編者按：
國外在上世紀(jì)90年代就提出虛擬電廠的概念，2010年前后開啟虛擬電廠大規(guī)模商業(yè)化浪潮。“十三五”期間，廣東、江蘇、上海等地開展了虛擬電廠項(xiàng)目試點(diǎn)，一些省市發(fā)布相關(guān)文件對虛擬電廠提出要求。2021年底開始，虛擬電廠進(jìn)入一個(gè)爆發(fā)期。國家到地方密集發(fā)布相關(guān)文件支持虛擬電廠發(fā)展，虛擬電廠乘風(fēng)而上，由虛向?qū)崱?/p>
虛擬電廠是實(shí)現(xiàn)分布式能源聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化的協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)
深圳供電局2020年建成全國首套自動(dòng)化虛擬電廠系統(tǒng)，2021年與南網(wǎng)科研院共同建成國內(nèi)首個(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營管理平臺。“但是真正感覺忙不過來了，是2022年開始的。”那一年，深圳市出臺《深圳市虛擬電廠落地工作方案(2022—2025年)》，當(dāng)年8月，深圳虛擬電廠管理中心在深圳供電局成立，深圳市發(fā)改委負(fù)責(zé)管理。
“從那時(shí)起，深圳的虛擬電廠管理從技術(shù)布局變成真槍實(shí)彈的商業(yè)實(shí)踐。”深圳虛擬電廠管理中心總經(jīng)理程韌俐說道。2023年，程韌俐更忙了——250個(gè)工作日接待了近300批次從全國各地來深圳調(diào)研虛擬電廠的人員。
截至2024年3月，深圳虛擬電廠管理中心接入運(yùn)營商45家，通過虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游各類資源聚合，推動(dòng)華為、中興通訊等ICT龍頭企業(yè)布局虛擬電廠新賽道，支持奧特迅、科陸、科士達(dá)、比亞迪等能源企業(yè)拓展虛擬電廠核心設(shè)備生產(chǎn)制造。
深圳虛擬電廠的魔力到底在哪呢?
從分鐘級到秒級 調(diào)度直管對聚合商提出更高要求
深圳虛擬電廠調(diào)控管理云平臺相當(dāng)于深圳虛擬電廠的大腦，脫胎于2019年深圳供電局、南網(wǎng)科研院聯(lián)手的一個(gè)科研項(xiàng)目。“深圳做事有一個(gè)特點(diǎn)，就是務(wù)實(shí)。即使是一個(gè)科研項(xiàng)目，也必須把落地考慮進(jìn)去。”程韌俐認(rèn)為，不能把所有問題分析完了，再去找示范工程。
虛擬電廠的本質(zhì)是資源聚合與協(xié)調(diào)。深圳做虛擬電廠有它的優(yōu)勢與迫切性，一方面是骨感的現(xiàn)實(shí)，電力負(fù)荷快速增長與電力設(shè)施可用土地資源受限之間的矛盾日益凸顯，從可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，電力供需互動(dòng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用勢在必行。另一方面，以新能源汽車為代表具有可調(diào)度潛力的大容量靈活調(diào)節(jié)資源快速發(fā)展，給電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)的同時(shí)，也為虛擬電廠這類綜合能源技術(shù)的發(fā)展提供了土壤。
在虛擬電廠大熱之前，討論比較多的是“有序用電”“需求側(cè)響應(yīng)”。虛擬電廠則通過數(shù)字化手段將海量的分散負(fù)荷聚合成一個(gè)整體，根據(jù)電力供需、電價(jià)波動(dòng)等因素變化不斷調(diào)整虛擬電廠內(nèi)負(fù)荷高低，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)調(diào)度、安全穩(wěn)定的快速響應(yīng)，最大限度挖掘用戶的調(diào)節(jié)潛力。
這里面就有了分鐘級與秒級的區(qū)別，以及管理模式上的差異。以國家電網(wǎng)上海電力公司為例，它的虛擬電廠運(yùn)營管理平臺屬于上海市電力負(fù)荷管理中心，負(fù)責(zé)資格審核、執(zhí)行組織、容量核證等，上海電力交易中心負(fù)責(zé)市場注冊、交易出清等，上海電力調(diào)控中心負(fù)責(zé)評估電力電量缺口、調(diào)頻準(zhǔn)入評測。而深圳虛擬電廠調(diào)控管理云平臺直接部署于南網(wǎng)調(diào)度云，網(wǎng)省兩級均可直接調(diào)度和實(shí)時(shí)評估效果。調(diào)度直管虛擬電廠對聚合商、用戶要求更高。
去年6月份，深圳供電局聯(lián)合南網(wǎng)科研院運(yùn)用5G專用切片技術(shù)在國內(nèi)首次驗(yàn)證了虛擬電廠調(diào)頻技術(shù)。虛擬電廠調(diào)頻對響應(yīng)速度、電力調(diào)度系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)安全及網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境有著極高要求。“目前我們聚合了28座換電站，調(diào)頻功率達(dá)到3000千瓦，到年底可調(diào)節(jié)能力預(yù)計(jì)再翻一番。”深圳虛擬電廠管理中心虛擬電廠管理經(jīng)理李江南說道。
不僅如此，現(xiàn)在深圳區(qū)域的虛擬電廠聚合商已經(jīng)可以常態(tài)化參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)服務(wù)。說著，程韌俐展示起深圳虛擬電廠的可調(diào)控負(fù)荷曲線。“15分鐘為單位來看都是光滑曲線。以前很多人認(rèn)為虛擬電廠不靠譜，是因?yàn)椴桓艺{(diào)度，不知道你有多少，我能調(diào)多少。如果我發(fā)50萬千瓦的需求，能不能跟得上?現(xiàn)在我們按照調(diào)度實(shí)體電廠的標(biāo)準(zhǔn)來要求聚合商，大家的參與度與精準(zhǔn)度非常高，這也意味著虛擬電廠具備了為電網(wǎng)提供靈活性、可調(diào)資源的能力。為其進(jìn)電力市場做了非常好的準(zhǔn)備。”
給聚合商直接發(fā)調(diào)度曲線，把虛擬電廠當(dāng)實(shí)體電廠一樣調(diào)控，這樣的目標(biāo)最終成就了這樣的結(jié)果。而調(diào)度直管的模式為虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)在智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全、平臺建設(shè)方面提出高要求的同時(shí)，也在催生更多產(chǎn)業(yè)機(jī)會。
技術(shù)與服務(wù)雙突破 企業(yè)來虛擬電廠賽道掘金
恒實(shí)盛景公司平臺運(yùn)營總監(jiān)付堯最近特別忙。今年深圳虛擬電廠管理中心一個(gè)很重要的工作是推動(dòng)建筑樓宇領(lǐng)域的虛擬電廠建設(shè)。恒實(shí)盛景公司在空調(diào)聚合領(lǐng)域已經(jīng)有不錯(cuò)的積累。“我們除了已經(jīng)開發(fā)的幾十家客戶，還在繼續(xù)開拓市場?，F(xiàn)在主要做大型建筑體，比如寫字樓、美術(shù)館、工廠等。我們會給他們的空調(diào)控制系統(tǒng)安裝我們開發(fā)的智能控制終端。在比較關(guān)鍵的時(shí)間調(diào)整空調(diào)溫度，響應(yīng)上級虛擬電廠管理平臺需求，客戶(空調(diào)使用者)零感知。”
恒實(shí)盛景公司是恒實(shí)科技的南方總部，作為一家老牌的智慧能源及智能物聯(lián)應(yīng)用解決方案的供應(yīng)商，恒實(shí)科技曾全程參與了國網(wǎng)冀北電力公司虛擬電廠建設(shè)。如今，他們決意要抓住深圳以及更廣闊的南方市場。
“我們開發(fā)了專業(yè)的恒實(shí)虛擬電廠管理平臺，對終端設(shè)備的改造、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)均嚴(yán)格按照電網(wǎng)調(diào)度的標(biāo)準(zhǔn)。通過與深圳虛擬電廠管理中心的對接，我們積累了非常精準(zhǔn)的虛擬電廠平臺運(yùn)營的經(jīng)驗(yàn)。”付堯說道。
技術(shù)是虛擬電廠能夠快速發(fā)展的靈魂。中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇提到，虛擬電廠主要基于先進(jìn)的通信和協(xié)調(diào)控制技術(shù)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)及智能計(jì)量技術(shù)，系統(tǒng)交互復(fù)雜，因此需要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)和突破。
而每一次的技術(shù)攻關(guān)與突破也壯大了虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈。以車網(wǎng)互動(dòng)為例，要實(shí)現(xiàn)有序控制或者反向送電必須有軟件和硬件的支撐。這就涉及互聯(lián)網(wǎng)、設(shè)備制造企業(yè)。聚合商要組織那么多用戶參與響應(yīng)電網(wǎng)的需求，如何精準(zhǔn)控制用戶設(shè)備，同樣是軟件服務(wù)商和設(shè)備制造企業(yè)、通信供應(yīng)商少不了。基于此，咨詢機(jī)構(gòu)、科研企業(yè)、院校都會被帶進(jìn)來。服務(wù)模式、商業(yè)模式的創(chuàng)新也會帶來新的企業(yè)生態(tài)。
在深圳，企業(yè)競相布局虛擬電廠賽道還因?yàn)榭吹搅似浒l(fā)展前景。一方面在政策的支持下，市場在往好的方向發(fā)展。另一方面，從全球來看，虛擬電廠這個(gè)產(chǎn)業(yè)方向也待深度挖掘。
《2023年中國虛擬電廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)測，2025年，中國虛擬電廠的投資規(guī)模將達(dá)到300億元，到2030年，這一數(shù)字將提升至425億元。在全球，2022年虛擬電廠參與交易電量約32.6億千瓦時(shí)，雖然只占全球電力需求量的1.2‰，但其交易金額約為128億元，市場潛力巨大。
深圳的虛擬電廠聚合商在技術(shù)層面并不弱于國外的企業(yè)。
李江南拿出深圳2022年12月虛擬電廠聚合商大型集中簽約儀式上的企業(yè)名單。和深圳虛擬電廠管理中心簽約的，既有國電投、中廣核等大型負(fù)荷聚合商企業(yè)，也有南網(wǎng)電動(dòng)、特來電、星星充電等大型充電企業(yè)，還有美的集團(tuán)等建筑樓宇資源代表，寧德時(shí)代、欣旺達(dá)等儲能資源與應(yīng)用代表，更有上海成套院等眾多虛擬電廠研發(fā)設(shè)計(jì)、人工智能、設(shè)備制造等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)。
眾志成城，一起將產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈打通時(shí)，深圳虛擬電廠這份事業(yè)也近乎于成。而這也是深圳市政府的初衷。
2022年6月，深圳市發(fā)展改革委發(fā)布的《深圳市虛擬電廠落地工作方案(2022—2025年)》，2023年4月，發(fā)布關(guān)于公開征求《深圳市支持虛擬電廠加快發(fā)展的若干措施(征求意見稿)》意見的通告，兩者均對虛擬電廠產(chǎn)業(yè)提出了具體的要求以及激勵(lì)措施。
其中，孵化培育一批國內(nèi)領(lǐng)先的負(fù)荷聚合商和核心零部件研發(fā)制造企業(yè)，鼓勵(lì)車網(wǎng)互動(dòng)充電樁、分布式資源智能控制終端、計(jì)量通信芯片模組等虛擬電廠關(guān)鍵核心設(shè)備產(chǎn)業(yè)化，圍繞分布式資源智能控制終端設(shè)備、虛擬電廠分級調(diào)度與協(xié)同運(yùn)行、分布式資源運(yùn)行優(yōu)化與能量互動(dòng)、配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)等重點(diǎn)研發(fā)方向支持建設(shè)一批重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)技術(shù)中心、工程研究中心。
立于深圳，不止于深圳。扎實(shí)于眼前，放眼于未來。這是深圳虛擬電廠的產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。
豐富場景 讓虛擬電廠走得更遠(yuǎn)
為什么那么多企業(yè)愿意跟著深圳虛擬電廠管理中心一起走?其中的動(dòng)力到底在哪里?
首先是政府的支持與推動(dòng)。除了密集出臺虛擬電廠及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的政策，深圳市政府也在真金白銀支持這個(gè)產(chǎn)業(yè)。無論是聚合商、用戶還是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的企業(yè)都從中獲利。
“深圳鐵塔公司的5G基站早已納入了虛擬電廠，他們說今年要憑借此多賺點(diǎn)。為什么動(dòng)力如此足?深圳的企業(yè)十分看重精益化管理，虛擬電廠在沒有增加他們投入的情況下還讓他們賺到錢，何樂而不為?”程韌俐說道。
資金目前主要來自政府補(bǔ)貼。去年深圳政府投入450萬元，今年則是1400萬元。有人說這樣的模式很難復(fù)制。但是，對一個(gè)個(gè)企業(yè)的“小紅包”撬動(dòng)的卻是大產(chǎn)業(yè)。這里面也少不了以深圳虛擬電廠管理中心為牽引對市場的培育，包括大量政策、技術(shù)的培訓(xùn)，真正把這個(gè)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)起來，也激發(fā)起他們的雄心，以此做出更多的創(chuàng)新。
把勢造起來，只是第一步。要想虛擬電廠能夠持續(xù)發(fā)展，最終還是要與電力市場結(jié)合起來。
2023年9月底，深圳地區(qū)10家虛擬電廠資源參與跨省備用市場調(diào)用運(yùn)行，在負(fù)荷高峰時(shí)段內(nèi)為電力系統(tǒng)提供正備用;當(dāng)年11月，深圳地區(qū)7家虛擬電廠作為第三方獨(dú)立主體參與跨省備用市場交易，首次與其他常規(guī)電源發(fā)電主體同臺競價(jià)，日前出清最大中標(biāo)容量約為24兆瓦。
不過這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“電力輔助服務(wù)市場包括了調(diào)頻、調(diào)峰、備用輔助服務(wù)，去年我們參與的主要是備用輔助服務(wù)。我想能推動(dòng)深圳虛擬電廠參與調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)。甚至在未來還參與到電能市場中去。”當(dāng)然這里面仍然有許多管理機(jī)制、技術(shù)、市場、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等多種層面的難題需要破解，有一系列的標(biāo)準(zhǔn)等著大家書寫。“但是，我相信把虛擬電廠推到電力市場中去，給它更多應(yīng)用場景，終有一天，它能長成參天大樹，聚合起更加豐富多樣的生態(tài)。”疲憊的程韌俐想到未來終于舒了一口氣。
南網(wǎng)報(bào)記者 劉杰 毛春初 通訊員 楊晶晶 周薇
● 延伸閱讀
什么是虛擬電廠?
虛擬電廠，顧名思義就是一個(gè)虛擬化的電廠，里面的內(nèi)容不是電廠，但是起到一個(gè)電廠的作用。實(shí)際上也是如此，就是將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等元素進(jìn)行集成調(diào)控，形成一個(gè)系統(tǒng)平臺，對外等效成一個(gè)可控的電源。
這個(gè)系統(tǒng)平臺，對外既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負(fù)電廠”消納系統(tǒng)的電力，起到靈活的削峰填谷等作用。
以往的電力系統(tǒng)削峰填谷，基本是通過火電廠實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)測算，滿足5%的峰值負(fù)荷需要投資4000億的電廠和配套電網(wǎng);而通過虛擬電廠實(shí)現(xiàn)，建設(shè)、運(yùn)營、激勵(lì)等環(huán)節(jié)的投資只需要500—800億元。
以南網(wǎng)接入深圳虛擬電廠的充電站為例，可以在虛擬電廠管理中心的統(tǒng)一調(diào)度下，充電站在用電低谷期為更多電動(dòng)汽車快速充電，在用電高峰期暫停給電動(dòng)汽車充電，甚至可以讓電動(dòng)汽車反向給電網(wǎng)輸電(在征得車主許可的條件下)，車主也可以在這充放電之間獲得收益。除了能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益之外，虛擬電廠得以發(fā)展最重要的作用是其能夠輔助電網(wǎng)平抑波動(dòng)、穩(wěn)定電力供需。
既然這么節(jié)約，以前為什么沒有這么做?因?yàn)樘摂M電廠這個(gè)系統(tǒng)平臺要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要有內(nèi)部可控的資源，比如儲能、充電樁等;需要有機(jī)制，比如電力市場交易;需要有技術(shù)，系統(tǒng)平臺內(nèi)部資源的控制和調(diào)度。
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