电力调节最优解?“虚拟电厂”这个概念逐渐有了“用武之地”

追风逐电 2023-07-10
3122 字丨阅读本文需 8 分钟

随着夏季逐渐临近,全国马上要迎来一轮用电高峰,还记得前几年在用电量最多时候,很多省市都会选择限电或停电,一定程度上影响了企业开工率。

但如今,电网正在寻找新的方法和模式来解决这个“老大难”问题,那就是虚拟电厂。

虚拟电厂其实在去年就有被提过,但当时更多是在概念层面,现在大背景发生了一些变化,让这个概念逐渐有了“用武之地”。

一、抢跑虚拟电厂

仅仅是虚拟电厂赛道,近期就突然涌入了不少知名公司。

国电南自也是近期积极拥抱虚拟电厂的上市公司。有消息称,国电南自牵头开展的“电力市场化环境下虚拟电厂关键技术研究与应用”项目,目前已经完成了系统开发集成和测试验证工作,并顺利通过了国家输配电安全控制设备质量检验检测中心的第三方检测。

5月26日,国自南电在投资者互动平台表示,公司近年来加大对虚拟电厂相关技术和产品研发的投入,组建研发团队开展电力市场环境下的虚拟电厂关键技术的研究攻关和虚拟电厂系统平台的研制,构建形成了完整的虚拟电厂整体解决方案,正在开展相关虚拟电厂试点工程的实施和系统试运行工作。

不出一月,国自南电在投资者互动平台再次回应称,公司自主研发的虚拟电厂管控平台参与相关虚拟电厂建设,在夏季用电高峰,通过有效发现可调资源,精准控制和灵活调节可调负荷,有助于夏季用电高峰等极端情况下电力电量平衡。

上市公司炬华科技则表示,公司智能电能表、采集终端等产品可以应用于虚拟电厂的计量、采集通讯和监控等,虚拟电厂的推广应用将对公司产生积极影响。

天合光能早前宣布,公司的在研项目“虚拟电厂参与电力市场交易平台开发”预计总投资规模为500万元。去年已完成对虚拟电厂VPP核心关键技术的整合,在光储充一体化建模、多时间尺度协同控制、功率/负荷预测、调频/调峰等服务模块,完成了原型设计与初代软件版本的发布,正在探索虚拟电厂的聚集方式以及参与电力现货交易的技术环节。

恒实科技则运营AI技术开展了电力负荷预算、小水电增发模型、光伏出力预测等实践,取得了良好的经济效益,AI技术让虚拟电厂更智能、更高效。

此外,充电企业特来电以“充电网、微电网、储能网”为载体构建的虚拟电厂平台也早已发布,其通过聚合电动汽车有序充电、光伏微网、移动储能、梯次储能等资源,实现调频调峰、需求侧响应、聚合售电、绿电消纳和碳交易等功能。

二、电网、用户和政策

聊虚拟电厂,前提是要明确,无论是定价机制,还是迎峰度夏(听上去很专业,其实就是刚才说的迎接夏天带来的电力负荷高峰),都能看到明确的调配需求。

一方面,过去电价管得比较紧,现在电价梯度越来越细,同时允许价格浮动,就会出现不同时段的价格差异,需要有系统来做平衡。另一方面,今年缺电的概率依然比较大,包括前几天中电联也公开表示仍然有电力短缺的情况。于是,市场上缺少的这部分电,就需要有外界力量来干预,通过资源的合理分配来满足负荷需求。

接下来具体展开,主要是围绕电网、用户和政策三个维度。

第一是电网维度。

从国家电网给的电源装机总量及结构来看,到2025年清洁能源的装机要占到一半以上,并且往后每年比例会不断提升。在这个背景下,电网系统就可能会面临3大难题。

其一,不像火电和水电能够人为调节,风光有点“靠天吃饭”,大部分都集中在西部地区,但用电需求大部分却集中在东部地区,就形成了错配。这个现象随着绿电占比不断提升,只会越来越严重,需要通过特高压去提高电力的输送能力。

其二,风光和传统能源相比,反调峰特征更为明显,基本上到晚上用电高峰期时,风光都是产电的低谷期。同样,随着发电规模不断扩大,调峰需求会越来越频繁。

其三,除了集中式风电和光伏占比不断提升,分布式能源装机数量也在悄悄增长,分布式特点就是分散,并且供需两端都没有能遵循的规律。

大家平时会看到新能源车充电桩,这就是最典型的分布式用电需求,如果这些电力都接到电网,那么在稳定性、安全性、用电质量等各方面都会遇到问题。

面临这些难题,电网侧必须要有所动作。如果现在去做电网自身的升级改造,既需要很长时间、又需要较高成本,很不划算,于是从供需两端入手是最好的选择。

供给端主要就是增配储能,或者疏通电力交易机制;需求端主要是通过价格调节去引导有序用电,以及响应方式不断朝着智能化去发展。

第二是用户维度。

现在电气化率提升已经是必然趋势,一方面全社会用电量持续增长,另一方面是终端能源里电能占比提升,到2023年要达到30%-35%。

在电力用户端,工商业用户仍是占大头,她们在电力化率提升的过程中也遇到了不少挑战。

第一个挑战是企业用电量不断增长,每年复合增速都有6%以上,但电网改造没有这么快,就可能会出现崩溃的情况,从而采取强制保护措施。就像开篇所说,这几年在夏季或冬季的用电高峰期,各省市发生过多次限电政策。

但对于企业而言,限电就意味着要限产停产,生产效益会大大降低。尤其是一些化工冶炼企业,一旦停工停产,复产时候所有流程就需要再走一遍,成本非常高。

第二个挑战是比较直接的,就是用电成本不断提升。电力价格有峰谷价差,少量用电可能不觉得什么,但需求越多、使用昂贵电力的机会就越多,现在大部分工业企业的电价中枢都在不断往上移。

因此,从工商业角度来看,企业非常希望在电气化率提升背景下,有好的机制能保证持续供应、能降低使用成本,来保证生产的稳定性。

第三是政策维度。

新能源产业发展基本都离不开政策催化,近期电力行业有2个代表性政策,非常有意义。

其一是《第三次输配电价及有关事项的通知》(这里用了简称),这里面有两个关注点,分别是用户侧开始按电压等级去分类,以及高负荷率会给予一定价格优惠。

这其实就给了企业明确信号,必须对自己的用电曲线要有足够了解,然后去选择最匹配的用电方式。以及,尽量要高负荷运行,这样就能获得9折的电价优惠。

其二是今年5月份,发改委分别针对电力需求管理和负荷管理推出了征求意见稿,明确了经营性电力用户都能参与需求侧响应,明确了需求响应量化标准是达到最大用电负荷的3%-5%,明确了参与需求响应能够获得相应收益。

意见稿最重要的意义,就是让需求响应方“有利可图”,能够鼓励符合要求的大型企业发挥示范作用。

因此,政策端信号非常明朗,结合刚才讲到的电网侧和用户侧需求,那虚拟电厂就变得越来越有价值。

三、虚拟电厂,如何落地?

目前,虚拟电厂领域的企业主要分为三类:

1)电网下属信息化企业:依托在电力和信息化领域长期的技术、经验积累,以及背靠电网公司可获得丰富的资源,具有天然优势,是当前VPP领域的主力军,代表企业有国网信通、国电南瑞、远光软件等;

2)电力信息化领域企业:依托在能源领域积累的技术储备,具备虚拟电厂系统建设和优化的能力,可与能源企业合作实现资源整合和业务拓展,代表企业有恒实科技、金智科技、科陆电子、华为等;

3)新能源领域企业:新能源、新型储能领域企业入局,开展虚拟电厂的技术研发和布局,如中G天楹、电享科技、国能日新等。

我国虚拟电厂处于邀约型向市场型过渡阶段,具有后发优势吸收欧美两种技术和模式。

目前,我国虚拟电厂以负荷侧资源调节为主,普遍聚焦于需求侧响应,在技术和市场前沿探索上,主要集中在AI技术对负荷预测、分布式储能和微电网边缘计算控制实现需求侧响应,实现对电网的削峰填谷。

迦南智能:虚拟电厂为集新能源发电、储能、电动汽车、可控负荷于一体的系统,“计量、采集、调度”是其关键技术,公司智能电能表、集中器、能源控制器、融合终端等产品可实现虚拟电厂需求的双向计量、数据采集等功能,可配合远程系统实现调度管理,适应于虚拟电厂的建设。

万胜智能:公司主要产品智能电表、用电信息采集系统广泛应用于智能电网、虚拟电厂等用电领域的电能计量、数据采集环节;公司的智能电能表具有双向计量功能,可计量光伏发电的输出上网电量,与电网输入的用户用电电量。

杭州热电:公司开展电子围栏系统、无人机巡检系统、三维虚拟电厂、智能监控、运行故障诊断系统等项目。

友讯达:公司是一家物联网综合解决方案提供商,在智能电网领域深耕多年。目前公司在虚拟电厂的智能计量技术和信息通信技术方面有一定的技术储备。

国能日新:公司目前有电网新能源管理系统,针对电网在新能源管理上的难点而开发,系统包括“新能源消纳分析”、“承载力评估”和“数据管理”三大模块。公司研发的新能源电力交易辅助决策支持平台、新能源储能智慧能量管理系统及虚拟电厂智慧运营管理系统等产品,均实现了市场化应用。

科远智慧:公司在互动易平台表示,公司全景虚拟工厂解决方案可以应用在虚拟电厂领域。

文章来源: 金融界,金融街老裘,金融财学堂

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