國家能源局近日發布《電力現貨市場基本規則(征求意見稿)》(以下簡稱“征求意見稿”)和《電力現貨市場監管辦法(征求意見稿)》明確,推動儲能、分布式發電、負荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網等新興市場主體參與交易。
虛擬電廠 (Virtual Power Plant ,簡稱VPP),是通過先進信息通信技術和軟件系統,實現DG(即distributed generator,分布式電源)、儲能系統、可控負荷、電動汽車等DER(即Distributed Energy Resource,分布式能源資源)的聚合和協調優化,作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。
“占領市場必先占領消費者的心靈”。Wind數據顯示,自年內4月低點以來,“虛擬電廠”指數跑贏同期滬深300指數76.02個百分點,累計漲幅高達84.21%。據同花順數據,截至今年8月底,47只虛擬電廠概念股中,38只股價上漲。虛擬電廠的意外出圈,為傳統的電力行業描繪一個頗具賣點的故事:通過技術搭建起來的一套能源管理系統,將電網中大量散落的、可調節的電力負荷整合,參與電網調度,實現削峰填谷甚至拯救電荒。有業內人士認為在電力市場建設不完善的情況下,我國目前的VPP建設任重道遠。
中國故事:資本火熱但尚處萌芽狀態
近年來,“能源轉型”成為當前電力行業發展的新主題。電力系統中火力發電占比顯著降低,可再生能源滲透率逐步提高,電力行業面臨高比例新能源接入、電力靈活性下降等諸多新挑戰。雙碳目標提出后,DG和DER成為新型電力系統中不可或缺的重要組成部分,這也為電力系統提出了更高的要求。
隨著能源互聯網技術的發展,各種新事物、新技術不斷涌現。虛擬電廠因具備高可靠、低成本、清潔化等特征,成為新型電力系統構建的重要研究領域。
2020年起,國家能源局確定將VPP平臺納入能源領域重點專項,以推動技術成果的轉化落地。2021 年,國家能源局印發《2021年能源監管工作要點》,積極推進VPP等第三方主體參與電力輔助服務市場。近年來,上海黃浦區商業建筑VPP、江蘇大規模源網荷友好互動系統VPP、浙江綠色能源VPP、冀北VPP項目等相繼落地,為激活需求側資源提供了經驗。
國家發改委、國家能源局今年5月印發的《“十四五”現代能源體系規劃》提出“大力提升電力負荷彈性”,加強電力需求側響應能力建設,力爭到2025年,電力需求側響應能力達到最大用電負荷的3%—5%,進一步激活了VPP發展規模。
VPP的核心可以歸納為“通信”和“聚合”。VPP是聚合地理位置相對分散DER,依托于調控中心、電力交易平臺等,輔以數據交互通訊技術,既可作為“正電廠”向系統供電,又可作為“負電廠”加大消納;既可快速響應指令保障系統穩定,也可如同真實的電廠一樣參與各類電力市場獲得經濟收益。
今年VPP迎來實質性發展:深圳虛擬電廠管理中心正式揭牌,山西省發布國內首份省級虛擬電廠運營管理,山東省虛擬電廠可作為獨立市場主體參與電力交易。
據業內人士坦言,從目前已開展的VPP技術研究和實踐來看,VPP關鍵技術研究的廣度和深度還遠遠不夠?!疤摂M電廠在我們電力交易看來,就是把可再生 儲能和需求側相應整合到一起,但還是參與電力交易,沒有什么特別玄乎的?!睔W洲某從業人員告訴筆者。
目前的VPP實質是需求響應,自2014年以來在北京、上海等地開展試點,以補貼的形式啟動發展。電力現貨市場逐步完善,虛擬電廠才能大展拳腳。我國虛擬電廠發展仍然處于導入期,距離成長期還需數年。只有市場機制和標準體系不斷完善,未來虛擬電廠才能規模化、常態化、市場化發展。
海外實踐:產業成熟但商業模式不力
VPP是“舶來品”,概念最初于 1997 年由 Shimon Awerbuch 提出,21 世紀初在德國、英國、法國和荷蘭等歐洲國家興起。事實上,國外在VPP參與電力市場的機制設計和交易模型中產生了諸多研究成果。
美國科技巨頭特斯拉入局,VPP熱度只增不減。
據國外科技媒體報道,去年,特斯拉在加州啟動了一個VPP試點項目,項目讓電網在壓力較大的時候,可以從Powerwall用戶處調動電力。試點成功后,今年6月,特斯拉和覆蓋北加州地區的電力公司太平洋(601099)燃氣電力公司(PG&E)在特斯拉APP上推出了虛擬電廠正式版功能模塊。
今年8月,特斯拉已與南加州愛迪生公司(SCE)建立合作關系,將其位于北加州的VPP業務擴大至該州的南部地區。目前,位于加州西南部的洛杉磯和周邊地區的特斯拉Powerwall用戶已可以通過向電網提供電力獲得相應的報酬。
鑒于資源稟賦、市場結構、市場主體成熟度等諸多因素的影響,國外VPP發展模式不盡相同。現階段來看,國外電力市場受機制更完善、交易品種更豐富、主體準入對象更廣泛。
調峰本質上屬于能量市場,國外成熟電力市場不設單獨調峰市場,主要通過現貨市場解決。美國虛擬電廠以可調負荷為主,VPP可參加能量市場、旋轉備用與非旋轉備用市場;澳大利亞則以用戶側儲能為主,VPP通過參與實時市場解決調峰問題,2019年7月到2021年6月,澳大利亞開展了為期兩年虛擬電廠參加電力市場的(連續)試點運行;歐洲采用自調度模式,以德國為代表的歐洲國家以分布式電源為主,VPP運營商在輔助服務市場中提供調頻備用服務是主要盈利手段之一。
盡管在國際市場中,VPP已被驗證模式成熟,但盈利情況普遍不樂觀。
據彭博新能源財經2022年4月報告統計,該機構追蹤的93家虛擬電廠運營商中,盈利難度普遍較大,諸多成熟的虛擬電廠公司或已被殼牌、意大利國家電力公司等大公司收購,只有一家Nuvve上市。
澳洲報告指出,VPP創建軟件聚合平臺和任何相關的硬件以聚合DER,制定是否使用表后容量(BTM)或何時出口到哪個市場,然后實施這些方面有很大的成本。因此,預計VPP運營商目前的利潤率會很低。
產業方面,澳洲VPP從業人士告訴筆者,如何調動市場主體的積極性,是VPP運行的關鍵。VPP技術特性與集中式電源相比存在極大差別,其分散性意味著指令性的控制方式不再適用,對調度運行提出了新挑戰。
而我國的VPP上市公司業績并非一片火熱。研報顯示,半年報顯示,虛擬電廠指數19個成分股里整體情況并不理想,營業收入同比增長的中位數僅有5.22%;扣非后歸母凈利潤同比增長的中位數為-10.94%;毛利率中位數由去年同期31.09%下跌至25.95%。
求路探索:難點不少可先行試水探路
我國電力市場改革有自身特點,難直接照搬國外成熟電力市場機制體系,也無法一蹴而就。
調峰市場方面,VPP尚處于萌芽階段。據筆者了解,華北方面,目前本質上來說并未真正參加華北調峰市場,也不存在VPP報價機制。上海方面雖存在報價機制,但將其參與調峰單獨劃分,提供的調峰需求量由調度機構決定。同時,時間維度、空間維度并不全面。價格方面,并不具備激勵誘惑。
關鍵技術方面,支撐VPP的計量、通信和控制等基礎設備欠缺,技術水平較低,關鍵技術研究不足,實時性和自動化無法得到保障。高比例新能源電網為VPP低碳運行帶來的一系列問題沒有得到解決。
此外,我國側管理體系與市場機制不完善。目前,我國大部分試點項目的組織、實施和管理大體沿襲需求側管理模式,不同項目對于VPP 定義、內涵、功能、服務也不其明確統一,缺乏長遠合理設計;國家和地方層面尚未明確 VPP 牽頭監管部門,對其規劃、設計、建設、運行、監管等管理職能劃分尚未作出統一部署。
對于VPP的發展,業內積極獻言獻策。專家認為,當前我國以中長期的電量市場為主,調峰調頻輔助服務市場可待能量市場建成后再開放,也可先行探索。擬電廠可作為新興主體參加調峰調頻市場。借鑒國外的實踐經驗同時,結合我國自身特點,從市場組成、市場準入、報價出清、結算分攤等方面逐步改進。
同時,進一步完善頂層設計和行業標準,明確主管部門及各方職責。從頂層設計角度看,應在滿足電網運行安全及相關技術要求的前提下,逐步完善 VPP 運營相關市場機制和政策,為其商業化運營創造條件;促進分布式新能源發展監管并為 VPP發展奠定基礎。當前,我國VPP相關配套政策和行業標準尚未出臺,各類負荷聚合商通信協議、調度運行管理機制等尚不統一,數據交互壁壘高且不順暢,增加VPP的發展難度和成本,亟需明確主管部門和各相關方的職責,盡快開展技術規范制定工作,建立統一、協調的多方協作機制。