記者 湯一濤

編輯 高宇雷

19世紀(jì)末期，以電力為核心的二次工業(yè)革命，繼續(xù)著工業(yè)化的步伐。在電氣化的變革之中，傳統(tǒng)的手工作坊逐漸消失，集中式的大型現(xiàn)代化工廠成為主流。

世界上的第一座火力發(fā)電廠就誕生于這一時(shí)期?；魻柋靖呒軜虬l(fā)電站（Holborn Viaduct power station）位于倫敦市中心，建造者就是白熾燈的發(fā)明者托馬斯·愛(ài)迪生（Thomas Edison）。

霍爾本高架橋發(fā)電站｜圖片來(lái)源：Wikipedia

這座發(fā)電廠起初點(diǎn)亮了968盞白熾燈，照亮了從霍爾本馬戲團(tuán)到圣·馬丁大酒店的街道。后來(lái)，霍爾本高架橋發(fā)電站的發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大到了3000盞白熾燈，并開始為附近的私人住宅提供照明。

時(shí)至今日，我們依舊沿襲著這種發(fā)電模式——由一個(gè)中心發(fā)電廠出發(fā)，向周圍輻射，輸送電力。隨著技術(shù)的迭代和用電規(guī)模的擴(kuò)張，這種輻射范圍越來(lái)越大，所以也就有了把西部省份的電力輸送到東部沿海地區(qū)的“西電東送”工程。

只不過(guò)，一個(gè)新的趨勢(shì)是，一種分布式的供電模式正在被越來(lái)越多人所討論。這種模式在國(guó)際上叫“需求側(cè)效應(yīng)”或者“復(fù)合聚合商”；更為通俗的稱呼，叫做“虛擬電廠”。

帶火這個(gè)概念的是2022年史上最熱的夏天。極端天氣帶來(lái)了全國(guó)多地區(qū)的電力短缺。據(jù)《財(cái)新》雜志的不完全統(tǒng)計(jì)，從8月15日算起到18日，共有21家上市公司發(fā)布公告稱，因限電政策影響，公司或子公司將臨時(shí)停產(chǎn)或部分減產(chǎn)。

跟氣溫同樣火熱的還有資本市場(chǎng)，在電力短缺的背景下，虛擬電廠似乎給出了一個(gè)極具潛力的解決方案。金融數(shù)據(jù)公司萬(wàn)得顯示，自4月27日至8月24日，虛擬電廠指數(shù)由4509.29點(diǎn)上漲至年內(nèi)高位的7524.94點(diǎn)，漲幅達(dá)66.88%。金智科技、北京科銳、恒實(shí)科技等相關(guān)概念股均有大幅上漲。

不過(guò)，隨著氣溫的下降和限電措施的取消，虛擬電廠指數(shù)隨后又開始下跌。截至9月1日，虛擬電廠指數(shù)報(bào)6253.64點(diǎn)，近7個(gè)交易日跌幅超16%。

這對(duì)一個(gè)概念先行、還尚不成熟的行業(yè)來(lái)說(shuō)倒屬正常。華西證券研報(bào)預(yù)測(cè)，到2030年，虛擬電廠的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)模將超過(guò)4500億元人民幣。但眼下這個(gè)行業(yè)需要回答的問(wèn)題是，該如何一步步構(gòu)建這4500億的規(guī)模。

一個(gè)分布式解決方案

一年之中的用電負(fù)荷并不總是均衡的。高溫夏天是電負(fù)荷最高的季節(jié)，這是人們使用空調(diào)的高峰時(shí)段。冬天的電負(fù)荷波動(dòng)則比較小，用電高峰集中在早晨和晚上。春秋兩季的用電負(fù)荷則較低。

一天之中的用電負(fù)荷也有波動(dòng)，夜晚人們?nèi)胨蟮挠秒娏渴亲畹偷?。盡管各地對(duì)用電波峰和谷峰的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，但大致而言，電力行業(yè)一般將上午7點(diǎn)到晚上11點(diǎn)劃為用電高峰，晚上11點(diǎn)至次日7點(diǎn)劃為低谷時(shí)段。

冬、春、夏、秋4個(gè)季節(jié)美國(guó)平均用電情況｜圖片來(lái)源：美國(guó)能源署

這種需求端的波動(dòng)帶來(lái)的就是對(duì)電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。電力網(wǎng)絡(luò)并不總能滿足高峰期的用電需求。當(dāng)負(fù)載接近極限時(shí)，最常見的做法就是通過(guò)限電強(qiáng)行降低用電需求，防止電壓下降導(dǎo)致更嚴(yán)重的大面積停電，甚至用電損壞。

波動(dòng)在電力供應(yīng)端也是一個(gè)問(wèn)題。盡管穩(wěn)定的化石燃料的發(fā)電量仍占據(jù)中國(guó)約80%的發(fā)電量，但在雙碳背景下，清潔能源正在越來(lái)越多的進(jìn)入電力生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。

清潔能源是所謂“靠天吃飯”的能源類型。光伏依賴光照，風(fēng)能依賴風(fēng)力，水能依賴水力。這些強(qiáng)烈依靠自然環(huán)境的能源類型，其不穩(wěn)定性，甚至比需求段更加劇烈。

此次四川的限電政策，正是供應(yīng)端和需求端共同作用的結(jié)果。一方面，持續(xù)的高溫增加了用電量。另一方面，四川作為中國(guó)第一水力發(fā)電大省，水力發(fā)電提供了超過(guò)80%的發(fā)電量。而今年四川省的降水相比往年降低了約40%，同時(shí)向四川輸電的省份也出現(xiàn)了類似的高溫天氣。在外部輸送沒(méi)有增加，自身的發(fā)電量下降的情況下，同時(shí)用電需求也在增加。此消彼長(zhǎng)之，就導(dǎo)致了限電。

就是在這種背景下，虛擬電廠進(jìn)入了人們的討論范圍。在電力供需不匹配的情況下，通過(guò)一定的激勵(lì)措施，讓用戶主動(dòng)改變自己的用電方式和用電行為，參與供需調(diào)劑，從而減輕電力系統(tǒng)的壓力。

虛擬電廠最初的概念由已故的西蒙·阿韋布赫 (Shimon Awerbuch)博士在1997年提出。他將之定義為“一種由獨(dú)立的、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體組成的靈活聚合體，可以高效為消費(fèi)者提供能源服務(wù)，而不必?fù)碛邢鄳?yīng)的資產(chǎn)”。

更通俗一點(diǎn)說(shuō)，虛擬電廠就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，將不同的用電方、儲(chǔ)能放、分布式電源聚合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電力的彈性調(diào)整。即使是一戶家庭、一輛電動(dòng)汽車，也能成為虛擬電廠的一部分。

和共享經(jīng)濟(jì)類似，虛擬電廠也是通過(guò)信息化協(xié)調(diào)，將限制資源再利用。例如天氣預(yù)報(bào)顯示明天有高溫，虛擬電廠預(yù)計(jì)用電將出現(xiàn)缺口，就會(huì)向用戶發(fā)出邀約，將多余的電量填補(bǔ)缺口。

這也是“虛擬”概念的來(lái)由——并沒(méi)有一個(gè)實(shí)體的電廠，而是眾多分布式的“小型電站”匯聚成了一個(gè)發(fā)電量可觀的“虛擬電廠”。

虛擬電廠運(yùn)轉(zhuǎn)原理｜圖片來(lái)源：璞躍中國(guó)

在虛擬電廠這個(gè)概念爆火以前，科技公司早就已經(jīng)開始布局，特斯拉就是其中的先行者。

2015年，特斯拉就推出了家用儲(chǔ)能設(shè)備PowerWall。2022年7月，特斯拉又加入了太平洋燃?xì)馀c電力公司（PG&E）的緊急減負(fù)荷計(jì)劃（ELRP）。

特斯拉在多倫多的Powerwall｜圖片來(lái)源：The Verge

PowerWall內(nèi)置18650鋰電池，有7千瓦時(shí)和10千瓦時(shí)兩種配置。通過(guò)屋頂太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電力，Powerwall可以儲(chǔ)存100千瓦時(shí)以上的容量。

PowerWall屋頂太陽(yáng)能系統(tǒng)｜圖片來(lái)源：特斯拉

目前，特斯拉已經(jīng)在加利福尼亞、澳大利亞和日本宮古島建立了虛擬電廠，得克薩斯州的虛擬電廠也在建設(shè)中。在加利福尼亞，用戶每向電網(wǎng)輸送1度電，就可以獲得2美元（約合13.8元人民幣）的獎(jiǎng)勵(lì)。

截至2022年8月19日，已經(jīng)有2500名PowerWall用戶加入了ELRP計(jì)劃，可以提供最高16.5兆瓦的電力。

圖片來(lái)源：Twitter@PGE4Me

世界范圍內(nèi)，相比美國(guó)而言，歐洲的虛擬電廠已經(jīng)進(jìn)入了更為成熟的商業(yè)化階段。歐洲的虛擬電廠最早可以追溯至2007年，到現(xiàn)在，已經(jīng)是世界上虛擬電廠最集中的市場(chǎng)。

由于歐洲發(fā)電資源較為分散，早期歐洲虛擬電廠主要聚焦在電力供給側(cè)，以聚合發(fā)電資源為主。從營(yíng)收來(lái)看，一方面虛擬電廠可以幫助電廠降低發(fā)電成本，從中獲得服務(wù)費(fèi)分成；另一方面，虛擬電廠可以直接參與電力交易和輔助服務(wù)，從中獲得分成。

德國(guó)的Next-Kraftwerke是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商。截至2022年Q2，Next Kraftwerke已有14414個(gè)聚合單元，10836兆瓦聯(lián)網(wǎng)裝機(jī)容量。在被荷蘭殼牌公司收購(gòu)前，該公司2020年?duì)I收已經(jīng)高達(dá)5.96億歐元（約合41億元人民幣）。

Next-Kraftwerke發(fā)展史｜圖片來(lái)源：Next-Kraftwerke

一個(gè)10年后的千億市場(chǎng)

今年以來(lái)，中國(guó)關(guān)于虛擬電廠的政策也頻頻出臺(tái)。

2022年1月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見》，指出“構(gòu)建適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的市場(chǎng)機(jī)制，鼓勵(lì)抽水蓄能、儲(chǔ)能、虛擬電廠等調(diào)節(jié)電源的投資建設(shè)?！?，3月又發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，表示要推動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)施、虛擬電廠、用戶可中斷負(fù)荷等靈活性資源參與電力輔助服務(wù)。

8月26日，國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心——深圳虛擬電廠管理中心舉行揭牌儀式。據(jù)了解，預(yù)計(jì)到2025年，深圳將建成具備100萬(wàn)千瓦級(jí)可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。

根據(jù)華西證券研報(bào)顯示，估算到2025年，虛擬電廠的投資建設(shè)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)300億元人民幣，平均每年投資建設(shè)規(guī)模達(dá)到105-200億元人民幣；到2030年，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)4500億元人民幣。

但隨著氣溫的下降和限電措施的取消，市場(chǎng)對(duì)于虛擬電廠概念逐漸開始趨于理性。在剛剛過(guò)去的一周中，虛擬電廠指數(shù)已經(jīng)開始開始下跌。截至9月1日，虛擬電廠指數(shù)報(bào)6253.64點(diǎn)，近7個(gè)交易日跌幅超16%。

目前而言，我國(guó)虛擬電廠仍處于早期的邀約型階段，主要由政府部門牽頭，各個(gè)聚合商參與，共同完成整個(gè)流程。但現(xiàn)下的虛擬電廠總體還處于試點(diǎn)示范階段，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和更細(xì)化的政策。

而就技術(shù)而言，大部分虛擬電廠試點(diǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步的用戶監(jiān)測(cè)，但多數(shù)還沒(méi)實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)化調(diào)度和分布式能源的閉環(huán)控制。

最為關(guān)鍵的是，拋開概念不談，虛擬電廠本質(zhì)上就是電力市場(chǎng)化交易。在成熟的電力市場(chǎng)中，產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都有相對(duì)成熟的商業(yè)模式。但中國(guó)的電力行業(yè)屬于寡頭壟斷行業(yè)，在負(fù)荷側(cè)幾乎沒(méi)有成熟的服務(wù)商和市場(chǎng)環(huán)境。

也就是說(shuō)，如何統(tǒng)籌各方利益，培育長(zhǎng)期健康的市場(chǎng)環(huán)境，才是虛擬電廠最需要面對(duì)的問(wèn)題。

原標(biāo)題：《電廠｜作為“電廠”，我們來(lái)聊聊虛擬電廠》

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