电网价值,提供备用电源需求,还能带来一些额外的电力收益。

4、虚拟电厂的能源革命,中国与欧美,谁是最后赢家

虚拟电厂目前在中国市场属于初步发展阶段,电力变成一种商品是虚拟电厂产业高速发展的基础。

今年南方区域的电力市场化运行已经开始启动,覆盖了广东、海南、云南等五大区域,一共有100多家电厂参与电力交易市场化的试点工作,成交27亿千瓦时。,打破了传统电网的物理地域限制,为虚拟电厂的规模化发展提供了条件。

未来中国市场需要投资1000多亿,才能满足2030年全社会用电量突破10万亿千瓦时,最大负荷接近18亿千瓦时的电力调节需求

而在欧美发达经济体,虚拟电厂发展已经超过20年了,有成熟的商业机制和商业模式,而特斯拉与美国电力公司推出虚拟电厂的试点计划,直接引发了资本市场的高度关注,中国市场的虚拟电厂蓝海市场也因此打开。

在虚拟电厂的四种商业模式和产业赛道中,中国处于初期发展阶段,主要集中在需求侧响应的虚拟电厂模式;欧洲市场比如德国集中发展的是聚合分布式能源为主的虚拟电厂产业模式;而美国则选择的是可控负荷为主的虚拟电厂模式;日本则是针对储能侧和分布式能源为主的虚拟电厂

虚拟电厂这个千亿蓝海市场,把电力市场的“源网荷储“体系,加上电力销售和服务体系,全部串联起来,让电力能源行业多层垂直的繁重模式走向少层扁平发展模式,把整个能源产业链都打通了,提升了能源利用效率,也带动了电力能源行业完成低碳绿色转型升级。

中国已经打造了全球规模最大的清洁煤电产业和清洁能源产业体系,并且在能源终端应用领域,推动新能源汽车产业发展,重塑传统燃油汽车工业体系。

而虚拟电厂与新能源汽车产业链的融合,也将给新能源汽车产业发展带来更多的可能性,打造一个移动的数字能源和智能科技平台。

未来中国的虚拟电厂市场规模也将超越欧美日韩,构建一个庞大的现代能源一体化产业链,获得全球能源经济的话语权。

主要来源:财商路人蚁,北极星电力网,钛媒体

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