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關于虛擬電廠這件事

2022-08-19 08:55:30 大云網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

最近虛擬電廠的熱度較高，有朋友希望我寫點這方面的文章，那就做個命題小作文，僅供參考，請多指正。（來源：魚眼看電改作者：俞慶）虛擬...

最近虛擬電廠的熱度較高，有朋友希望我寫點這方面的文章，那就做個命題小作文，僅供參考，請多指正。

（來源：魚眼看電改作者：俞慶）

虛擬電廠并非新鮮事物

找了個不算權威的“搜狗百科”，發(fā)現(xiàn)虛擬電廠是1997年就有的概念。

電網(wǎng)企業(yè)最初的大用戶電能計量系統(tǒng)，叫做“大用戶負荷控制平臺”，對應的“負控終端”，本身就帶有負荷控制的功能設計，大概是2000年前后的事情。

說個題外話：那時候為了搞無線負控，在移動通信網(wǎng)絡不支持的條件下，采用的是230Mhz的數(shù)傳電臺作為通信手段，電網(wǎng)對電力移動通信專網(wǎng)的執(zhí)念由此誕生。

2006年左右，Smart Grid概念出世，虛擬電廠也是作為Smart Grid的負荷側(cè)要素之一，包括了DR需求響應和ADR自動需求響應（Auto Demand Response）。

有專門的組織去做行業(yè)標準化的工作，比如IEC62939智能電網(wǎng)用戶界面，以及OpenADR（開放ADR組織）等。

虛擬電廠為何如今成為關注點

國內(nèi)虛擬電廠至今才開始熱起來，這與中國電力行業(yè)的發(fā)展階段有關。2006年前后，Smart Grid概念在歐美的主要方向之一，是低壓配網(wǎng)及負荷側(cè)的創(chuàng)新，這與歐美電力行業(yè)早已過了輸電和配電領域建設高峰，電網(wǎng)側(cè)業(yè)務趨于飽和有關。

而中國的Smart Grid，在當時要解決電網(wǎng)卡脖子的問題，所以側(cè)重于電網(wǎng)建設，尤其是輸電網(wǎng)建設，因此走特高壓路線，整個行業(yè)對中低壓配網(wǎng)及負荷側(cè)關注度較低。

而如今，雖然特高壓在綠色電力的時代，依然是電網(wǎng)建設的主要方向之一，但是由于可再生能源的波動性、間歇性問題，倒逼行業(yè)關注負荷側(cè)資源的協(xié)調(diào)響應，才牽扯出對虛擬電廠的廣泛關注。

虛擬電廠的三代論

從國外的實踐來看，虛擬電廠技術已經(jīng)發(fā)展了三代：

（資料來源：Bosch博世集團）

第一代虛擬電廠，以分布式電源（或者是單一資源類型）的集中式匯聚與協(xié)調(diào)為核心，基于傳統(tǒng)的工業(yè)自動化SCADA架構，主要面向電網(wǎng)內(nèi)部服務。

第二代虛擬電廠，以源荷聚集（兩類資源）協(xié)調(diào)為核心，增加了負荷側(cè)資源匯聚功能，還是傳統(tǒng)的SCADA架構，除了為電網(wǎng)運營商服務，也參與到市場化的交易中（比如現(xiàn)貨市場、輔助服務市場等）。

第三代虛擬電廠，是多元資源的廣泛聚集，只要有調(diào)節(jié)能力的負荷側(cè)資源都可納入，探索形成新的商業(yè)模式，采用新的數(shù)字化模型（61850/62939），以新的數(shù)字化架構（云-邊-端協(xié)調(diào)）去實現(xiàn)，形成非常復雜的協(xié)作生態(tài)，甚至增加區(qū)塊鏈、DAO等新的技術要素。

虛擬電廠在中國

從中國的虛擬電廠實踐來看，大多數(shù)虛擬電廠還是第一代水平，少數(shù)項目部分具備第二代的特征，但遠未成熟。

虛擬電廠作為電力行業(yè)的一項技術產(chǎn)品，其發(fā)展受制于電力行業(yè)的開放度、市場化水平、專業(yè)化程度、以及數(shù)字化水平。

說得更直白一點，產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度決定了虛擬電廠的發(fā)展空間。

當前中國電力行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構，在發(fā)電側(cè)屬于寡頭壟斷（少數(shù)發(fā)電集團之間的博弈），在電網(wǎng)側(cè)屬于自然壟斷（全國兩張網(wǎng)），在負荷側(cè)幾乎沒有成熟的服務商和市場環(huán)境。

在這樣的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構中，虛擬電廠很難找到合適的生存土壤，離成熟尚遠。

在成熟的電力市場中，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)相對清晰，專業(yè)界限較為明確，每個環(huán)節(jié)相對都有成熟的商業(yè)模式，并且在自然壟斷環(huán)節(jié)之外的各環(huán)節(jié)，形成較為充分的市場競爭，客戶的市場意識也較高。逐步出現(xiàn)了獨立于輸電、配電和交易環(huán)節(jié)的“資源聚合商”角色，這是虛擬電廠的主要應用對象。

（資料來源：Bosch博世集團）

虛擬電廠的邏輯本質(zhì)

第三代虛擬電廠的技術邏輯本質(zhì)，在于匯聚一切可以調(diào)節(jié)的負荷側(cè)資源，以數(shù)字化手段形成資源池，并進行市場化變現(xiàn)。

第三代虛擬電廠最主要的創(chuàng)新，在于突破了“負荷”或者“光伏”這類單一資源聚集，把各種資源形式，比如三聯(lián)供、儲能、電動車V2G、小型熱電聯(lián)產(chǎn)、蓄熱蓄冷裝置等各種資源都進行聚合。

每個資源在時間上都可能具備負荷的上下調(diào)節(jié)能力，形成一個“陰影面積”，虛擬電廠就是把所有的陰影面積疊加，匯聚成一個巨大的陰影面積池，即資源池。

（資料來源：Bosch博世集團）

虛擬電廠在需求響應領域的變現(xiàn)

虛擬電廠本質(zhì)上是一種技術產(chǎn)品，這個產(chǎn)品需要形成可行的商業(yè)模式，從目前來看，圍繞需求響應的變現(xiàn)是大家關注的重點。

但是需求響應的變現(xiàn)空間到底有多大，誰是付費方，這個問題又牽扯出電力體制改革的很多深層次問題，直接影響虛擬電廠的未來發(fā)展。

需求響應的商業(yè)本質(zhì)是：以KW為單位的電力資源，在時間上的稀缺性問題。

我們以某省級電網(wǎng)的年度負荷曲線為例：

某一負荷值的年持續(xù)時間（概率），決定了它的稀缺性價值，大致可以分三檔：

1、該省電網(wǎng)的3%最尖峰負荷，年持續(xù)時間約10多小時。這是最稀缺的電力資源，如果電網(wǎng)要為這3%尖峰負荷去配置增量容量，需要巨大的投資。那么一旦這3%的尖峰負荷出現(xiàn)，過去電網(wǎng)會采取“有序用電”方案，現(xiàn)在以“電網(wǎng)級虛擬電廠”的方式進行建設，并且補貼給用戶。

最稀缺的電力資源，如果進入市場必然是最豐厚的回報，這塊資源電網(wǎng)自行掌握，相關投資作為電網(wǎng)安全穩(wěn)定的成本，進入輸配電價。

2、3%~8%的尖峰負荷，年持續(xù)時間大約幾十小時。這部分資源，有兩種變現(xiàn)方式，其一是少部分省份進入輔助服務市場，以市場化方式采購，但是輔助服務市場是批發(fā)側(cè)市場，玩家都是大體量，交易門檻較高，中小型負荷集成商很難進入。其二是大部分省份目前采用非市場化的“政策性需求響應”，以事件的方式，或者是直調(diào)資源補償?shù)姆绞健哪壳翱?，每年?zhí)行的次數(shù)較少，且價格非市場形成，無法對參與者構成足夠的刺激，負荷集成商能保本就算不錯。

3、8%以下的這部分，年持續(xù)時間在幾十~幾百小時。這部分資源，有賴于電力現(xiàn)貨的價格信號，售電公司以偏差成本控制的方式進行響應，目前市場化水平也較低，要看后續(xù)現(xiàn)貨市場的成熟度提升。

所以就變現(xiàn)的空間和模式上看，由于中國電力市場正處于轉(zhuǎn)軌過程中，雙軌制運行對虛擬電廠的發(fā)展制約較大，且涉及到多方面的改革推進，至少在短期內(nèi)，虛擬電廠在需求響應這個商業(yè)模式里，并不可能出現(xiàn)國外成熟電力市場那樣的高回報空間。

當然，虛擬電廠的商業(yè)模式，不僅僅是在需求響應，還有別的很多場景，這里不過多展開。

虛擬電廠在中國，更深層次的問題

不管虛擬電廠在一些能源創(chuàng)業(yè)者口中，被說成是多么有前途的技術，其在中國電力行業(yè)的實踐，還需要解決更深層次的問題。

我曾經(jīng)問過某電網(wǎng)自建的虛擬電廠平臺運營方：你們接入了多少多少的場站，簽訂了多少多少合同，也匯聚了多少多少MW的負荷，那么真正需要執(zhí)行響應的時候，客戶的參與率到底是多少？第二年、第三年的參與率變化是怎么樣？

他的回答是：低到不好意思說。

個人認為這里包含了兩方面的問題：

1、電力用戶的市場化意識和使用習慣培育問題

大多數(shù)企業(yè)并不具備負荷管理能力，在現(xiàn)有的電價體系下，也很難真正意識到負荷的時間價值。而且對企業(yè)來說，用電是剛需，這個剛需到底有多剛，企業(yè)為了錯避峰運行，需要如何調(diào)整負荷，這個調(diào)整對企業(yè)的代價有多大，這個代價是不是有足夠的激勵補償？

這些問題還需要不斷的回答和探索，至少目前的價格機制是無法做到充分激勵的，這也是虛擬電廠起不來的原因之一。

2、缺乏專業(yè)運營能力與企業(yè)信任度

目前的虛擬電廠主要是三類建設方，一是電網(wǎng)以項目建設的方式自己投資運營，投資規(guī)模大，客戶數(shù)量多，但是缺乏深層次互動；二是少量創(chuàng)業(yè)團隊進行建設，但是這個業(yè)務本身缺乏盈利能力，需要靠別的業(yè)務去彌補，所以更多的是2VC的故事性；三是發(fā)電企業(yè)以試點、科技項目等形式建設，多數(shù)并不具備商業(yè)化持續(xù)運營的可能性。

虛擬電廠即使最基礎的負荷管理和負荷運營，也需要了解負荷背后的特性，電力的最終消費者不是人，而是各類負荷設備，實現(xiàn)電能量與其他能源形式的轉(zhuǎn)換，目前的虛擬電廠建設方，并不會太關注電力最終消費者——負荷的背后使用需求。

如果說需求響應的量是Know What（需要削減或者增加多少個kW），虛擬電廠在現(xiàn)有的技術條件下，可以做到Know How（在不影響企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營的情況下，如何削減），但是很少人會去關注Know Why（為什么企業(yè)要削減，削減的好處怎么獲得，企業(yè)動力在哪，企業(yè)為什么相信你能最好的做這件事）。

所以才有了實際的響應率較低的現(xiàn)狀。

其本質(zhì)是：虛擬電廠是一種負荷側(cè)的管理技術，管理方（虛擬電廠運營商或者負荷集成商）和被管理方（企業(yè)）之間，需要在負荷管理、交易結(jié)構與利益結(jié)構、深層次的能源運營服務能力等方面，建立充分的企業(yè)互信，運營方需要展示真正的價值管理和創(chuàng)造能力。

這些都不是簡單的虛擬電廠技術能解決的問題，其核心在于：中國缺乏真正負荷的運營商，能以專業(yè)的第三方能力，幫助企業(yè)提升較低的能源管理水平和負荷管理能力。

說到底還是電力產(chǎn)業(yè)鏈過去長期的計劃經(jīng)濟模式，導致產(chǎn)業(yè)成熟度低、市場化水平低、客戶市場意識低的問題。

當然，正因為低，所以才有機會，誰能真正服務好客戶，真正占據(jù)客戶的心智，為客戶創(chuàng)造當下的價值，誰才能做好未來虛擬電廠的技術、業(yè)務和客戶資源積累，而不是在當下裝一堆控制器，然后搞個云平臺去拉估值，講故事。

期待中國電力市場的不斷成熟，電力體制改革的推進，讓虛擬電廠有更光明的未來！

非常感謝博世（中國）投資有限公司的王建國先生對本文做出的大量貢獻。