高温、暴雨……这个夏天还会缺电吗？虚拟电厂的欧洲经验与中国实践

图片来源@视觉中国

文 | 能链研究院

这个夏天还会闹“电荒”吗？

眼下，北京正在遭受历史罕见特大暴雨的袭击，房山区已有约6万户停电；今年夏天，整个北半球都在经历高温等极端天气的考验，入伏前，全国多地就已出现连续多日的40℃+高温天气，各地用电负荷高峰均较往年提前到来。

据中国电力企业联合会预测，今年全国最高用电负荷约13.7亿千瓦，较上年增加8000万千瓦左右。若出现极端情况，全国最高用电负荷可能较上年增加约1亿千瓦。

7月3日白天，浙江电网用电负荷两度突破1亿千瓦，创历史新高。这是浙江电网历史上迎峰度夏最早进入负荷破亿阶段，成为继广东、江苏之后第三个夏季最高用电负荷超过1亿千瓦的省份。

而早在今年5月，因为高温，深圳市用电负荷就连续两天突破2000万千瓦大关，创历史纪录，随之而来的是，深圳多个小区在5月30日至5月31日凌晨频繁停电。不少深圳市民发帖称，因为停电，热到无法入眠。

过去两年，中国不少省份都在下半年出现了大规模缺电事件。2021年下半年，至少有20个省份采取限电措施；去年8月，水电大省四川在高温干旱下严重缺电。“今年夏季还会缺电吗？”像一把达摩克里斯之剑悬在各省头顶，盲盒还没开完。

众所周知，广东是我国用电第一大省，向来处于“电荒”问题的中心。但数据显示，广东装机量与负荷可以匹配，特别是火电装机，占到发电总量的72.8%。业内人士表示，即使是拉闸限电的2021年，像广东这样的负荷大省实际上也并不是真正“缺电”。

多名业内人士表示，所谓的“缺电”，本质上其实是我国电网缺乏储能能力与足够可调节资源导致的问题。电力系统投资通常会超前3—4年，各省装机“硬缺口”不大会存在，即使去年四川因极端天气导致缺口，“没有可调节的兜底电源”支撑也是十分关键的原因。

所以，谁来发挥兜底和调节作用？

越是“缺电” 越需要可调节资源

拿四川省来说，作为水力发电大省，四川水电装机容量占其全部装机容量接近80%，其中，约一半为无调节能力的径流式水电，直接受制于来水情况，“靠天吃饭”特征明显。相比水电，光伏、风电等新能源更是“靠天吃饭”，其间歇性、波动性特点势必加剧所谓的“缺电”问题。

随着我国新能源装机量的大幅上升，电源侧变得愈发不可控，就需要加入储能、虚拟电厂这样的可调节资源。因此，构建新型电力系统势在必行，其中，虚拟电厂扮演十分关键的角色。

我国接连下发《“十四五”现代能源体系规划》《电力现货市场基本规则（征求意见稿）》《电力需求侧管理办法（征求意见稿）》等重要文件，均提及虚拟电厂，从政策面为虚拟电厂的发展建立了保障。

什么是虚拟电厂？

虚拟电厂就是凭借能源互联网技术，将闲散在终端用户的充电桩、储能、空调、分布式光伏等电力负荷资源聚合起来并加以优化控制参与电网运行。简单的说，虚拟电厂可以解决供电不平衡、不稳定的问题。

电力系统高级工程师张戈力对能链研究院表示：“虚拟电厂是负荷侧管理有效技术，可以降低用电侧的需求，从而降低供需矛盾，减少电荒的发生。此外，虚拟电厂还能够整合分布式资源，当大电网出现缺电时，调节使用本地电源和储能资源，提高本地负荷的供电可靠性。”

虚拟电厂能源结构通常涉及微型热电联产、天然气往复式发动机、小型风力发电厂、光伏、径流式水力发电厂、小型水电、生物质能、备用发电机和储能系统等 来源：Power Mag

显著提速，虚拟电厂加速走进现实

作为我国排名前三的用电大省，广东、江苏、浙江对虚拟电厂等调节资源的需求显然更为迫切，去年以来，落地了不少虚拟电厂实践，发展速度明显加快。

在广东，我国首个虚拟电厂管理中心——深圳虚拟电厂管理中心去年8月正式揭牌，截至目前，深圳虚拟电厂中心已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等十多家各种类型的负荷聚合商。预计到2025年，深圳会建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，逐步形成年最大负荷5%左右的稳定调节能力。

据悉，在该虚拟电厂管理中心，充电桩等电力负荷侧资源可以通过“5G+边缘计算”等技术聚合起来加以调控，相当于“云端电厂”，助力电网削峰填谷。目前深圳已有1.8万根充电桩接入到了该虚拟电厂管理中心，可以随时响应电网的调度进行调峰，并获得相应的收益，部分收益也会让利给车主。

值得一提的是，作为首批接入深圳虚拟电厂管理中心的虚拟电厂聚合商，能链智电（NASDAQ：NAAS）虚拟电厂产品在测试期中，实现自主协调优化控制，采用人工智能算法预置调控指令，在与电网互动开始时进行指令下发，在负荷调节过程中，人工智能算法根据场站实时负荷，推算分钟级策略并自动下发至被调节设备，全过程实现智能化调节。在需求响应时段内，能链智电虚拟电厂已实现平均响应容量4.3MW，响应率达到109%，帮助电网减轻负荷尖峰时段压力，提升了用户用电可靠性、稳定性。

来源：CCTV2

在江苏，苏州政府高度重视虚拟电厂建设。去年12月，国网苏州供电公司虚拟电厂控制中心、国家电投苏州“综合智慧零碳电厂”试运行，目前，苏州虚拟电厂已开展项目级试点示范。

国网（苏州）城市能源研究院城市能源战略中心表示，在虚拟电厂已完成基础建设的前提下，仅依托其中填谷响应模式就可为苏州提供至少5500万千瓦时/年的新能源灵活消纳能力；在不停工停产的基础上为苏州提供约110万千瓦柔性响应空间，以更低成本解决部分电力供应缺口；虚拟电厂柔性响应模式有望为苏州长期贡献24万吨/年的二氧化碳减排量。

在浙江，去年5月浙江省发布2022年新型电力系统试点项目计划，包含3个虚拟电厂项目，并计划在“十四五”期间推进10个左右虚拟电厂试点项目；大量的光伏设备生产企业投资建设储能设备接入虚拟电厂，用电低谷时充电，高峰时放电。

此外，国家能源集团首个虚拟电厂主体工程“国能浙江梅屿100MW/200MWh新型电化学储能电站”近日进入全面建设阶段。项目建成后预计每年可提高清洁能源消纳4.8亿千瓦时，减少碳排放38万吨，同时可为浙江电网提供快速灵活的调频、调峰、备用、黑启动、需求响应等多种电力辅助服务。

直面挑战，释放虚拟电厂市场价值

在“构建新型电力系统”这一顶层规划的推动下，虚拟电厂项目正在加速落地，千亿级新兴市场蓄势待发。

但着眼脚下，我们仍要清醒地认识到，我国虚拟电厂还处于初级发展阶段，虽然相关技术已经较为完备，但是市场机制还有待多方面的创新突破。当前，虚拟电厂市场主要还是邀约型，未来亟需向市场化过渡。

所谓邀约型，就是我们说的需求侧响应，需求响应是通过激励机制让用户自主调整其用电行为，从而帮助电网削峰填谷，政府通常对这种“响应”行为予以补贴。需求响应主要的收益来源就是“吃补贴”，这也是当下我国虚拟电厂商业模式难以真正走通的主要原因之一。

虚拟电厂若要真正发挥出它的全部“功力”，其商业模式一定得来自市场。由于我国电力市场化环境仍不成熟，除了以补贴为主的需求响应外，虚拟电厂扮演的角色仍局限在为用户提供节能、能效管理、用电监控等领域。

我国虚拟电厂要真正进入市场并实现盈利，还要翻越多座大山，例如，明确市场定位和市场准入标准；完善虚拟电厂参与电力市场机制；提升电力市场对各类新兴主体的接纳程度；扩大辅助服务市场规模、品种，真正发挥出虚拟电厂的价值。

来源：证券时报

总而言之，虚拟电厂建设是一个庞大的系统工程，涉及大量的分布式电源、储能和上百万居民和企业用户，也涉及整个电力系统的运行调度机制、电力市场交易设计以及市场。各方首先要真正形成共识，各级能源部门、电网公司、发电集团、交易中心、售电公司等都要通力合作，在激励相容的商业模式和市场机制基础上，站在整个电力系统角度，共同推动虚拟电厂的市场化发展。

他山之石：欧洲激进能源转型的底气何在

如果说，虚拟电厂在中国是起步阶段，那么在欧洲这样的成熟电力市场，虚拟电厂已经实现了商业化。

俄乌冲突以来，欧洲深陷能源危机的阴影中，作为欧洲经济火车头的德国也是备受冲击。面对挑战，以德国为代表的很多欧洲国家推出了激进的能源转型策略，大刀阔斧摆脱对化石能源的依赖，迅速转向风电、光伏等可再生能源。德国其计划在2030年之前实现80%的电力（风电、光伏）由可再生能源提供。

这么激进的目标，能源安全如何保证？要知道，如此高的可再生能源发电比例（风光等可再生能源存在间歇性、波动性等不稳定先天缺陷），对于电网的承载调节能力将是极大的考验和要求。

德国设定这一目标，有他的底气。欧盟能源联盟副主席就曾表示：“智能电网之于欧洲，就像页岩气之于美国……成熟的智能电网系统对欧洲能源独立具有决定性的意义。”

事实上，德国是开拓虚拟电厂的先驱。早在2008年至2012年，德国联邦经济事务和能源部门便资助一项名为eTelligence的早期虚拟电厂研究项目，彼时将虚拟电网称为“能源互联网”。

在能源危机的催化下，近年虚拟电厂在德国发展的尤为迅速。据德国伍珀塔尔研究所的最新数据，德国的能源聚合市场和灵活性市场规模约为75吉瓦，这一数字预计到2030年还会翻番。

虚拟电厂在德国的迅速发展，主要受益于市场和监管的驱动。

首先，德国电力市场高度自由化。无论是电网、电厂，还是输电、配电、售电，这些电力相关业务都互相拆分。

其次，电网平衡基团是德国虚拟电厂发展的另一大驱动因素。在德国四大输电网运行区域内，共有约2700多个电网平衡基团。电网平衡基团，也叫电力供需平衡责任方，在德国电网全运行中扮演着重要角色。平衡基团确保平衡区内总发电量、总外购电量与用电量相匹配。很多虚拟电厂的运营商和平衡基团之间是合作关系，平衡基团的责任方也可以运营自己的虚拟电厂。

三是，德国《可再生能源法》两次修订极大助推了虚拟电厂发展。2012年，该法引入可再生能源电力“直接销售”的要求，即批发市场直接售电，作为固定上网电价的可选替代方案。2014年《可再生能源法》再修订要求，100千瓦以上的新增可再生能源机组都必须进行直接销售，从而鼓励中型可再生能源发电机组聚合形成虚拟电厂，在批发市场上售电、优化发电收入，使虚拟电厂能够发挥关键作用。

四是，从法律层面保障聚合商利益，也是一个重要因素。欧盟委员会2019年规定，聚合商可以参与所有平衡电力市场，还要求成员国确保输电系统和配电系统运营商在采购辅助服务时，不得歧视需求响应的聚合商。

欧洲经验固然有借鉴学习的价值，因地制宜，中国仍需要探索自己的路子。与欧洲成熟的虚拟电厂市场不同，中国在产业结构、能源结构、电力市场和需求场景方面都更为多变复杂，虚拟电厂建设将比想象中更加复杂，未来路阻且长。

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