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成都大调研丨不发电的“电厂”:为何要加快建设?将如何运作?

成都发布 2024-04-15

在成都高新西区IC设计产业园,能源服务单位负责人每天会上网登录后台,实时查看园区用电数据。有了这一“法宝”,他不用再专门跑去供电公司,在自己的笔记本电脑上就能一清二楚。


这一后台正是成都高新西区虚拟电厂,为西部首座,已经上线半年多。
既不发电,也不建厂,却能通过先进的信息通信和数字化技术手段,对电网进行调节,达成与常规发电厂类似的效果,虚拟电厂是电的智能“搬运工”。在“双碳”目标下,虚拟电厂对于提升新能源消纳及电力保供、推动新型电力系统建设等具有重要意义。
它并非新鲜事物,已经被提出了几十年。然而在我国,虚拟电厂目前仍然整体处于起步阶段。因为它的发展高度依赖顶层设计,盈利模式、运行机制、制度保障等都是关键因素。

根据《成都市虚拟电厂

建设实施方案 (2023—2025年)》

成都将构建“1+2+N”

城市级虚拟电厂一体化发展格局

目前建设进展如何?

怎样把“虚拟”的概念落地成实际应用?

近日

成都发布-红星新闻深度报道组记者

进行了走访调研

👇


1

聚合169家企业

填补约60%供电缺口

为何要建虚拟电厂?


走进成都倍特数字能源科技有限公司(以下简称“倍特数能”)演示大厅,屏幕上一串串数字在闪烁跳动,各个用电区域被分成不同板块,颜色越深表示当前的用电负荷越高。


成都倍特数字能源科技有限公司


倍特数能是成都高新西区虚拟电厂承建商,该公司副总经理邓霄博告诉记者,去年7月21日进行了弹性负荷管理试运行工作,模拟成都高新西区存在3MW的电力负荷缺口,邀请7家企业通过自主申报的方式参与。7家企业实际最大响应量为3.2MW,所有企业响应达标率100%,有效填补了模拟的负荷缺口。


随着试运行的成功,成都高新西区虚拟电厂随即正式上线。这也是西部首座上线运营的虚拟电厂,目前已经聚合了成都高新西区IC设计产业园,以及京东方、德州仪器、华为等169家企业,形成了0.1万千瓦电源侧、5.68万千瓦负荷侧的灵活可调能力,能填补成都高新西区约60%的供电缺口。


既然传统电网本身已经形成了一套完备的调控体系,为何还要建设虚拟电厂?


这就要从当前发电和用电的新形势说起。电能是动态的过程性能源,不能直接储存。在电力系统中,发电和用电具有同时性,即发电厂发多少电,用户就同时用多少电。


邓霄博介绍,在传统电力系统中,电网会根据用电侧的电力需求,下发相应指令,对供给侧的发电进行调控。例如火力发电,电网的指令可直接控制阀门,以增加或减少烧锅炉的火力。


近年来,随着新型电力系统建设的推进,无论是供给侧的电力生产,还是用电侧的电力需求,都面临越来越大的随机性,对电力保供工作带来极大挑战。


在供给侧,随着 “双碳”战略的推进,风光发电在能源结构中的占比持续扩大,而这些能源都是“靠天吃饭”,不确定性强,具有随机性、波动性。不像传统发电方式那样便于控制,给电网带来巨大的调峰调频压力;在用电侧,空调、充电桩等负荷持续增加,电力需求上升,对用电负荷的预测也更加困难。


虚拟电厂由此走入了人们的视野。它是一套智慧能源管理系统,以物联网为基础,通过先进的信息通信和智能控制技术,将相对分散的电源、电网、负荷和储能等进行集成调控,实现“源网荷储”协调互动,参与电力市场和电网运行的协调管理。


IC设计产业园提供的虚拟电厂用户系统截图


德国国家工程院院士、天府新能源研究院院长雷宪章认为,电网安全最重要的一点,是让电源与负荷实现平衡。虚拟电厂的核心作用,在于协调分布式的发电单元、灵活负荷以及储能设备,保证电网的安全稳定运行。


2

分布式储能成本较高

市场动力在哪里?


要真正实现电力调度功能,虚拟电厂也需要掌握实际的电源,才能“有米下锅”。倍特数能在IC设计产业园里承建了光储(充)智慧能源项目,其中光伏系统装机总容量360.8kWp,储能系统装机容量500kW/1000kWh。光伏系统可以发电,储能系统也相当于一个大型充电宝,可以为园区提供电力。


IC设计产业园内的储能系统,犹如一个大型“充电宝”


随着电动汽车的大规模发展,充电网或将成为未来最大的储能网。公安部数据显示,截至2023年底,全国新能源汽车保有量达2041万辆,其中纯电动汽车保有量1552万辆,占新能源汽车保有量的76.04%。


成都特来电新能源有限公司总经理陈亮认为,电动汽车巨大、不确定且即时的充电需求,对电网的影响不可忽视,但只要有效管理起来,就是一种资源。在他看来,动力电池富余的充放电能力可以开发出来,用作能源交互。即电动车主可以通过车网互动的方式,在电价低时从电网买电,电价高时向电网售电,既能获取一定收益,也能起到虚拟电厂的作用。


这家充电网运营龙头企业,已在悄然布局。陈亮介绍,作为成都市首批虚拟电厂运营平台聚合商,特来电虚拟电厂在成都区域已接入充电场站1600余座,充电终端30000余个,聚合容量达53万千瓦,可调节负荷近20万千瓦。


IC设计产业园楼顶的光伏系统


不过,不管是布局光伏或者储能装置,还是借助电动汽车,目前仍存在局限和不确定性。


电力行业专家吴俊宏认为,目前虚拟电厂能够调节的电力体量,相对于成都的需求来说还较小。储能装置可以提供的电力有限,且成本较高,六七年时间能够回本就算不错,时间再长就没人愿意投。


成都一位电动汽车车主告诉记者,对于汽车放电获取收益,自己持保守态度:“汽车充满电后,心里有安全感。卖电需要耗费时间,可能赚不了多少钱,车还不能开。”


从本质上看,这些担忧其实涉及虚拟电厂发展模式的问题。


“无现货、不市场,各地发展虚拟电厂,离不开当地电力现货市场的加快推进与完善发展。”电力行业资深人士赵克斌认为,虚拟电厂的本质是在市场化机制下,电力资源对市场供需平衡的一种响应。如果单纯进行电力负荷缺口实验,那就只是进行人为的计划性调动,实际意义不大。


3

因地制宜进行产品设计

探索市场化运行机制


目前成都虚拟电厂建设情况如何?据了解,成都高新西区虚拟电厂上线至今,还未遇到用电短缺的情况,这双看不见的手还没有真正大显身手


电动汽车向电网售电获取收益,在技术上已经具备可行性。在成都高新特来电天府软件园光储充放智慧微网项目现场,即配备了4个80kW充放电终端应用了V2G(Vehicle-to-Grid,即汽车对电网)车网互动技术,可实现能量的双向传输。


但目前还未进行商业推广。在去年底印发的《四川省2024年省内电力市场交易总体方案》中,零售市场交易主体增加了车网互动聚合商,目前仍在试点探索阶段。陈亮介绍,特来电正在积极献力,推动车网互动交易细则落地,创新不同场景车网互动商业模式。


成都市绿色智能网联汽车产业生态圈联盟数据显示,截至2023年12月底,成都新能源汽车保有量突破62.7万辆,位居全国城市第六、非汽车限购城市第一。陈亮介绍,特来电在成都布局了1000多个小区、办公区,依靠这张庞大的充电基础设施网络,特来电未来可以充分调动资源,参与成都虚拟电厂建设。


雷宪章认为,交易机制的建立是促进虚拟电厂良好运行的核心,并且不仅仅是物理量的交易,更要体现经济性,即通过交易优化资源配置,让“源网荷储”各方都参与调度,并且获益。


成都倍特数字能源科技有限公司


《成都市虚拟电厂建设实施方案(2023-2025年)》提出,要构建“1+2+N”城市级虚拟电厂一体化发展格局,到2025年,成都将计划实现130万千瓦以上的电力能源调节能力,达到成都电网最大用电负荷的5%。该方案也十分重视市场化推广,其中提到,要充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,优化适合虚拟电厂的电力交易市场,完善市场交易机制。


其他地区的经验或可借鉴。2022年8月26日,深圳虚拟电厂管理中心成立,这是国内首家虚拟电厂管理中心。该中心总经理告诉记者,虚拟电厂是能源互联网的一种新生态,需要在体制机制等方面予以支持。同时每个省的能源供给和消费情况不同,要因地制宜搭建适合自己的模式。


在今年的成都市两会上,成都市政协委员、市工商联常委、民盟天府新区支部主委彭小利结合成都实际情况,提出了相关建议。


在资源整合方面,他建议要进行总体规划、分布实施、局部试点探索,可根据市场信号或系统运行状态,对分布式资源进行最优化配置或激励机制设计,以实现效益最大化或成本最小化。


在政策引领方面,他建议加快完善虚拟电厂与现货市场、辅助服务市场、容量市场的衔接机制,全面深化成都市电力辅助服务市场,完善跨省跨区辅助服务交易机制。


在商业运营模式方面,他提出,未来若结合配电网、微电网、分布式光伏的市场化体系发电,成都虚拟电厂行业有望形成西南地区大电网体系外的“配电”+“售电”市场化闭环。


同时彭小利建议,要充分用好清华四川能源互联网研究院、天府永兴实验室等“智库”资源,加快推进虚拟电厂建设,实现“全市能源一张网”,积极践行新发展理念。


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成都发布-红星新闻深度报道组记者 | 叶燕 

实习记者 王俊峰

摄影记者| 王效

成都发布编辑 | 大橘

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