虚拟电厂:四种思维模式的融合与启示

追风逐电 2023-10-25
3347 字丨阅读本文需 8 分钟

怎么简单理解虚拟电厂?

电力的核心目标是实现平衡,最佳状态是,所发的电能够满足下游的用电需求,不浪费且刚好够用。中国到2060年的用电量达到80亿千瓦,新能源装机量按照60%计算,总共是50亿千瓦。

电网端需要构建以新能源为主体的“新型电力系统”——发电端跳动了,用电端也需要更灵活,否则,发电端要么发出来的电没办法上网,弃风弃光,要么造成电网堵塞等。想要弥合双边的失衡,用电端需要补充更多的“灵活可调节资源“,虚拟电厂(VPP,Virtual Power Plant)就是其中的一项关键解决方案。

虚拟电厂的作用原理:

用户端的负荷各有特点,可大致分为储能式电源、可中断负荷、可削峰式负荷、可时移式负荷等。

具体而言,比如用电过高的时段,发电端承压,虚拟电厂平台可以让用户端的“可削峰负荷”(比如充电桩)降低频率,或者让“可时移负荷”晚数小时开始工作,或者是直接停止掉“可中断式负荷”的使用。通过种种动作,去削弱区域内的用电峰值,迎合发电端。

一方面,虚拟电厂可以通过“削峰填谷”,保障电网的平稳运行,同时促进新能源的消纳;另一方面还可以让参与其中的用电端企业用户通过参与电网互动,调节用电习惯,从而节省电费支出。

“虚拟电厂真正的价值,就是提供一个满足电网需求的资源池,去尽可能迎合发电端发电的频率特点,在用户端模拟调节出一条符合电网需求的曲线。

各路人士在讨论虚拟电厂的时候,带有四种不同的思维模式,而虚拟电厂正是在这样的相互启发与融合,有时候是碰撞中,慢慢浮现出来的。

一、电网思维

当下虚拟电厂建设的主力是电网,电网的商业模式为自然垄断环节的运营服务,通过过网费获得收入。

电网对虚拟电厂的核心诉求包括:

安全稳定:这是第一位的,一方面是电网企业的社会责任和舆情压力,另一方面安全稳定是运营服务质量的最根本表现,也直接与电网业务收入挂钩。

出于安全稳定的需求,电网企业希望增加负荷侧的管理能力,建立负荷侧可调节资源池,这是虚拟电厂当下最主要的动因之一。

电网投资:过网费的核定,主要基于成本定价,电网最主要的成本来自设备资产折旧。资产越多、折旧率越高,电网当期的过网费收入就越高,全世界所有的电网(甚至基础设施网络的特许运营商,比如燃气、自来水公司),都有扩大资产规模、增加投资的冲动。

所以虚拟电厂业务对电网来说,能否增加投资是直接的考量。但虚拟电厂严格意义来说又只是一些ICT领域的投资,并不涉及到大规模的主设备投资,所以投资的规模并不大。

从某种程度来说,虚拟电厂“削峰填谷”能力的建设,有助于缓解电力输送通道的堵塞,延缓甚至避免电网投资,降低输配电价,但这某种程度又与电网的扩大投资需求背离,所以也是某种复杂价值网络的博弈点之一。

内部创新:电网企业存在一定的“内卷化”趋势,虚拟电厂成为电网企业拓展新业务,无论是调度还是营销部门,都把“负荷侧资源管理”作为业务创新的机会,甚至开展了内部竞争。

二、投资思维

未来虚拟电厂市场空间有多大?

投资市场规模:据预测,2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。根据国家电网的数据测算,虚拟电厂可调负荷资源库的投资成本约为914元/千瓦,2025年、2030年虚拟电厂投资规模将分别达到718、998亿元。

运营市场规模:虚拟电厂的核心服务为平抑峰值负荷,因此通过测算虚拟电厂用可调负荷资源库解决峰值负荷调节问题所带来的平抑负荷的价值,作为虚拟电厂运营市场规模的估计。预计2025年、2030年虚拟电厂的运营市场规模将分别达到932.19亿元、1,283.10亿元。

在投资思维看来,新能源和虚拟电厂的本质,和房地产没有区别:选择一个合适的地块进行投资、开发、建设和运行管理,从运行期的收入中获得投资的合理收益。

对于光、储、充的投资商来说,虚拟电厂是运行期的收益方向之一,甚至成为包装企业拉高估值的最佳题材——毕竟现在光伏收益率在下降、工商业储能在企业端的收益不确定、充电桩几乎很难盈利。而虚拟电厂的概念落地,正好可以让这些负荷侧资源,在电网和市场侧有了更多的变现机会。

当然,回到事物本质,虚拟电厂无论是虚拟的资产,还是实体资产,其核心无非是资产获取、资产保值增值。

资产获取:更侧重于客户侧的项目关系和项目开发能力,虚拟电厂与分布式新能源、分布式储能、充电桩的客户对象高度重合,这也是大量光储充企业关注虚拟电厂的原因之一。

资产收益:需要进一步明确虚拟电厂的产品形态、定价模式、交易模式、结算模式,以更为市场化的方式落地,而不是简单依靠补贴和需求响应事件:比如今年几乎没有需求响应,导致虚拟电厂的获利空间被压缩。

此外,投资思维长期沿袭房地产和新能源的开发模式——相对简单直接:拿地、找钱、建设、交付后等着收钱。

而虚拟电厂本身是“重运营、重资产组合管理、轻投资”的业务逻辑,是一种精益化的运营管理,这对投资者的资产管理能力,尤其是投后的管理提出了很高的要求。

三、产品思维

产品思维的逻辑是:明确的需求和产品功能形态,清晰的定价体系,可快速大规模复制,通过直销或渠道模式快速销售回款。无论是硬件产品,还是软件产品,都遵循这种模式。

而清晰的边界和可大规模复制销售(单品~爆款),是传统式产品思维的核心。

但是虚拟电厂目前很难成为这种产品。

从产品的开发(供给端)看:虚拟电厂是负荷侧各类资源的灵活聚合和调控,这种灵活性体现在时空各个尺度:

在时间尺度上,无论是储能的充放电时段,还是负荷在不同时段的可调节潜力,都与每家企业的负荷曲线~生产经营计划~实际运营需求密切相关,企业生产过程的不确定性,比如商业企业的出租率、客流;制造业企业的订单和排产计划,都会直接影响负荷~储能资源的时间特性。

在空间尺度上,对负荷集成商来说,所有可调节资源分散在用户配电网~公共配电网的不同节点上,如何实现空间资源的组合优化,并与时间特征、买方的价值特征结合。

从产品的需求方看:细分的客户包括:电网运营商、售电公司、新能源投资商、电力用户等。

即使是电网运营商,由于管辖权不同,其需求也存在巨大的差异:

由于省调(本质是输电网运营商TSO)负责的是220kV及以上的,输电网级别的,大尺度的电力电量平衡。所以目前主流的,省调主导的虚拟电厂,更接近于大型负荷、大型工商业储能电站的AGC直调模式,省调更看重调频能力而非调峰(严格意义上调峰是电量现货市场的调节范围)。

对于配网运营商(DSO)来说,他们更关心某条配电线路的,微观的、动态的阻塞问题,并且这种阻塞与某家(或者某一批)用电企业的具体负荷特性直接相关。

在成熟的辅助服务市场需要提供这类交易品种,即可以按某条线路的负载率,精确到地理位置上的某条配电线路,甚至配电线路的某个断面上购买可调节资源。

这种灵活性、个性化的特征,决定了传统的统一产品思维,是很难适应虚拟电厂的发展需要的

虚拟电厂是一种真正意义上的“能源互联网产品”,是基于数字化技术的分散式资源灵活协调服务,更接近“互联网虚拟机”。

也就是一种互联网思维下的新的“产品观”,即基于数字化能力去抽象,并用数字化微服务的灵活架构,去适应海量、多元、多变的场景化产品需求,与传统意义上的软硬件标准化产品截然不同。

四、服务思维

谈到这里,我认为这种新的产品观在虚拟电厂领域的落地,其本质就是基于数字化技术,构建的一种双边场景化服务产品。

一边是企业端、负荷侧的各种灵活资源开发与服务,与企业能源服务融合,与企业的生产实际结合。

另一边是市场端、电网侧的资源灵活组合,灵活定价与销售,甚至可以让虚拟电厂买家自行确定需要的资源~价格组合,类似可以在互联网上灵活地定制购买需要的虚拟服务器性能。

虚拟电厂平台需要具备这样的能力,去撮合两端的各种不确定需求,而且这种B2B的业务平台,不仅是一套软件平台,

更是面向双边客户的,数字能源场景化产品的销售和持续交付,类似互联网公司的线上(比如电商)和线下(物流快递)体系的深度融合。

五、吃螃蟹还看国内试点

目前我国的虚拟电厂尚处于试点建设阶段,现有的虚拟电厂技术平台主要是由电网公司或大型发电企业主导。社会化的综合能源服务商、售电公司和大用户并未有实质意义上的虚拟电厂技术平台,而是以负荷聚合商的角色,将可调节负荷、储能或分布式能源等可调节资源接入电网公司建设的虚拟电厂技术平台,上海电力于2017年建成的黄浦区商业建筑虚拟电厂示范工程和2019年国家电网冀北电力公司建设的虚拟电厂,都是如此。目前比较普遍的商业模式也主要是通过参与邀约型需求响应,从中获得激励补贴。

随着我国电力市场机制的逐步完善和国家与地方关于发展虚拟电厂相关政策的相继出台,有着敏锐市场嗅觉的一些能源企业和能源服务商已着手布局虚拟电厂这片蓝海,逐渐摸索出了一些新的商业模式。

例如国内某知名负荷聚合平台,以其聚合的近70万公共充电桩和超过18000座装机容量近10GW的分布式光伏电站为可调资源,组建虚拟电厂参与电网调节。在帮助业主获取电网调节收益,降低运营成本的同时,该平台也因能给资源业主带来额外价值而获得充电站、光伏电站运营商的青睐,迅速占据并扩大了市场份额。据了解,该平台目前已覆盖超过40%的公共充电桩和8%的全国分布式光伏电站。

文章来源: ​鱼眼看电改,锂电百科,知识学社

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