最近“虛擬電廠”這個詞有點火,相關文章更是鋪天蓋地,談最多的都是虛擬電廠如何配套需求側響應,實現電力需求的平衡;但是這對于儲能和光伏而言,其實僅僅是電力改革的冰山一角,虛擬電廠也不僅僅用于需求側響應,要了解更廣泛的應用,必須要首先了解未來電網架構的改革方向和分析電力體制發展脈絡,才能充分理解新能源的DER屬性對于電網發展方向的改變。
筆者在創辦TAOKE企業的過程中,通過對于國內和國外的新能源不同發展階段以及經驗總結,對于虛擬電廠有了自己的一些認識,在這里和讀者們進行分享。
1. 電力交易
傳統電力交易是火電、核電、水電等發電企業,根據自身情況以及電網需求進行發電價格投標和發電計劃報送,由于發電曲線自身可控,基本不存在計劃曲線和實際運行曲線的偏差,交易價格也是根據負荷需求曲線的波動而隨行就市;DER作為不可控發電資源,且無法做到精確的發電預測,那么這一傳統交易方式將受到挑戰;
而隨著新能源的度電成本不斷降低,大量DER未來參與到電力交易中,像光伏和風電的自然特性決定了某一時間段的發電較為集中,而且時段遷移成本較高,那么勢必導致在DER集中發電時段的電力交易價格會變得極低,導致投資商不再愿意進行DER的進一步投資;國內現階段大型光伏電站逐步降溫,而分布式光伏快速發展,就是因為大型光伏電站需要參與電力市場交易而導致收益大幅下降,使投資人失去了進一步投資光伏的意愿。
目前各國的解決方案各有不同,美國是以稅費減免、到期強制關閉傳統電廠以及配套長時儲能(6-10小時)作為大型DER項目的大規模建設動力,當然這個模式下電費必然會有所上漲;日本則推出了FIP政策,在市場交易價格基礎上給予一定的電價補貼,但是儲能配套則成為了必須,由于日本這幾年交易電價持續上漲,目前已經看到了這一模式的經濟性預期,核心取決于儲能系統的建設成本能否降低到3萬日元/kWh以下;德國近期推出了儲能的備用容量費,作為增加投資者投資儲能系統的收益,來幫助平衡大量光伏項目建設導致的電網波動;
國內目前很難接受電價上漲所導致的物價上升,同時現階段政府也希望將新能源的電力交易完全推向市場化,那么短期內分布式光伏市場將成為國內新能源發展的主要動能,這必將引起區域性電力調度的瓶頸,需要盡快予以解決。
2. 電力調度
傳統電力調度是根據負荷側的需求曲線,去調整發電側的輸出功率,以達到供需的平衡;發電側很少會主動調節輸出功率,然而新能源DER是根據自然條件實時變化的發電資源,它們和負荷產生了雙向波動,而且很難對于其波動進行干預控制,且DER自身無法精確預測其波動,這就對電力調度產生了巨大的壓力。
在分布式能源(主要是分布式光伏)占區域性電網較小比例的時候,這些都不會成為電力調度所擔心的問題,因為電網自身的巨大容量很容易吸收這些變化,而隨著其占比越來越大,電網自身無法吸收這些變化,那么電力調度就需要將這部分電源的變化調節納入到調度的計劃當中去了。
具體措施是:針對分布式能源無法精準預測導致的波動,需要根據電網頻率波動有相應的快速平衡系統(自動調頻或指令調頻設施,最理想的就是儲能系統);針對分布式能源發電的時段特性和不受控特點,在電網可調節資源有限時,需要配套一定量的可調節電源備用容量(最理想的也是儲能系統);為了以上調節需求而單獨去設置相應的調節資源,或者是通過傳統電力機組協助進行調節,這些成本都是很高的,對于調度經濟性而言,最好是本身有一定用途的儲能系統,在調度需要時能夠配合快速響應,只需要承擔其投資價值較少的成本即可;
DER對于調度來說過于分散,無法直接接入到其系統中,那就需要有人將其進行匯聚成較大規模體量后再來配合電力調度的需求——虛擬電廠(VPP)。
3. 虛擬電廠(VPP)
最早這個應用的是十幾年前針對需求側響應(DR)而產生的,并且形成了相應的國際標準,在國內也經歷了一定的發展階段,不過由于需求側響應的付費價格過低,導致用戶的熱情不高,且從業的企業基本都不盈利。需求側響應這一產業這兩年逐步沉寂了下來。
去年開始隨著國內分布式光伏的大規模發展,未來分布式儲能的應用需求也開始出現需求,虛擬電廠被重新撿了起來。然而需要注意的是,如果由儲能電站搭建起來的虛擬電廠仍然只是參與需求側響應的話,這一市場規模和盈利空間還是非常局限的。
筆者認為需要將光伏、風電和儲能等DER建立的虛擬電廠同負荷調節的需求側響應應用區分開來,設立單獨的標準和獲利機制,才能使這一應用真正成為電力市場的核心價值之一。相信隨著分布式光伏的安裝越來越多,峰谷差套利的儲能項目應用的不斷增加,這離我們預想的目標也不遠了。
筆者認為,未來由儲能建立的虛擬電廠占儲能投資的30-50%收益,才能催生出一個巨大的市場空間,也才能真正為電力調度提供源源不斷的可調節資源。
以上的這些分享,也只是今后電力架構的冰山一角,虛擬電廠并不只是接入儲能,未來也還可以參加電力市場交易、DER的綜合調度等更加廣泛的服務;筆者今后希望能和行業內相關專業人士共同探討電力市場改革這一話題,并一同為我國電力行業發展獻計獻策。