馬斯克看好的虛擬電廠,在國內火了一波:相關概念股4個月漲50%,還有城市試點運行

Pine 蕭簫 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

高溫熱枯了一眾水力發電站,卻再次帶火了「虛擬電廠」這個概念。

不僅各地都有新的虛擬電廠開建或投入運行,連相關的概念股也上漲了50%。

要知道,就在一個月前,馬斯克也剛宣佈一個虛擬電廠項目——

給家裡自備「大儲能電池」Powerwall的特斯拉使用者,開放一個賺錢的好途徑,使用者如果有用不完的電,傳給電網一度電就能掙兩美元。

國內也已經有相關虛擬電廠投入運行,據新浪科技介紹,目前不少公司都加入了給虛擬電廠「供電」的行列,積極的話一個月甚至能拿到十幾萬元。

聽起來,這個虛擬電廠不僅能解決電力供給不足的問題,還能讓有餘電的個人或公司賺到錢。

還有這麼輕鬆的好事?

所以虛擬電廠到底是個什麼項目,它又憑什麼盈利?

虛擬電廠究竟是什麼?

乍一看,很多人可能會把虛擬電廠看作是一個電廠。

但其實並不是,它更像是一套能源管理系統

之所以有「電廠」的後綴,是因為它擁有和電廠一樣的功能——輸送電力資源,不過相較於傳統的電廠,虛擬電廠在輸送時頭腦會更靈活一些。

具體怎麼更「頭腦靈活」呢?其實虛擬電廠在整個環節中扮演的是一個「排程者」的角色。

一方面,在供電側,它通過資訊技術將各種發電儲能資源整合在一起,包括傳統的火電系統,新能源發電系統以及一些車能系統。

另一方面,在用電側,虛擬電廠通過對整合的能量資源進行調配,協同最佳化後來響應市場上靈活的用電需求。

其中,虛擬電廠會在用電高峰期及低谷期對用電進行調配,避免出現用電緊張的狀況,起到一個「削峰填谷」的作用。

說白了就是,使用者要多少電,就剛好給他多少電,並且(多了就拿給別人)根據整體的發電、用電狀況給出相應的用電建議。

圖源鍾永潔,紀陵,李靖霞,等. 虛擬電廠基礎特徵內涵與發展現狀概述

值得一提的是,據國家電網測算,傳統的火電廠要實現電力系統「削峰填谷」,僅僅是系統5%左右的的峰值負荷,就需要投資4000億元

同樣的活兒交給虛擬電廠來幹,僅需500億~600億元就行,成本連火電廠的14.5%都用不到。

那虛擬電廠到底該如何實現,又需要哪些技術來支撐呢?

整體來講,虛擬電廠需要三項主要技術來支撐能源管理系統:資訊通訊技術、智慧計量技術和協調控制技術。

資訊通訊技術是實現分散式能源聚合的關鍵性技術,包括5G通訊技術、高速載波通訊技術等。

智慧計量技術則對分散式能源等進行精確的測量,為後續協調配置打好基礎。

協調控制技術可以算作是實現虛擬電廠「最後一步」的技術,基於分析好的資料將電能以最優配置輸出。

圖源科創板日報

聽起來並不複雜,但要想實現虛擬電廠,從技術上來講其實沒有那麼簡單。

首先是演算法方面,虛擬電廠要根據內部的各種資料來排程電力資源以達到最優配置,這其中必定會涉及到一系列的最佳化演算法,雖然現在已經有部分最佳化演算法,但還有待於進一步探索。

然後,據中國電力企業管理介紹,未來虛擬電廠勢必要走上市場化的道路,而在電力市場交易中,點對點、安全透明並可信的交易環境至關重要,區塊鏈恰恰是解決這個問題的關鍵。

但區塊鏈在虛擬電廠中仍有一些技術瓶頸有待突破,比如說在涉及到範圍較廣的交易場景中,區塊鏈的性能就會急劇下降,並且區塊鏈的保密性也會給監管帶來一定的難度。

最後再來講講虛擬電廠的商業模式,目前它的盈利來源主要有兩種:

一個是虛擬電廠作為售電企業直接與使用者進行交易;另一個是調峰服務交易,即「削峰填谷」,一般稱這種平衡能量資源的服務為輔助服務

目前,虛擬電廠根據設備類型和盈利模式,可以被劃分為四類,即電源型、負荷型、儲能型和混合型。

電源型虛擬電廠可以直接與使用者進行交易,並視公司實際情況決定是否提供輔助服務。

負荷型虛擬電廠的主要特性便是通過調節使用者用電功率來實現利潤,能夠提供輔助服務,但不一定直接出售電能給使用者。

儲能型虛擬電廠既可以參與輔助服務市場,也可以通過獲取並出售電能的方式盈利。

混合型虛擬電廠則是「全能型」選手。

虛擬電廠則是「全能型」選手
圖源鍾永潔,紀陵,李靖霞,等. 虛擬電廠基礎特徵內涵與發展現狀概述

那麼,目前國內外的虛擬電廠各自發展到哪一步了?

國內外發展到哪一步了

在虛擬電廠的發展上,國外目前已有公司實現盈利,國內總體則還處在發展階段。

先來看看國外的情況。

虛擬電廠的概念,最早於1997年被英國學者Shimon Awerbuch提出,十多年後在國外漸漸流行開來。

火起來的原因還略有差異:虛擬電廠在歐洲側重於「開源」,即提升分散式電源的使用率;在美國則更接近於「節流」,即提高各地區能源的利用效率。

歐洲的典型虛擬電廠公司,即是2009年成立的德國虛擬電廠運營商Next Kraftwerke

僅2020年一年,這家公司的營收達到5.95億歐元,一度成為德國最大的虛擬電廠運營商,目前已經被殼牌公司收購。

雖然這家公司管理的分散式發電設備和儲能設備超過6800+,但單個客戶資源平均只有0.87MW,也就是說,除了輔助服務和售賣新能源等其他盈利模式外,它需要依靠龐大的分散式資源排程能力來獲取利潤。

美國地區的虛擬電廠代表,就不得不提特斯拉了。

2015年的時候,馬斯克就搞了個家用儲能產品Powerwall,它就像塊大電池一樣,能夠儲存太陽能的能量,實現使用者的居家日常供電。

今年7月,特斯拉宣佈與太平洋煤氣電力公司PG&E合作,將Powerwall變成一個分散式能源,使用者用不完的電反向輸送給電網,每度電獲得2美元的獎勵。

雖然這個虛擬電廠項目看似起步較晚,但Powerwall可是有不少使用者基數的,上線後不久已經有幾千使用者報名,現在看來,馬斯克可謂「早有預謀」(手動狗頭)。

國內的起步要稍晚一些

國內的起步要稍晚一些。

2017年,上海建成黃浦區商業建築虛擬電廠示範工程,江蘇針對清潔能源的「源網荷智慧電網」系統也投入運行;2019年,位於河北的冀北虛擬電廠投入運行……

預計到2025年,廣東深圳也將建成具備100萬千瓦級可調節能力的虛擬電廠,逐步形成年度最大負荷5%左右的穩定調節能力。

目前,已有不少投入使用的虛擬電廠試點項目。

例如,國網上海浦東供電公司已經與上海諾信汽車零部件有限公司等6家用電客戶簽署了基於虛擬電廠應用的協議,如果條件允許的話隨時能「變身」虛擬電廠;

被國網公司列為虛擬電廠示範工程試點承擔單位的冀北公司,負責的「虛擬電廠」試點項目已經服務於北京冬奧會

也就是說今年參與冬奧的小夥伴們,可能已經使用過虛擬電廠排程的資源了。

圖源國網冀北電力

目前,國家電網江蘇電力有限公司開發的城區使用者與電網供需友好互動系統,也已經被應用在智慧充電樁上。

據大公報介紹,如果一臺電動汽車電池容量大約是60千瓦時,選用這種智慧充電樁,每度電充電價格能優惠0.2元,充4小時僅需48元,比平時節省12元。

但無論是國內還是國外,虛擬電廠都面臨著一些繞不開的坎。

利潤問題。據甲子光年介紹,冀北虛擬電廠的建設投資約為3000萬元,在2021年,其參與調峰調頻的頻率大概一年內有5-6次,實現的運營商和使用者收益則在600餘萬元左右。

盈利模式問題。例如目前不少虛擬電廠項目仍然主要靠提供儲能服務來實現增值,至於節省電力的輔助服務,對客戶吸引力則有限。

資訊安全問題。虛擬電廠實際上嚴重依賴演算法軟體進行資料收集和通訊,但這也讓它們容易遭受網路攻擊。

據挪威Statkraft公司介紹,網路攻擊正在對全球能源電網造成威脅。尤其是虛擬電廠,一旦被攻擊可能會造成嚴重影響,這也會影響客戶的信任度。

如果能想辦法解決這些問題,對於虛擬電廠的發展也會有所幫助。

參考連結(可滑動):

[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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