马斯克看好的虚拟电厂,在国内火了一波:相关概念股 4 个月涨 50%,还有城市试点运行

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   it爱好者2022-09-04 19:00:27
高温热枯了一众水力发电站,却再次带火了“虚拟电厂”这个概念。不仅各地都有新的虚拟电厂开建或投入运行,连相关的概念股也上涨了 50%。

要知道,就在一个月前,马斯克也刚宣布一个虚拟电厂项目 —— 给家里自备“大储能电池”Powerwall 的特斯拉用户,开放一个赚钱的好途径,用户如果有用不完的电,传给电网一度电就能挣两美元

国内也已经有相关虚拟电厂投入运行,据新浪科技介绍,目前不少公司都加入了给虚拟电厂“供电”的行列,积极的话一个月甚至能拿到十几万元。

听起来,这个虚拟电厂不仅能解决电力供给不足的问题,还能让有余电的个人或公司赚到钱。还有这么轻松的好事?所以虚拟电厂到底是个什么项目,它又凭什么盈利?

虚拟电厂究竟是什么?

乍一看,很多人可能会把虚拟电厂看作是一个电厂。但其实并不是,它更像是一套能源管理系统。之所以有“电厂”的后缀,是因为它拥有和电厂一样的功能 —— 输送电力资源,不过相较于传统的电厂,虚拟电厂在输送时头脑会更灵活一些。

具体怎么更“头脑灵活”呢?其实虚拟电厂在整个环节中扮演的是一个“调度者”的角色。一方面,在供电侧,它通过信息技术将各种发电储能资源整合在一起,包括传统的火电系统,新能源发电系统以及一些车能系统。另一方面,在用电侧,虚拟电厂通过对整合的能量资源进行调配,协同优化后来响应市场上灵活的用电需求。

其中,虚拟电厂会在用电高峰期及低谷期对用电进行调配,避免出现用电紧张的状况,起到一个“削峰填谷”的作用。说白了就是,用户要多少电,就刚好给他多少电,并且(多了就拿给别人)根据整体的发电、用电状况给出相应的用电建议。

△ 图源钟永洁, 纪陵, 李靖霞, 等.虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述

值得一提的是,据国家电网测算,传统的火电厂要实现电力系统“削峰填谷”,仅仅是系统 5% 左右的的峰值负荷,就需要投资 4000 亿元。

同样的活儿交给虚拟电厂来干,仅需 500 亿~600 亿元就行,成本连火电厂的 14.5% 都用不到。那虚拟电厂到底该如何实现,又需要哪些技术来支撑呢?

整体来讲,虚拟电厂需要三项主要技术来支撑能源管理系统:信息通信技术、智能计量技术和协调控制技术。信息通信技术是实现分布式能源聚合的关键性技术,包括 5G 通信技术、高速载波通信技术等。智能计量技术则对分布式能源等进行精确的测量,为后续协调配置打好基础。协调控制技术可以算作是实现虚拟电厂“最后一步”的技术,基于分析好的数据将电能以最优配置输出。

△ 图源科创板日报

听起来并不复杂,但要想实现虚拟电厂,从技术上来讲其实没有那么简单。

首先是算法方面,虚拟电厂要根据内部的各种数据来调度电力资源以达到最优配置,这其中必定会涉及到一系列的优化算法,虽然现在已经有部分优化算法,但还有待于进一步探索。

然后,据中国电力企业管理介绍,未来虚拟电厂势必要走上市场化的道路,而在电力市场交易中,点对点、安全透明并可信的交易环境至关重要,区块链恰恰是解决这个问题的关键。

但区块链在虚拟电厂中仍有一些技术瓶颈有待突破,比如说在涉及到范围较广的交易场景中,区块链的性能就会急剧下降,并且区块链的保密性也会给监管带来一定的难度。

最后再来讲讲虚拟电厂的商业模式,目前它的盈利来源主要有两种:一个是虚拟电厂作为售电企业直接与用户进行交易;另一个是调峰服务交易,即“削峰填谷”,一般称这种平衡能量资源的服务为辅助服务。

目前,虚拟电厂根据设备类型和盈利模式,可以被划分为四类,即电源型、负荷型、储能型和混合型。电源型虚拟电厂可以直接与用户进行交易,并视公司实际情况决定是否提供辅助服务。而负荷型虚拟电厂的主要特性便是通过调节用户用电功率来实现利润,能够提供辅助服务,但不一定直接出售电能给用户。储能型虚拟电厂既可以参与辅助服务市场,也可以通过获取并出售电能的方式盈利。混合型虚拟电厂则是“全能型”选手。

△ 图源钟永洁, 纪陵, 李靖霞, 等.虚拟电厂基础特征内涵与发展现状概述

那么,目前国内外的虚拟电厂各自发展到哪一步了?

国内外发展到哪一步了

在虚拟电厂的发展上,国外目前已有公司实现盈利,国内总体则还处在发展阶段

先来看看国外的情况。

虚拟电厂的概念,最早于 1997 年被英国学者 Shimon Awerbuch 提出,十多年后在国外渐渐流行开来。火起来的原因还略有差异:虚拟电厂在欧洲侧重于“开源”,即提升分布式电源的使用率;在美国则更接近于“节流”,即提高各地区能源的利用效率。

欧洲的典型虚拟电厂公司,即是 2009 年成立的德国虚拟电厂运营商 Next Kraftwerke。

仅 2020 年一年,这家公司的营收达到 5.95 亿欧元,一度成为德国最大的虚拟电厂运营商,目前已经被壳牌公司收购。

虽然这家公司管理的分布式发电设备和储能设备超过 6800+,但单个客户资源平均只有 0.87MW,也就是说,除了辅助服务和售卖新能源等其他盈利模式外,它需要依靠庞大的分布式资源调度能力来获取利润。

美国地区的虚拟电厂代表,就不得不提特斯拉了。2015 年的时候,马斯克就搞了个家用储能产品 Powerwall,它就像块大电池一样,能够储存太阳能的能量,实现用户的居家日常供电。今年 7 月,特斯拉宣布与太平洋煤气电力公司 PG&E 合作,将 Powerwall 变成一个分布式能源,用户用不完的电反向输送给电网,每度电获得 2 美元的奖励。

虽然这个虚拟电厂项目看似起步较晚,但 Powerwall 可是有不少用户基数的,上线后不久已经有几千用户报名,现在看来,马斯克可谓“早有预谋”(手动狗头)。

国内的起步要稍晚一些。

2017 年,上海建成黄浦区商业建筑虚拟电厂示范工程,江苏针对清洁能源的“源网荷智能电网”系统也投入运行;2019 年,位于河北的冀北虚拟电厂投入运行……

预计到 2025 年,广东深圳也将建成具备 100 万千瓦级可调节能力的虚拟电厂,逐步形成年度最大负荷 5% 左右的稳定调节能力。

目前,已有不少投入使用的虚拟电厂试点项目。例如,国网上海浦东供电公司已经与上海诺信汽车零部件有限公司等 6 家用电客户签署了基于虚拟电厂应用的协议,如果条件允许的话随时能“变身”虚拟电厂;

被国网公司列为虚拟电厂示范工程试点承担单位的冀北公司,负责的“虚拟电厂”试点项目已经服务于北京冬奥会。也就是说今年参与冬奥的小伙伴们,可能已经使用过虚拟电厂调度的资源了。

△ 图源国网冀北电力

目前,国家电网江苏电力有限公司开发的城区用户与电网供需友好互动系统,也已经被应用在智能充电桩上。

据大公报介绍,如果一台电动汽车电池容量大约是 60 千瓦时,选用这种智能充电桩,每度电充电价格能优惠 0.2 元,充 4 小时仅需 48 元,比平时节省 12 元。

但无论是国内还是国外,虚拟电厂都面临着一些绕不开的坎。

利润问题。据甲子光年介绍,冀北虚拟电厂的建设投资约为 3000 万元,在 2021 年,其参与调峰调频的频率大概一年内有 5-6 次,实现的运营商和用户收益则在 600 余万元左右。

盈利模式问题。例如目前不少虚拟电厂项目仍然主要靠提供储能服务来实现增值,至于节省电力的辅助服务,对客户吸引力则有限。

信息安全问题。虚拟电厂实际上严重依赖算法软件进行数据收集和通信,但这也让它们容易遭受网络攻击。据挪威 Statkraft 公司介绍,网络攻击正在对全球能源电网造成威胁。尤其是虚拟电厂,一旦被攻击可能会造成严重影响,这也会影响客户的信任度。

如果能想办法解决这些问题,对于虚拟电厂的发展也会有所帮助。

参考链接:

  • [1]https://mp.weixin.qq.com/s/qMS2tPPtP7V6pE37HPAqWA

  • [2]https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202207151576198309_1.pdf?1657923190000.pdf

  • [3]https://mp.weixin.qq.com/s/mLLNd1Ro3M2yRh_FuW8W_w

  • [4]https://www.tesla.com/support/energy/tesla-virtual-power-plant-pge-2022

  • [5]https://www.jfdaily.com/news/detail?id=519246

  • [6]http://www.gov.cn/xinwen/2019-12/11/content_5460457.htm

  • [7]https://www.cnn.com/2019/11/07/business/statkraft-virtual-power-plant/index.html

  • [8]http://www.takungpao.com/news/232108/2022/0819/755432.html

  • [9]https://36kr.com/p/1883497154309509

  • [10]https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2022&filename=SLDL202206003&uniplatform=NZKPT&v=XLtp2qMcoWQLHwdh0CKqSrO5LSe0CQ2OjHBq-sMccx1hiNhXINcxyvN9QYbahcuK

  • [11]http://www.tanpaifang.com/tanguwen/2021/0317/77096_5.html


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