新能源大规模并网带来了电力消纳难题,是以风光为代表的新能源发电,其发电量和用电负荷之间存在不匹配的问题。在此背景下,虚拟电厂应运而生,虚拟电厂能有效确保转型期间电力的稳定供应,是新型电力的关键环节。
根据《2023中国虚拟电厂产业发展》的数据,预计到2030年,全球虚拟电厂的累计规模将显著增长至58GW。在2022至2025年期间,虚拟电厂预计将保持高速增长,年均复合增速高达39.9%,行业迎来广阔的增长空间。
“虚拟电厂”是一个创新的系统,融合了分布式发电、可控负荷以及分布式储能设施,并借助先进的调控技术和通信技术,实现对各种分布式能源的整合与优化管理。
配电虚拟电厂利用软件平台的聚合效应,增强了电网安全性,并且提升了新能源的消纳能力,为辅助调频服务提供了新的动力。
虚拟电厂通过其独特的新能源电力与传统能源以及储能装置的集成模式,在智能协同调控和决策支持系统的辅助下向大电网提供稳定的电力输出。这解决了新能源发电的消纳难题,也提升了电网的运行稳定性。
虚拟电厂需要解决分布式光储系统接入虚拟电厂网络后产生的大量数据调控问题,从而确保光储系统能够实时响应。
当前随着大量的光伏、储能、充电桩等灵活资源接入配电网,为增强发电侧的频率响应能力开创了新的机会。
上游主要由可控负荷、分布式能源和储能设施构成。包括工业、商业、公共建筑及居民的可控负荷,如小型分布式光伏和风电等分布式电源,以及化学储能等设施。
中游系统平台运营商,集合了资源聚合商与技术服务商,利用互联网、大数据等先进技术进行整合、优化调度和决策,进一步来强化虚拟电厂的统一调控能力,且具备直接参与市场交易的资格。虚拟电厂的运营商中,负荷聚合商通过聚合零散的负荷资源提供服务,而技术服务商凭借软件开发和模型算法的优势,为负荷聚合商或直接参与交易提供技术支持。
下游电力需求方主要包括电网公司、售电公司及大用户等。其以国家电网和南方电网为代表的电网企业是市场的主要购买方。
从国际市场来看,自2023年起欧盟开始推进新一轮的电力市场机制改革,有望为家庭储能通过虚拟电厂参与电力市场创造更高的盈利机会。
某些国家已经允许户储通过虚拟电厂的形式聚合参与各类电力市场。例如,英国10kW以上的户储可以通过虚拟电厂参与电力批发、电力辅助服务及需求侧响应等市场。
我国也高度重视虚拟电厂的建设与发展,《“十四五”现代能源体系规划》等相关政策明确提出了虚拟电厂的试点和建设要求。
在虚拟电厂的布局中,国内代表性企业包括传统的电网领军企业如国电南瑞、国家电网信通、许继集团等,以及从事通信互联网的高科技新锐企业如朗新科技、国能日新、金智科技等。同时,参与虚拟电厂运营的相关企业还有芯能科技、特锐德、晶科科技等。上下游布局厂商还包括九洲集团、众智科技、迦南智能、万胜智能等。
配电网领域一次设备的竞争相当激烈,行业集中度相对较低。相比之下,配电网自动化的参与企业较少,行业集中度更高。截至2023年成规模参与的企业仅有8家。
当前我国虚拟电厂尚处于发展的初级阶段。从建设进度的角度看,产业链的发展将首先惠及上游基础资源建设,随后是平台的建设等环节,随着电力市场的逐步完善和商业模式的日益清晰,运营商的利润有望迎来提升。
在当前能源需求转型的大背景下,电网面临的主要矛盾包括用电供需不平衡,峰谷电价差异逐渐加大,同时电网系统的可靠性与韧性也遭受着严峻挑战。电网的形态正在由传统的单一式向大电网与分布式智能电网并存的模式转变,电网投资的重点也逐渐向电力数字化、智能化及配电侧偏移。新型电力在此背景下加速发展,虚拟电厂有望迎来高速发展机遇。