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特斯拉和太阳能面板安装商SolarCity合作开发家用储能装

投资学堂 2022-12-07 阅读 164

11月25日,中国电信浙江公司与华能(浙江)能源开发有限公司启动了中国首个实时调度5G虚拟电厂项目。

虚拟电厂1号机组成功完成72小时试运行,标志着中国第一台(套)接入调度系统参与实时响应调整的虚拟电厂正式投产。华能集团表示,虚拟电厂项目配备两台机组,总可调容量8.38万千瓦,2台机组正在建设和调试中。

既然是虚拟电厂,就意味着电厂不是实体——虚拟电厂本身不发电,而是整合了大量散落在电网中的可调电力负荷,增加了电网调度,实现了有效的削峰填谷。同时还可以提供调频、调压、备用等电力辅助服务,提高电网安全性。

中国电信浙江公司和华能在线5G虚拟电厂项目是5G基站闲置的备用储能聚集在一起,参与电网调度。不仅如此,池、建筑空调、分布式光伏、水厂工业负荷(水泵)、集中冷却站(冷藏)、充电桩等,都可以成为虚拟电厂系统的重要资源。

华西证券数据显示,预计2025年国内虚拟电厂运营市场规模将达到968亿元,2030年将超过4500亿元。

简单地说,虚拟电厂是一个基于能源互联网技术的无形电厂。与传统电厂相比,它没有工厂、机组、土地资源、煤气,可以促进可再生能源的消耗和有效利用。

智能计量技术、大数据、人工智能和区块链技术是支持虚拟电厂的重要技术基础。通过支持技术分散在不同空间的小型太阳能、风能等新能源发电设备、储能电池和各种可控电、协调控制、外部等效形成可控电源、辅助电力系统运行,可参与电力市场交易,优化资源利用,维护区域,甚至跨区域电力稳定和电力安全。

11月25日,国家能源局发布了《电力现货市场基本规则(草案)》,要求积极推进储能、分布式发电、负荷聚合商、虚拟发电厂、新能源微电网等新兴市场实体参与交易,探索建立市场能源补偿机制。今年1月,国家发改委、国家能源局发布的《关于加快全国统一电力市场体系建设的指导意见》也提出鼓励抽水储能、储能、虚拟发电厂等电力调节投资建设。

政策层多次提到虚拟电厂,因为在双碳目标下,虚拟电厂对改善新能源消耗和供电保障,促进新电力系统建设具有重要意义。

风电、水电、太阳能等新能源的发电量逐年增加,但随机性、间歇性、波动性、大规模、高比例接入将给电力系统平衡和电网安全运行带来一系列挑战。随着新能源的大规模并网,仅仅依靠电网本身和电源的调节能力,难以保证电网的安全稳定运行,需要虚拟电厂等负荷侧服务与源网进行协调互动。

此外,虚拟发电厂的成本更低。根据国家电网计算,通过火电厂实现电力系统削峰填谷,需要投资4000亿元才能满足5%的峰值负荷。通过虚拟发电厂,在建设、运营、激励等环节的投资仅为500亿元至600亿元,仅为火电厂成本的12%~15%。

近年来,虚拟电厂顶层设计规划加快实施,推动虚拟电厂商业化。

2019年底,国家电网冀北虚拟电厂示范项目投产。通过虚拟电厂实时响应,相当于少建60万千瓦的传统电厂,减排63.65万吨CO2。

2020年,上海市黄浦区虚拟电厂项目大规模运行。本次试验累计调整电网负荷56.2万千瓦,参与50多栋建筑,消耗清洁能源123.6万千瓦时,减少碳排放约336吨。

2021年11月,由南方电网深圳供电局和南方电网科学研究院联合开发的中国第一个网络集成虚拟电厂运营管理平台在深圳试运行。该平台部署在南网调度云中,可直接调度,为传统提供解决方案;源随着荷载调度模式向源荷载交互新模式的转变。

此后,浙江、湖北、安徽、广东等地的虚拟电厂相继落地。虚拟电厂正逐步成熟。

在电网侧,虚拟电厂可以将需求侧的资源分散成塔,灵活、准确、智能地与电网互动,帮助抑制电网峰谷差,提高电网安全水平。

在发电侧,可促进新能源的消耗。大大提高电力系统的调节能力,减少三弃电量。

以电动汽车充电桩为例,如15:00~16:00是用电高峰,电网无法供电。用户原本计划利用这段时间充电,虚拟电厂会通过灵活定价降低15:00前16:00后的定价,引导用户在便宜的时间段尽可能充电,既能保证用电,又能降低用户的用电成本。

目前,新能源汽车行业通过充电桩和换电站参与虚拟电厂的调控,但电动汽车在虚拟电厂中也发挥着重要作用。

在2022年中国智能互联网汽车大会上,中国电动汽车百人协会副主席、中国科学院院士欧阳明高表示,2040年中国有3亿辆电动汽车。如果每辆车用电65度,车上可装电200亿度。这种储能规模使虚拟电厂成为可能,新能源汽车将在最关键的储能环节中发挥重要作用。

随着新能源发电的逐步并网和波动,削峰填谷是必须面对的问题,否则会给电网带来巨大的冲击,造成运行安全问题。比如华北电网最典型的特点就是冬天张家口风电出力大,供热机组启动多,出力难以下调。到了下半夜(凌晨4:00-7:00),恰逢用电低谷,可能会出现弃风问题。此时,虚拟电厂可以通过现场调度来降低用电价格,激励用户。车主在用电低谷期充电,消耗多余的风电。

欧洲和美国的虚拟电厂更发达,我们熟悉的特斯拉开启了用户发电的先例。特斯拉和太阳能面板安装商SolarCity合作开发了家用储能装置Powerwall。用户白天使用太阳能Powerwall在专用电池中充电储能,然后随时用电。用户还可以通过手机实时查看设备发电、家用电、储能余量、电网状况等信息。

在此基础上,特斯拉和加州公用事业公司PG&E虚拟推出虚拟电厂项目。自愿参与该项目的用户在电网承压时每次提供电源,可获得2美元的收入。特斯拉和佛蒙特州公用事业公司GreenMountainPower合作项目是用户转让部分电池控制权,允许电力公司使用储能设备中的部分电能削峰填谷。作为回报,用户可以以优惠的价格获得Powerwall。可以说,电力的市场化交易已经完全实现,用户从中获得了利润。

欧洲的虚拟电厂是一种聚合发电资源模式,连接到电动汽车充电站平台、氧化还原电池、锂电池、光伏电站、风电场和小型水电站。目前,许多欧洲国家的虚拟电厂已进入商业化阶段。

本质上上是一种负荷控制手段,不能直接发电,只能缓解供需失衡引起的供电短缺,不能解决大面积或灾害性的供电短缺。

虚拟电厂作为一种新兴模式,在我国仍处于初步发展阶段,大规模推广面临诸多挑战。

首先是技术问题,如何突破计量和通信两大技术难点。虚拟电厂系统由大量设备组成,多点计量难度大,效率低,难以控制采集频率,极大地影响了系统效率。此外,系统中的每个设备都可能成为攻击的目标,很难防止。如何防止信息被盗、篡改和调度系统遭受网络攻击是亟待解决的问题。

除了技术条件尚未完全成熟外,还迫切需要解决技术标准一的问题。目前,虚拟电厂的各种示范项目已经建成,但尚未形成国家技术标准。这既不利于统一管理,也不利于市场推广。

三是商业模式不完善,与政策标准体系不完善、用户侧负荷和发电侧资源参与意愿不强、技术和平台需要进一步完善有关。

四是成本问题。目前虚拟电厂平台,终端成本还是很高的。



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