最近“虛擬電廠”這個詞有點火,相關(guān)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(cè)響應(yīng),實現(xiàn)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(cè)響應(yīng),要了解更廣泛的應(yīng)用,必須要首先了解未來電網(wǎng)架構(gòu)的改革方向和分析電力體制發(fā)展脈絡(luò),才能充分理解新能源的DER屬性對于電網(wǎng)發(fā)展方向的改變。
筆者在創(chuàng)辦TAOKE企業(yè)的過程中,通過對于國內(nèi)和國外的新能源不同發(fā)展階段以及經(jīng)驗總結(jié),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(tǒng)電力交易是火電、核電、水電等發(fā)電企業(yè),根據(jù)自身情況以及電網(wǎng)需求進行發(fā)電價格投標和發(fā)電計劃報送,由于發(fā)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(jù)負荷需求曲線的波動而隨行就市;DER作為不可控發(fā)電資源,且無法做到精確的發(fā)電預(yù)測,那么這一傳統(tǒng)交易方式將受到挑戰(zhàn);
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(fā)電較為集中,而且時段遷移成本較高,那么勢必導(dǎo)致在DER集中發(fā)電時段的電力交易價格會變得極低,導(dǎo)致投資商不再愿意進行DER的進一步投資;國內(nèi)現(xiàn)階段大型光伏電站逐步降溫,而分布式光伏快速發(fā)展,就是因為大型光伏電站需要參與電力市場交易而導(dǎo)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(guān)閉傳統(tǒng)電廠以及配套長時儲能(6-10小時)作為大型DER項目的大規(guī)模建設(shè)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(chǔ)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(xù)上漲,目前已經(jīng)看到了這一模式的經(jīng)濟性預(yù)期,核心取決于儲能系統(tǒng)的建設(shè)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(tǒng)的收益,來幫助平衡大量光伏項目建設(shè)導(dǎo)致的電網(wǎng)波動;
國內(nèi)目前很難接受電價上漲所導(dǎo)致的物價上升,同時現(xiàn)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(nèi)分布式光伏市場將成為國內(nèi)新能源發(fā)展的主要動能,這必將引起區(qū)域性電力調(diào)度的瓶頸,需要盡快予以解決。
2. 電力調(diào)度
傳統(tǒng)電力調(diào)度是根據(jù)負荷側(cè)的需求曲線,去調(diào)整發(fā)電側(cè)的輸出功率,以達到供需的平衡;發(fā)電側(cè)很少會主動調(diào)節(jié)輸出功率,然而新能源DER是根據(jù)自然條件實時變化的發(fā)電資源,它們和負荷產(chǎn)生了雙向波動,而且很難對于其波動進行干預(yù)控制,且DER自身無法精確預(yù)測其波動,這就對電力調(diào)度產(chǎn)生了巨大的壓力。
在分布式能源(主要是分布式光伏)占區(qū)域性電網(wǎng)較小比例的時候,這些都不會成為電力調(diào)度所擔心的問題,因為電網(wǎng)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(wǎng)自身無法吸收這些變化,那么電力調(diào)度就需要將這部分電源的變化調(diào)節(jié)納入到調(diào)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(yù)測導(dǎo)致的波動,需要根據(jù)電網(wǎng)頻率波動有相應(yīng)的快速平衡系統(tǒng)(自動調(diào)頻或指令調(diào)頻設(shè)施,最理想的就是儲能系統(tǒng));針對分布式能源發(fā)電的時段特性和不受控特點,在電網(wǎng)可調(diào)節(jié)資源有限時,需要配套一定量的可調(diào)節(jié)電源備用容量(最理想的也是儲能系統(tǒng));為了以上調(diào)節(jié)需求而單獨去設(shè)置相應(yīng)的調(diào)節(jié)資源,或者是通過傳統(tǒng)電力機組協(xié)助進行調(diào)節(jié),這些成本都是很高的,對于調(diào)度經(jīng)濟性而言,最好是本身有一定用途的儲能系統(tǒng),在調(diào)度需要時能夠配合快速響應(yīng),只需要承擔其投資價值較少的成本即可;
DER對于調(diào)度來說過于分散,無法直接接入到其系統(tǒng)中,那就需要有人將其進行匯聚成較大規(guī)模體量后再來配合電力調(diào)度的需求——虛擬電廠(VPP)。
3. 虛擬電廠(VPP)
最早這個應(yīng)用的是十幾年前針對需求側(cè)響應(yīng)(DR)而產(chǎn)生的,并且形成了相應(yīng)的國際標準,在國內(nèi)也經(jīng)歷了一定的發(fā)展階段,不過由于需求側(cè)響應(yīng)的付費價格過低,導(dǎo)致用戶的熱情不高,且從業(yè)的企業(yè)基本都不盈利。需求側(cè)響應(yīng)這一產(chǎn)業(yè)這兩年逐步沉寂了下來。
去年開始隨著國內(nèi)分布式光伏的大規(guī)模發(fā)展,未來分布式儲能的應(yīng)用需求也開始出現(xiàn)需求,虛擬電廠被重新?lián)炝似饋?。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(cè)響應(yīng)的話,這一市場規(guī)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(diào)節(jié)的需求側(cè)響應(yīng)應(yīng)用區(qū)分開來,設(shè)立單獨的標準和獲利機制,才能使這一應(yīng)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(yīng)用的不斷增加,這離我們預(yù)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(diào)度提供源源不斷的可調(diào)節(jié)資源。
以上的這些分享,也只是今后電力架構(gòu)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(diào)度等更加廣泛的服務(wù);筆者今后希望能和行業(yè)內(nèi)相關(guān)專業(yè)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(yè)發(fā)展獻計獻策。