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虚拟电厂是新时期需求侧管理的重要载体

作者:高赐威 来源:能源研究俱乐部 发布时间:2021-03-04 浏览:
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中国储能网讯:

虚拟电厂是新时期需求侧管理的重要载体

高赐威

(东南大学电力经济技术研究所所长)

在我国“30•60”目标驱动下,未来十年新能源装机容量将大幅增长,风电光伏等新能源发电总装机容量将从目前5亿千瓦增长到12亿千瓦以上,这也意味着每年增长为7500万千瓦。2020年新增光伏风电容量1.2亿千瓦,已远超该目标。在此背景下,不可能再大规模发展化石能源调节电源,电力系统调节资源将严重不足,间歇性新能源消纳压力极为巨大,传统的电力系统发展运行方式无以为继。

2020年12月11日召开的中共中央政治局会议中,首次提出“注重需求侧改革”,在2020年中央经济工作会议中又提出,“注重需求侧管理”。这是新发展格局下的重要政策布局,着眼于“形成需求牵引供给、供给创造需求的更高水平动态平衡”。因此,从需求侧想办法,向需求侧要调节资源,一方面是传统电力需求侧管理技术发展的新要求,另一方面也是对当前需求侧改革在电力领域的具体落实,面向新能源消纳的电力需求侧管理工作被赋予了更大的使命。

在大规模新能源接入电网的背景下,电力需求侧管理也呈现出新的特点,可以从三个方面来理解:

一是电力需求侧本身演化和发展到了一个相对较高的水平。一方面目前分布式光伏发电、用户侧储能均得到了较为迅速的发展,分布式光伏的大规模接入已经导致负荷特性发生重大改变。另一方面在技术层面,经过多年发展,具有响应自动化、实时化、智能化特征的自动需求响应技术也逐渐在智能家居、非公空调、智能楼宇、用户侧储能等各类负荷中得到应用,散布的负荷侧资源已经具有非常可观的能力,在物理层面能够实时响应系统的需要。

二是电力需求侧管理必须强调负荷的自我管理能力和机制建设。特别是藏身于负荷关口表后的分布式电源对于电网而言不可见,其出力的不确定性将为系统平衡带来更大的困难,从机制设计和商业模式发展角度来说,新能源应主动寻求平衡自身波动性和不确定性的发展模式,否则这种自己只管生产而由他人买单的行为既不公平也不可持续。

三是电力需求侧管理正在迈向高水平的市场化运作运营新模式。传统的电力需求侧管理是一种更偏向行政手段的负荷管控措施。虽然也有经济激励,但这种形式的需求侧管理事实上是一种不得已而为之的做法,在物理层面实在无法平衡,才被迫通过需求侧的负荷调控来解决问题,其潜台词是电源对于电力供需平衡负全部责任。而在市场化环境下,需求侧资源不仅在发电侧无法平衡时发挥作用,而是更多地体现在提高电力系统效率上,需求侧资源与发电侧同台竞争,获取更多收益。

在这个背景下,负荷聚合商作为联系电网和负荷的中间商,汇聚大量的分布式资源,通过统一管理负荷侧资源实现对电网需求的响应,是开展电力需求响应的有效方式。“虚拟电厂”是“负荷聚合商”的高级形式,不仅具有调节功率的属性,而且还具有能量买卖的属性,虚拟电厂与传统的实体电厂一样,可以直接被电网调度所调用,这就要求虚拟电厂出力应满足时效性、可控性等方面的要求,而且还应有着普通负荷聚合平台所不具备的信息系统支撑。虚拟电厂资源规模极为庞大,而且可随着技术水平的发展而扩大,目前还处于待开发的蓝海,如上海仅商业建筑的虚拟电厂目前仅开发了5万千瓦左右,但实际资源超过200万千瓦。

“虚拟电厂”可以成为提升需求侧管理水平、促进新能源消纳的关键技术载体和商业模式。可推进通过虚拟电厂参与电力系统的供需互动,实现高水平的供需动态平衡。这主要体现在以下几个方面:

虚拟电厂是用户侧资源与电网之间的中间商。传统的需求侧管理往往是由政府主导,电网公司发起,行政色彩较为浓厚,而且由于用户体量庞大,用户用电行为的管理和相关增值服务的挖掘非电网公司主营业务。而虚拟电厂是专业化的用户侧资源管理公司,在竞争性市场中实现对于用户侧资源的深度挖掘,政府主导或者市场化的需求响应项目仅仅是其收入来源之一,其将原先调度机构不可见的用户侧资源形成规模化的发电单元,呈现出“电厂”的形态。

虚拟电厂是对用户侧资源的精细化管理。这种精细化管理有两层含义,一是虚拟电厂的精细化管理本身具有专业化特征,需要深度依托对于用户侧资源技术特征的把握,其“管理”不仅仅是为电力系统提供供需平衡服务,更是为用户提供高质量的能源管理服务,很多时候虚拟电厂是代管代维、能效服务等综合能源公司的业务之一。目前我国各地建设的虚拟电厂均有显著的行业特色,如上海的虚拟电厂着重于商业建筑,依托上海城区大量的商业建筑,挖掘商业建筑空调负荷的热惰性,实现负荷的可调控,从而向系统提供功率调节服务,而冀北虚拟电厂中则汇聚了大量的光伏风电资源,可向系统提供电力能源。二是虚拟电厂的精细化管理必须依托技术平台,要达到电力系统生产、调控、计量的要求,缺乏基于信息通信和高级应用的技术平台是不可想象的,这也将成为虚拟电厂开展精细化需求侧资源管控的技术载体。

虚拟电厂是电力市场的重要参与者。正是由于大量分布式资源体量太小,无法直接参与电力批发市场获得相应的市场收益,使得需求侧大量资源价值得不到挖掘。而虚拟电厂通过挖掘、汇聚和管理这些分布式资源,形成规模化的市场参与主体,从而在市场中获得合理的回报。虚拟电厂可以通过代理委托或者直接购买服务的方式向其所属的分布式资源返回收益,使得业务具有可持续性。同时根据市场的需求,虚拟电厂投资方还将考虑配备储能设备、分布式电源等投资选项,从而进一步改善负荷特性,向市场提供更好的产品和服务。

总之,虚拟电厂是一种电力能源行业的新业态,在需求侧挖掘和汇聚分布式资源中扮演“供应商”角色,本身就是对原有电力供需模式的颠覆,其在需求中挖掘供应能力,实现供需动态平衡。依托创新商业模式和行业技术水平,虚拟电厂将成为统筹和高水平管理需求侧资源的重要载体,虚拟电厂建设将造就一个市场环境下广大电力用户充分参与、跨行业领域先进技术引领的新兴产业,成为国民经济的一个新增长点。

关键字:虚拟电池、电力物联网、电力辅助服务

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