全球新動態(tài)：被馬斯克看好的虛擬電廠，能解高溫限電之急？

在電網上，再造一個“滴滴”。

文 | 邱曉芬

編輯 | 蘇建勛

(資料圖片)

43.8 度，是8月18日四川宜賓的最高氣溫，這一數據打破了四川省最高氣溫紀錄。熱浪席卷，“水電大省”四川陷入用電危機。

缺電，導致限電，隨之而來的是成都、宜賓、彭州等地均發(fā)布通知，分時段暫停商場、超市等地商業(yè)用電，以“讓電于民”。西南本地的光伏、化工、鋰礦行業(yè)更是不得不限電停產，被迫放了幾天“高溫假”。

發(fā)明191年后，電，已融入日常的生活肌理，也只有在“限電”的時候，人們才能真正意識到電力的珍貴。

電力的核心目標是實現平衡，最佳狀態(tài)是，所發(fā)的電能夠滿足下游的用電需求，不浪費且剛好夠用。近期四川的情況是，發(fā)電端“水電”因為罕見的干旱而枯竭，發(fā)電銳減，同時用電端電量又因為高溫激增93%，發(fā)電和用電之間出現巨大的缺口。

要彌合雙邊的失衡，虛擬電廠（VPP，Virtual Power Plant）不失為一項關鍵的技術手段。

向來敏銳的馬斯克最先盯上這一領域——身為特斯拉創(chuàng)始人的他，能源野心卻遠不止于此。2006年，馬斯克創(chuàng)立了屋頂光伏公司SolarCity，2015年，特斯拉公司又推出了家用儲能產品PowerWall。

2022年7月，特斯拉公司在加利福尼亞州推出一項虛擬電廠試點計劃。馬斯克的實踐是，邀請兩萬五千戶安裝有屋頂光伏、電池體系的家庭，組建一個局部的虛擬電廠能源網絡。

這些在屋頂上熠熠發(fā)光的光伏板就成了“大號電池”，它們將根據電網統(tǒng)一要求，在電網用電緊急的時候，統(tǒng)一減少用電；而在用電低谷，則將電池里面存儲的電量，反向賣回給電網。

看起來，馬斯克并沒有成立一個可觸摸的實體電廠，只是聚合了這些用戶端“沉睡”的屋頂光伏資產，卻構造了一套和電廠功能一樣的系統(tǒng)，還參與到了電網的調度中。

馬斯克的多贏設想很完美：參與的用戶不僅降低了電費，而且每為電網增加1千瓦時的電力，他們的屋頂就能賺取2美元收入。同時，還解決了當地在連日高溫炙烤下，發(fā)電量供不應求而頻繁停電的情況。

PowerWall屋頂光伏電池體系 圖片來自官網

馬斯克動作頻頻，持續(xù)引爆著遠在幾萬公里以外的中國二級市場。

Wind虛擬電廠指數顯示，自從4月份的低谷期以來，虛擬電廠至今漲幅逼近70%，國網信通、固德威等多只概念股頻頻漲停，其中金智科技今年以來股價最高點是其低谷期的兩倍以上。

經過多次漲停后，一些公司不得已出來“滅火”，澄清稱自身的虛擬電網業(yè)務甚至尚未落地，或者尚未中標大型項目。

“虛擬電廠還沒真正成規(guī)模，玩二級市場的人已經賺到了一波錢”，一位行業(yè)人士笑稱。

實際上，虛擬電廠并不是新概念，2001年，歐洲各國就開始開展了不少以集中式發(fā)電單元為主的虛擬發(fā)電廠項目。只是在近20年后的今天，短期國內的高溫攻勢、產業(yè)政策密集跟進，長期“雙碳”目標的提出，虛擬電廠的星星之火在國內開始閃現。

今年3月發(fā)布的《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》就指出，要推動儲能設施、虛擬電廠、用戶可中斷負荷等靈活性資源參與電力輔助服務。此外，北京/上海等多地的十四五規(guī)劃中也都點名提到發(fā)展和建設虛擬電廠。

各地虛擬電廠相關政策 圖源德邦研究所

虛擬電廠項目尚未形成大規(guī)模落地，試點正星星點點推進。從試點范圍來看，已從最初的單個設備、企業(yè)級、樓宇集群范圍，逐漸連點成片，向縣域、市域和省域范圍演進。

一片熱鬧之下，虛擬電廠行業(yè)里面玩家背景各異，軟件服務廠商、智能終端、自動化開關設備廠、早一批的光伏玩家悉數入局。在一級市場，不僅出現了多個專攻虛擬電廠的創(chuàng)業(yè)項目，新型儲能廠商也在講虛擬電廠的故事。

一位投資人表示，紅杉中國在內的頭部的投資圈已經全面關注到了這個賽道，并且已經出手，“一波新項目正在交割，頭部的機構都在，但不方便說”。一位創(chuàng)業(yè)者發(fā)現，即使剛剛進場、尚未盈利的新玩家都會被投資機構拋出來作為競對進行分析。

作為”舶來品“，虛擬電廠在國內出現的時間不過短短兩年，但關于它的前景，幾乎所有人都很明確——多家券商近期紛紛發(fā)布研報判斷，”虛擬電廠已經處于豹變前夜“。

這篇文章將解答的問題是：

1.虛擬電廠存在的土壤是什么？怎么發(fā)揮作用？

2.虛擬電廠國內試行的商業(yè)模式有哪些？

3.目前的玩家有哪些？主觀客觀方面各存在什么難點？

風電光伏激增，用電也要“跳”起來

隨著雙碳目標的推進，國內的風電光伏可再生能源裝機量快速增長。根據國家能源局統(tǒng)計，今年前五個月，全國可再生能源發(fā)電量達到1.1萬億千瓦——相當于全國有1/3的電量，都來自于這些風電/光伏等可再生能源電站。

原來的火力發(fā)電，燒煤的時候，一邊產能一邊造碳，產生的能量以破壞環(huán)境為代價。風光發(fā)電縱使碳排放更低，是雙碳目標的重要一步，但硬幣的另一面是，可再生能源發(fā)電存在巨大的不確定性和波動性。

光伏只在陽光下才能發(fā)電，風電機組發(fā)電頻率則隨著風力變化而變化，這對于現有電網系統(tǒng)來說是一項滅頂之災。有行業(yè)人士向36碳舉例，以一個風電裝機容量超過5吉瓦的電力系統(tǒng)為例，風機1米/秒的低風速變化，就將造成500兆瓦的發(fā)電裝機變化——幾乎等同于300萬居民的用電水平。

能源是心臟，電網是輸送血液的血管。在煤炭撐起能源一片天的時代下，原有的電力系統(tǒng)也依據火電的特點，形成用戶需要用多少電，上游的火電機組就發(fā)多少電，計劃性頗強。

風光電為代表的可再生能源，從原來能源墻上撬開了一個口子。一位行業(yè)人士向36碳表示，中國到2060年的用電量達到80億千瓦，新能源裝機量按照60%計算，總共是50億千瓦。

能源端發(fā)生翻天覆地的變化，電網端需要構建以新能源為主體的“新型電力系統(tǒng)”——發(fā)電端跳動了，用電端也需要更靈活，否則，發(fā)電端要么發(fā)出來的電沒辦法上網，棄風棄光，要么造成電網堵塞等。

為了解決這一問題，用電端需要補充更多的“靈活可調節(jié)資源“，虛擬電廠就是其中的一項關鍵解決方案。（另外三項為：火電機組調節(jié)、抽水蓄能和儲能）

虛擬電廠運營商公司“兆瓦云”創(chuàng)始人劉沅昆博士告訴36碳，這四種靈活可調節(jié)資源的方案中，按照經濟型來排序，用智能化軟件解決的虛擬電廠是成本最低的，而抽水蓄能/儲能/火電廠，由于需要有實際的建設成本，價格會更高。

國家電網此前就公布過一則測算數據：火電廠如果要實現電力系統(tǒng)的“削峰填谷”（即降低負荷高峰、填補負荷低谷），滿足5％的峰值負荷，需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設/運營等環(huán)節(jié)的總投資僅需500-600億元——只有前者的1/8。

那么，物美價廉的虛擬電廠如何發(fā)揮作用？

浙達能源CEO蔣雪冬向36碳舉了個例子。虛擬電廠就像在電網上打造一個“網約車平臺”， 用電端的各種負荷以及分布式電源等，比如鍋爐等設備，空調、分布式電源，就像是社會上的閑置車輛。平臺通過調動這些閑散資源，聚沙成塔，實現區(qū)域內的人車匹配（即電網平衡）。

虛擬電廠的作用原理 圖源德邦證券

用戶端的負荷各有特點，可大致分為儲能式電源、可中斷負荷、可削峰式負荷、可時移式負荷等等。

具體而言，比如用電過高的時段，發(fā)電端承壓，虛擬電廠平臺可以讓用戶端的“可削峰負荷”（比如充電樁）降低頻率，或者讓“可時移負荷”晚數小時開始工作，或者是直接停止掉“可中斷式負荷”的使用。通過種種動作，去削弱區(qū)域內的用電峰值，迎合發(fā)電端。

之所以“虛擬”，是因為并沒有一個真實的“電廠”形態(tài)存在，但平臺發(fā)揮著和電廠一模一樣的作用，應對著可再生能源增多之后所存在的諸多麻煩：

一方面，虛擬電廠可以通過“削峰填谷”，保障電網的平穩(wěn)運行，同時促進新能源的消納；另一方面還可以讓參與其中的用電端企業(yè)用戶通過參與電網互動，調節(jié)用電習慣，從而節(jié)省電費支出。

“虛擬電廠真正的價值，就是提供一個滿足電網需求的資源池，去盡可能迎合發(fā)電端發(fā)電的頻率特點，在用戶端模擬調節(jié)出一條符合電網需求的曲線?！眲淅ケ硎?。

電網“挖礦”，但商業(yè)模式尚在探索中

一直以來，電力工業(yè)一直被壟斷經營，實行發(fā)電/輸電/配電一體化的體制。

這種體制在電力工業(yè)發(fā)展的初期維系了電力工業(yè)的高速發(fā)展，但如今隨著電力工業(yè)規(guī)模擴大，傳統(tǒng)電力體制并不適應新型能源體系，電力市場需要引入更多的市場參與者。

虛擬電廠的商業(yè)模式本質是電力市場市場化交易。那么做虛擬電廠中，產業(yè)上的公司怎么賺錢？錢又是由誰支付？

中金公司此前在一份報告中指出，當前國內虛擬電廠主要通過輔助服務補貼和需求側響應獲取收益。（注：電力市場輔助服務是指，為電力系統(tǒng)調節(jié)頻率質量等服務；需求側響應是指，根據電網需求，暫時暫停用電側或者是改變使用習慣）

電力輔助市場的資金池子不小，能源局今年數據顯示，全國電力費用中的3%將會流向電力輔助服務市場中，而在發(fā)達國家，這一比例最高能達到10%左右。

電力輔助市場的資金池子，主要由兩部分構成，劉沅昆告訴36碳，在南方，主要是去年7月份推出的尖峰電價制度（即在系統(tǒng)用電量高的時候，制定比原來更高的電費，相比原來的峰段電價高了20%以上）；在北方，主要是生產過量的風電企業(yè)。

電力輔助市場，和“稅”類似，本質上是電網價值再分配——在高峰期用電的廠商、以及過量發(fā)電的風電企業(yè)，影響到了電網平衡，它們所以需要為此額外支付代價，真金白銀充入“電力輔助市場”的資金池子，這部分資金又流向了那些能為電網提供調節(jié)功能的公司。

劉沅昆向36碳測算了虛擬電廠的市場規(guī)模：電力輔助市場池子中的30%預計會流向虛擬電廠產業(yè)，按照7萬億千瓦時的社會用電總量，2022年虛擬電廠的市場規(guī)模在630億元左右。

此外，隨著目前“雙碳”調節(jié)需求的進一步增大和用戶終端用能電氣化的推進，到2030年的虛擬電廠的市場規(guī)模將達到1350億元。

除了賺取輔助市場的收入，需求側響應也是目前不少地區(qū)虛擬電廠賺取收入的主要方式。需求側響應和馬斯克的Powerwall公司的商業(yè)模式類似，當電網出現用電高峰的緊急情況時，會向下游釋放減少負荷信號后，用戶若愿意改變固有的用電模式，減少或者推移某時段的用電負荷，將獲得補貼。

前述分析師告訴36碳，廣東虛擬電廠主要靠去年新出臺的需求側響應政策掙錢。不過相較之下，一位行業(yè)人士告訴36碳，虛擬電廠平臺通過輔助市場賺錢會更加穩(wěn)定，收入更加持久。

除此之外，國內的虛擬電廠還在嘗試更多的商業(yè)模式。浙達能源CEO蔣雪冬告訴36碳，隨著中長期市場、 現貨市場、綠電交易市場、輔助服務市場等逐步放開，虛擬電廠可作為一個市場主體全面參與到市場中，極大豐富了虛擬電廠的商業(yè)模式。

比如，近期，國電投深圳能源發(fā)展有限公司的虛擬電廠平臺就通過參與電力現貨市場，通過電價價差套利賺取受益，最終獲得0.274元/度電的收益。

這也是中國首個調度用戶負荷參與電力現貨市場并盈利的虛擬電廠。電力現貨交易，目前也是部分有售電資質的虛擬電廠創(chuàng)業(yè)公司的商業(yè)模式之一。

虛擬電廠各種負荷資源如何參與市場和運行服務 信息由受訪者提供

不同地區(qū)中，虛擬電廠的實踐路線并不一致。中國和美國的虛擬電廠模式主要圍繞用戶端開發(fā)；歐洲由于當地風電光伏新能源更加集中，虛擬電廠一般在發(fā)電端發(fā)起。目前領先的德國虛擬電廠運營商Next Kraftwerk，已經打通了多種商業(yè)模式，2020年營收超過了6億歐元（折合人民幣42億人民幣）。

參與者眾，充電樁、儲能廠商半路殺入

虛擬電廠方興未艾，各大背景的上市/創(chuàng)業(yè)公司已開始布局。

從業(yè)者可以大致劃分為兩種。一類是“資源切入型”，以國家電網、發(fā)電集團、售電公司等有著天然的用電客戶資源優(yōu)勢的地方性企業(yè)為主，這些企業(yè)自己有“礦”，比如國網綜能、國網信通、國電南瑞等等。

另外，有著可調節(jié)負荷資源優(yōu)勢的新型儲能領域玩家/充電樁玩家，也紛紛開啟虛擬電廠探索，比如天楹股份、電享科技、國能日新、特來電、零碳智能等等。

不過，這部分儲能/充電樁玩家并非虛擬電廠行業(yè)的主力軍，而更多是將其作為一種收入補充方式。一位電力公司高級分析師告訴36碳，儲能設備適合參與虛擬電廠調頻，虛擬電廠是當下火熱的儲能行業(yè)的終極商業(yè)模式，經過測算發(fā)現，部分儲能項目據此只需要3年就能夠回收成本。

圖源pixabay

第二類主力玩家是“技術切入型”，為前述玩家提供軟硬件技術服務能力，可以理解為提供“挖礦”工具。比如為參與冀北電力公司虛擬電廠建設的恒實科技、金智科技、科陸電子等上市公司，為江浙地市電網公司建設虛擬電廠的“浙達能源”，以及前述提到的創(chuàng)業(yè)公司“兆瓦云”。

盡管各大玩家已一腳躍入虛擬電廠領域，希望從廣袤的電力市場化變革中分得一杯羹，各自對于虛擬電廠的認知并不一致。

一名行業(yè)人士告訴36碳，行業(yè)內一部分玩家對于虛擬電廠的理解相對狹隘，只是停留在如何獲取補貼/套利。比如，有的廠商認為只要能實現設備負荷按照需求削減或增加，就能夠建所謂的虛擬電廠，但本質上并沒有與電網建立更深入的技術綁定和連接，成為電網的一部分。“慢慢的大家會發(fā)現很多能力瓶頸 ”，蔣雪冬表示。

而虛擬電廠是一個高度資源依賴、技術依賴和數據依賴的賽道，長期需要拼綜合能力。

“營銷團隊是否足夠專業(yè)，高技術能力的封裝是否足夠簡單易用，基礎能力是否足夠標準化，決定了大家在這個賽道跑的快慢”，蔣雪冬表示。中金公司也提出，兼具資源與技術的虛擬電廠聚合商有望成為行業(yè)龍頭。

不管是什么背景的玩家、以什么樣的商業(yè)模式落地，數位行業(yè)人士告訴36碳，當下虛擬電廠擺在眼前的難點一方面在于，如何說服用戶端盡可能把更多調節(jié)能力給到虛擬電廠運營廠商，把用戶側資源池子做大做豐富。

有虛擬電廠從業(yè)者告訴36碳，目前行業(yè)用戶對于虛擬電廠并沒有太大感知——“一說虛擬電廠，用戶們第一反應是，虛擬電廠是什么？談到虛擬電廠靠輔助市場賺錢，問題又變成，輔助市場是什么？”

所以，目前行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是，廠商如何把虛擬電廠的能力推銷出去，讓用戶愿意配合；其次，是要對用戶端的負荷特性、生產計劃和用電設備足夠了解，協(xié)調好用戶光伏、儲能等多類資源，準確挖掘出用戶的可調能力；最后才是，考慮如何對負荷進行分類/組合/優(yōu)化/運營，把收益最大化。

上一個難點更多是在于，企業(yè)如何打磨內功。擺在眼前的另一個客觀掣肘在于，政策和電網調度如何搭橋鋪路。

未來虛擬電廠項目能不能做大，與政策引導直接掛鉤。一位虛擬電廠創(chuàng)業(yè)者在某東南沿海省份落地業(yè)務的時候發(fā)現，盡管當地已經出臺了電力輔助市場文件，但并沒有很好落地執(zhí)行，部分地區(qū)對于使用虛擬電廠進行電力調度的接受度并不高，反而更愿意接受抽水蓄能/火力機組調度等傳統(tǒng)的靈活性資源調度方式。

一位分析師告訴36碳，當前不管是電力市場推進速度，還是輔助服務、需求側響應的政策還有待完善，“用戶端以什么形式參與還沒有框架”。此外，受電網調度關系的影響，發(fā)電側、用電側的聚合需要電網同意，”虛擬電廠能不能做、怎么做，還是要看電網?！?/strong>

目前來看，不管是從清潔能源接入規(guī)模、市場成熟度，或是行業(yè)對虛擬電廠的認知來看，均處于從零到一的起步階段。

在蔣雪冬看來，虛擬電廠這一個分支市場要快速發(fā)展起來，需要頂層設計、市場環(huán)境、配套政策、技術規(guī)范、工程規(guī)范的完善。

現在看來，驟然爆火的虛擬電廠還有一段路要走，但到如今，已經沒有人會懷疑它的價值。

|題圖來源 Pixabay