21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者 吳斌 上海報道極端天氣、新能源“看天吃飯”、無序充電……解決能源安全問題刻不容緩。

盡管新能源發(fā)電是大勢所趨，但卻具有波動性和無序性，如何解決大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電產(chǎn)生的棄風(fēng)、棄光、棄水、消納，成為一個全球性難題。

特銳德＆特來電董事長于德翔對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者表示，新能源汽車儲能的潛力極大，會是一個巨大的藍(lán)海市場，相信以電動汽車為核心的電池儲能和光、儲、充一體化的智慧能源系統(tǒng)很快就會在全國逐步展開。無序充電的時代即將結(jié)束，之后就會進(jìn)入有序充電階段。

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從更大范圍來看，虛擬電廠風(fēng)口已然席卷全球。歐盟正在醞釀“能源系統(tǒng)數(shù)字化”計劃，預(yù)計9月底會正式發(fā)布，2030年前在基礎(chǔ)設(shè)施方面投資5650億歐元，并尋求從2024年開始推動共享電力使用數(shù)據(jù)，提高地區(qū)能源市場的靈活性，允許電動汽車將電力重新輸入電網(wǎng)。

在美國，特斯拉也在積極布局虛擬電廠。特斯拉與美國地產(chǎn)商正在得州奧斯汀安裝Solar Roof（屋頂光伏）和Powerwall，奧斯汀或?qū)⒂瓉硎澜缟系谝粋€特斯拉光伏社區(qū)，屋頂光伏項目產(chǎn)出的多余電力可能會被納入特斯拉的得州虛擬電廠。

此外，特斯拉已與南加州愛迪生公司（SCE）建立合作關(guān)系，將其位于北加州的虛擬電廠業(yè)務(wù)擴(kuò)大至該州的南部地區(qū)。目前，位于加州西南部的洛杉磯和周邊地區(qū)的特斯拉Powerwall用戶已可以通過向電網(wǎng)提供電力獲得相應(yīng)的報酬。

全球風(fēng)口“撲面而來”

隨著極端天氣導(dǎo)致區(qū)域性電力短缺、高比例新能源帶來的發(fā)電隨機(jī)性、不確定性的問題加劇，虛擬電廠的重要性愈發(fā)凸顯。

虛擬電廠是一種通過先進(jìn)信息通信和監(jiān)測控制技術(shù)，實現(xiàn)對海量分布式新能源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷（電動汽車）等的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，并將其整體作為一個特殊電廠參與電網(wǎng)運行和電力市場的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，對外表現(xiàn)為一個可控能源。

其實早在1997年，Shimon Awerbuch博士在其著作《虛擬公共設(shè)施：新興產(chǎn)業(yè)的描述、技術(shù)及競爭力》中便提出了“虛擬電廠”相關(guān)概念，受市場驅(qū)動的獨立實體間靈活合作，且能夠為消費者提供所需的高效電能服務(wù)而不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)。

對于中國而言，在邁向“3060”雙碳目標(biāo)的過程中，光伏、風(fēng)電、新能源汽車產(chǎn)業(yè)將發(fā)揮重要作用。中國的光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖然已相當(dāng)成熟，發(fā)電成本低，但無法確保全天候供電，光伏和風(fēng)電的無序、波動及消納也是待解決的難題。

全世界電網(wǎng)的特點是發(fā)電和用電在同一時間必須相等、平衡，若不能做到實時平衡，電網(wǎng)就會崩潰瓦解，導(dǎo)致大停電。近十年中國打造了世界最堅強(qiáng)電網(wǎng)，對發(fā)電側(cè)的機(jī)組調(diào)峰也做了升級改造，但對新能源還是不能全額消納。

據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過火電廠實現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設(shè)、運營、激勵等環(huán)節(jié)投資僅需500億-600億元。

中國“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃明確提出，要加強(qiáng)電力需求側(cè)響應(yīng)能力建設(shè)，整合分散需求響應(yīng)資源，虛擬電廠正是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

在廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強(qiáng)看來，我國電力供應(yīng)量整體處于穩(wěn)定區(qū)間，短期內(nèi)不會有太大的變化，面對極端天氣下用電負(fù)荷驟然加大的情況，加強(qiáng)電力調(diào)度尤為關(guān)鍵，虛擬電廠的優(yōu)勢在今年被凸顯出來。

從全球來看，虛擬電廠的浪潮早已掀起。從2000年起，德國、英國、法國、西班牙、丹麥等歐洲國家開始興起以發(fā)電側(cè)資源聚合為主要目標(biāo)的虛擬電廠項目，并誕生出歐洲最大的虛擬電廠運營商德國Next-Kraftwerke公司。

而美國則聚焦用戶側(cè)資源，實行需求側(cè)響應(yīng)，通過市場化激勵機(jī)制引導(dǎo)用戶錯峰用電，保障電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，如特斯拉布局家用儲能Powerwall。

去年，特斯拉在加州啟動了一個虛擬電廠試點項目，讓電網(wǎng)在壓力較大的時候可以從Powerwall用戶處調(diào)動電力。今年6月，特斯拉和覆蓋北加州地區(qū)的太平洋燃?xì)怆娏荆≒G&E）在特斯拉APP上推出了虛擬電廠正式版功能模塊，Powerwall用戶和特斯拉車主可以通過特斯拉應(yīng)用程序加入項目并獲取收益。

當(dāng)虛擬電廠需要調(diào)動Powerwall用戶的電力時，每調(diào)動1千瓦時（度）的電力將向用戶支付2美元的報酬激勵。據(jù)估計，Powerwall用戶能在每起電力緊急狀況期間總共獲得10至60美元。

與海外相對成熟的虛擬電廠業(yè)務(wù)相比，國內(nèi)虛擬電廠建設(shè)尚未形成成熟的成套解決方案，處于概念驗證和試點階段，但未來發(fā)展前景廣闊。

電動汽車能否化身“超級電池”？

針對風(fēng)電光伏的無序性和波動性，需要建立大規(guī)模儲能才能消納，目前國家要求風(fēng)電企業(yè)要按照裝機(jī)容量配置10%的儲能，以對沖和平衡風(fēng)電光伏的波動性和無序性。

如何低成本儲能成了關(guān)鍵問題。充電網(wǎng)鏈接電動汽車形成的儲能網(wǎng)，對電網(wǎng)起到巨大平衡調(diào)節(jié)作用，同時利用起電動汽車的兼職和共享屬性，成本很低，可以促進(jìn)風(fēng)電、光伏的規(guī)模化發(fā)展。

根據(jù)發(fā)改委發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2022年8月，中國新能源汽車保有量為1099萬輛。目前電動汽車規(guī)模還不夠大，但不斷增長的市場意味著未來電動汽車或有望成為“超級電池”。

多數(shù)電動汽車80%的時間都處于停泊狀態(tài)，在電網(wǎng)的低谷期把棄風(fēng)、棄光、棄水的低成本電充到電動汽車?yán)?，在高峰期可以把車上富余的電賣出來，實現(xiàn)對電網(wǎng)的削峰填谷。

據(jù)特來電計算，目前每臺電動汽車上平均裝了50度鋰電池，平均續(xù)航400千米，每天平均行駛里程50-60千米，每天消耗10-15度電，至少還有20度電可以參與電網(wǎng)儲能調(diào)峰服務(wù)。目前中國的發(fā)電總裝機(jī)20億kW，若2030年中國電動汽車達(dá)到1億輛，通過充電網(wǎng)鏈接到電網(wǎng)的電動汽車的總電池量將達(dá)到50億kWh，若有1/3的車參與調(diào)峰，每輛車調(diào)峰20kWh，每天的調(diào)峰電量將達(dá)到6.6億度，等于電網(wǎng)裝了一個巨大的儲能調(diào)節(jié)池。

從能源屬性上看，電動汽車就是一個移動儲能終端。隨著電動汽車的規(guī)模化發(fā)展，鋰電池儲能的價格已經(jīng)從幾年前的4元/W下降到今天0.5元/W，儲能的成本也從2元/W降到0.4元/W，循環(huán)次數(shù)可以到3000次，循環(huán)1萬次的電池也指日可待。電動汽車的電池成為所有儲能中成本最低的、響應(yīng)電網(wǎng)需求最快的儲能模式。

這也意味著，隨著電動汽車的大規(guī)模發(fā)展，充電網(wǎng)或?qū)⒊蔀槲磥碜畲蟮膬δ芫W(wǎng)，成為實現(xiàn)“3060”雙碳目標(biāo)的有利載體。

整體而言，當(dāng)前虛擬電廠發(fā)展的技術(shù)障礙已基本破除，但如何更好地實現(xiàn)商業(yè)化則是更為復(fù)雜的命題。

V2G（車輛到電網(wǎng)）參與虛擬電廠運行仍面臨一系列挑戰(zhàn)。深創(chuàng)投研究院研究員林瑋對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者表示，一二線負(fù)荷中心是否有容量報裝？布線多長？自建樁多的農(nóng)村或低線城市是否有調(diào)峰需求？雙向充電樁是否是一個趨勢？電池折壽問題如何破解？高度隨機(jī)的電動車充電如何統(tǒng)一控制與管理？回輸電流如何確保穩(wěn)定而不沖擊電網(wǎng)？一系列問題都需要得到解決。

特銳德擬將特來電分拆至科創(chuàng)板上市

布局“超級電池”的特來電是“創(chuàng)業(yè)板第一股”特銳德控股子公司，股東包括國家產(chǎn)業(yè)調(diào)整基金、國新基金、國家電投、三峽基金等。特銳德有關(guān)人士向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者透露，特銳德擬將特來電分拆至科創(chuàng)板上市。

特來電虛擬電廠是一種通過信息技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式電源、儲能、可調(diào)負(fù)荷等多種分布式資源的聚合和協(xié)同優(yōu)化，作為一個特殊的電廠，參與電力市場和電網(wǎng)運行的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。

于德翔向記者介紹，特來電以先進(jìn)的調(diào)度控制技術(shù)和信息通信技術(shù)為手段，以電動汽車充放電、分布式新能源、儲能系統(tǒng)、可調(diào)負(fù)荷等資源為載體，“充電網(wǎng)+微電網(wǎng)+儲能網(wǎng)”正成為虛擬電廠的新主體，是實現(xiàn)碳中和的最佳路徑之一。

記者了解到，目前特來電已完成與國內(nèi)多家電網(wǎng)調(diào)度中心的對接，具備條件的可調(diào)度資源容量超過1300MW，不同場景下已調(diào)度容量超過300MW，總調(diào)度電量超過30000MWh。

8月26日，深圳虛擬電廠管理中心舉行揭牌儀式，這是國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心。特來電等14家負(fù)荷聚合商首批接入了深圳虛擬電廠，接入容量達(dá)87萬千瓦，接近一座大型煤電廠的裝機(jī)容量。

虛擬電廠走紅背后，能源系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮已然來襲。林瑋對記者表示，虛擬電廠是能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的“滴滴出行”，能源服務(wù)正成為新的投資熱點，電力碳中和仍為核心。他認(rèn)為，目前我國的虛擬電廠技術(shù)壁壘在于軟硬結(jié)合和數(shù)據(jù)算法，面臨多數(shù)用戶側(cè)負(fù)荷可調(diào)控性差、收費模式不清晰、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全存疑等挑戰(zhàn)，正處于從邀約型向市場型轉(zhuǎn)型階段，需要重視用戶側(cè)響應(yīng)。