高溫熱枯了一眾水力發(fā)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(guān)的概念股也上漲了 50%。

要知道，就在一個月前，馬斯克也剛宣布一個虛擬電廠項目 —— 給家里自備“大儲能電池”Powerwall 的特斯拉用戶，開放一個賺錢的好途徑，用戶如果有用不完的電，傳給電網(wǎng)一度電就能掙兩美元。

國內(nèi)也已經(jīng)有相關(guān)虛擬電廠投入運行，據(jù)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，還能讓有余電的個人或公司賺到錢。還有這么輕松的好事？所以虛擬電廠到底是個什么項目，它又憑什么盈利？

虛擬電廠究竟是什么？

乍一看，很多人可能會把虛擬電廠看作是一個電廠。但其實并不是，它更像是一套能源管理系統(tǒng)。之所以有“電廠”的后綴，是因為它擁有和電廠一樣的功能 —— 輸送電力資源，不過相較于傳統(tǒng)的電廠，虛擬電廠在輸送時頭腦會更靈活一些。

具體怎么更“頭腦靈活”呢？其實虛擬電廠在整個環(huán)節(jié)中扮演的是一個“調(diào)度者”的角色。一方面，在供電側(cè)，它通過信息技術(shù)將各種發(fā)電儲能資源整合在一起，包括傳統(tǒng)的火電系統(tǒng)，新能源發(fā)電系統(tǒng)以及一些車能系統(tǒng)。另一方面，在用電側(cè)，虛擬電廠通過對整合的能量資源進行調(diào)配，協(xié)同優(yōu)化后來響應(yīng)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(diào)配，避免出現(xiàn)用電緊張的狀況，起到一個“削峰填谷”的作用。說白了就是，用戶要多少電，就剛好給他多少電，并且（多了就拿給別人）根據(jù)整體的發(fā)電、用電狀況給出相應(yīng)的用電建議。

△ 圖源鐘永潔, 紀陵, 李靖霞, 等.虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述

值得一提的是，據(jù)國家電網(wǎng)測算，傳統(tǒng)的火電廠要實現(xiàn)電力系統(tǒng)“削峰填谷”，僅僅是系統(tǒng) 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干，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(xiàn)，又需要哪些技術(shù)來支撐呢？

整體來講，虛擬電廠需要三項主要技術(shù)來支撐能源管理系統(tǒng)：信息通信技術(shù)、智能計量技術(shù)和協(xié)調(diào)控制技術(shù)。信息通信技術(shù)是實現(xiàn)分布式能源聚合的關(guān)鍵性技術(shù)，包括 5G 通信技術(shù)、高速載波通信技術(shù)等。智能計量技術(shù)則對分布式能源等進行精確的測量，為后續(xù)協(xié)調(diào)配置打好基礎(chǔ)。協(xié)調(diào)控制技術(shù)可以算作是實現(xiàn)虛擬電廠“最后一步”的技術(shù)，基于分析好的數(shù)據(jù)將電能以最優(yōu)配置輸出。

△ 圖源科創(chuàng)板日報

聽起來并不復(fù)雜，但要想實現(xiàn)虛擬電廠，從技術(shù)上來講其實沒有那么簡單。

首先是算法方面，虛擬電廠要根據(jù)內(nèi)部的各種數(shù)據(jù)來調(diào)度電力資源以達到最優(yōu)配置，這其中必定會涉及到一系列的優(yōu)化算法，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有部分優(yōu)化算法，但還有待于進一步探索。

然后，據(jù)中國電力企業(yè)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、安全透明并可信的交易環(huán)境至關(guān)重要，區(qū)塊鏈恰恰是解決這個問題的關(guān)鍵。

但區(qū)塊鏈在虛擬電廠中仍有一些技術(shù)瓶頸有待突破，比如說在涉及到范圍較廣的交易場景中，區(qū)塊鏈的性能就會急劇下降，并且區(qū)塊鏈的保密性也會給監(jiān)管帶來一定的難度。

最后再來講講虛擬電廠的商業(yè)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(yè)直接與用戶進行交易；另一個是調(diào)峰服務(wù)交易，即“削峰填谷”，一般稱這種平衡能量資源的服務(wù)為輔助服務(wù)。

目前，虛擬電廠根據(jù)設(shè)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用戶進行交易，并視公司實際情況決定是否提供輔助服務(wù)。而負荷型虛擬電廠的主要特性便是通過調(diào)節(jié)用戶用電功率來實現(xiàn)利潤，能夠提供輔助服務(wù)，但不一定直接出售電能給用戶。儲能型虛擬電廠既可以參與輔助服務(wù)市場，也可以通過獲取并出售電能的方式盈利。混合型虛擬電廠則是“全能型”選手。

△ 圖源鐘永潔, 紀陵, 李靖霞, 等.虛擬電廠基礎(chǔ)特征內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀概述

那么，目前國內(nèi)外的虛擬電廠各自發(fā)展到哪一步了？

國內(nèi)外發(fā)展到哪一步了

在虛擬電廠的發(fā)展上，國外目前已有公司實現(xiàn)盈利，國內(nèi)總體則還處在發(fā)展階段。

先來看看國外的情況。

虛擬電廠的概念，最早于 1997 年被英國學者 Shimon Awerbuch 提出，十多年后在國外漸漸流行開來?；鹌饋淼脑蜻€略有差異：虛擬電廠在歐洲側(cè)重于“開源”，即提升分布式電源的使用率；在美國則更接近于“節(jié)流”，即提高各地區(qū)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(jīng)被殼牌公司收購。

雖然這家公司管理的分布式發(fā)電設(shè)備和儲能設(shè)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(wù)和售賣新能源等其他盈利模式外，它需要依靠龐大的分布式資源調(diào)度能力來獲取利潤。

美國地區(qū)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(chǎn)品 Powerwall，它就像塊大電池一樣，能夠儲存太陽能的能量，實現(xiàn)用戶的居家日常供電。今年 7 月，特斯拉宣布與太平洋煤氣電力公司 PG&E 合作，將 Powerwall 變成一個分布式能源，用戶用不完的電反向輸送給電網(wǎng)，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 可是有不少用戶基數(shù)的，上線后不久已經(jīng)有幾千用戶報名，現(xiàn)在看來，馬斯克可謂“早有預(yù)謀”（手動狗頭）。

國內(nèi)的起步要稍晚一些。

2017 年，上海建成黃浦區(qū)商業(yè)建筑虛擬電廠示范工程，江蘇針對清潔能源的“源網(wǎng)荷智能電網(wǎng)”系統(tǒng)也投入運行；2019 年，位于河北的冀北虛擬電廠投入運行……

預(yù)計到 2025 年，廣東深圳也將建成具備 100 萬千瓦級可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負荷 5% 左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)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(wǎng)上海浦東供電公司已經(jīng)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于虛擬電廠應(yīng)用的協(xié)議，如果條件允許的話隨時能“變身”虛擬電廠；

被國網(wǎng)公司列為虛擬電廠示范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(jīng)服務(wù)于北京冬奧會。也就是說今年參與冬奧的小伙伴們，可能已經(jīng)使用過虛擬電廠調(diào)度的資源了。

△ 圖源國網(wǎng)冀北電力

目前，國家電網(wǎng)江蘇電力有限公司開發(fā)的城區(qū)用戶與電網(wǎng)供需友好互動系統(tǒng)，也已經(jīng)被應(yīng)用在智能充電樁上。

據(jù)大公報介紹，如果一臺電動汽車電池容量大約是 60 千瓦時，選用這種智能充電樁，每度電充電價格能優(yōu)惠 0.2 元，充 4 小時僅需 48 元，比平時節(jié)省 12 元。

但無論是國內(nèi)還是國外，虛擬電廠都面臨著一些繞不開的坎。

利潤問題。據(jù)甲子光年介紹，冀北虛擬電廠的建設(shè)投資約為 3000 萬元，在 2021 年，其參與調(diào)峰調(diào)頻的頻率大概一年內(nèi)有 5-6 次，實現(xiàn)的運營商和用戶收益則在 600 余萬元左右。

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(wù)來實現(xiàn)增值，至于節(jié)省電力的輔助服務(wù)，對客戶吸引力則有限。

信息安全問題。虛擬電廠實際上嚴重依賴算法軟件進行數(shù)據(jù)收集和通信，但這也讓它們?nèi)菀自馐芫W(wǎng)絡(luò)攻擊。據(jù)挪威 Statkraft 公司介紹，網(wǎng)絡(luò)攻擊正在對全球能源電網(wǎng)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，對于虛擬電廠的發(fā)展也會有所幫助。