《虚拟电厂仍需政策加持》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-11-26
  • 我国虚拟电厂还处于发展初期,出台专项政策,明确虚拟电厂的功能定位、发展路线和商业模式,是其从虚走向实的关键,也是“双碳”目标下确保电力系统安全稳健运行的关键。

    日前,特来电发布以“充电网、微电网、储能网”为载体构建的虚拟电厂平台,通过聚合电动汽车有序充电、光伏微网、移动储能、梯次储能等资源,实现调频调峰、需求侧响应、聚合售电、绿电消纳和碳交易等功能。特来电还出资1亿元成立专门的虚拟电厂公司。

    明明是“看不见的电厂”,虚拟电厂呈现出“看得见的火热”。今年以来,从中央到地方,密集出台了多项鼓励政策,多家上市公司也明确表示不同程度地进行了业务布局。业内人士认为,我国虚拟电厂还处于发展初期,出台专项政策,明确虚拟电厂的功能定位、发展路线和商业模式,是其从虚走向实的关键,也是“双碳”目标下确保电力系统安全稳健运行的关键。

    电力市场未来的发展方向

    早在1997年,就有经济学家提出虚拟电厂的相关概念。顾名思义,虚拟电厂并非真实的电厂,既没有厂房也没有机组,但能够将分散的分布式电源、储能、电动汽车、城市楼宇等多种可调节资源有机结合,减少高峰期用电和增加电力弹性,像常规电厂一样参与电网运行。

    今年夏季,受异常高温等因素影响,我国多地出现了缺电限电情况,虚拟电厂作为解决电力供需平衡最经济、最环保的手段,迅速“出圈”。根据测算,若通过建设煤电机组满足国家电网经营区5%的峰值负荷需求,需要电厂及配套电网投资约4000亿元;而建设虚拟电厂,建设、运维和激励的资金规模仅为400—570 亿元。

    今年以来,虚拟电厂频频获得政策支持。国家发改委、国家能源局3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出,要大力提升电力负荷弹性,开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范。随后,北京、上海、山东等地密集发布虚拟电厂和需求响应实施细则,山西省更是印发了首份省级《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》,规范了虚拟电厂类型、技术要求、建设与入市流程。

    今年8月26日,我国首家虚拟电厂管理中心在深圳成立。9月22日,中石油、中石化、上汽集团、宁德时代等多家公司共同投资了一家名为捷能智电的公司,不仅入局换电,而且要构建虚拟电厂。

    虚拟电厂对提升新能源消纳及电力保供能力、推动新型电力系统建设具有重要意义,已然成为投资新高地。在日前召开的首届中国新型储能产业高质量发展大会暨首届全国虚拟电厂及需求侧响应高层研讨会上,杭州数元电力董事长俞庆指出,随着新能源大规模并网,光靠电网自身和电源的调节能力,已经很难保证电网安全稳定运行,需要包括虚拟电厂在内的负荷侧服务与源网进行协调互动。

    邀约型向市场型阶段过渡

    值得注意的是,虚拟电厂是一个运营概念,并非简单的技术投资。

    虚拟电厂主要通过参与现货市场、辅助服务市场,提供需求侧响应或容量服务赚取削峰填谷收入,或通过优化管辖区内用户用电计划,获取溢价分成。目前,欧洲和美国电力现货市场或辅助服务市场相对成熟,虚拟电厂已实现商业化。我国虚拟电厂起步稍晚,但在政策带动下,江苏、浙江、上海等地均有虚拟电厂示范项目,主要响应资源包括储能设施、充电桩、楼宇等,整体规模较小,主要通过政府机构或电力调度机构发出邀约信号来参与市场。

    只有建立了可行的商业模式,虚拟电厂才能规模化推广。在南瑞研究院综合能源研发部经理郑涛看来,虚拟电厂有三大特征:有组织能力,聚沙成塔,将各种资源组织起来;组织起来后参与需求响应,参与调频及功率调节等服务;企业追求收益,没有收益的虚拟电厂不可能实现长远发展。

    值得一提的是,今年5月,国家电投深圳能源的虚拟电厂平台成功完成参与电力现货市场的功能试验。此次试验平均度电收益为0.274元,成为国内首个虚拟电厂参与电力现货市场盈利的案例。

    “华润电力海丰电厂一期安装2 台100万千瓦燃煤机组,电网 AGC 调频运行数据进行统计分析,两台机组的调节速率相对全省的平均标准调节速率(包含水电机组和燃气机组)较低,调节精度较差,导致综合调频性能指标(Ki值)的计算结果仅为0.5—0.7。增加储能辅助调频系统后,预计可将Ki值提升至2.1以上,平均度电收益0.274元。”科陆电子总工程师刘佳璐算了一笔账,根据2021年实际运行情况,预计前五年按照85%分成比例,该电厂收益为2546万元,后五年按照60%分成比例收益1797万元。

    中电联预计,2025年全社会用电量达9.5万亿千瓦时,最大负荷将达到1.63亿千瓦,假设可调节能力为5%,投资成本为1000元/千瓦。预计到2025年,虚拟电厂投资规模有望达815亿元。

    落地面临诸多难题

    尽管前景广阔,虚拟电厂落地还面临诸多现实难题。

    刘佳璐指出,国内各地区电力市场建设进程不一,虚拟电厂应用场景也不尽相同,主要以电力需求响应为主,后期将逐步过渡至辅助服务市场及电力现货市场,最终实现统一参与市场化交易。

    从发展现状看,虚拟电厂从目前的邀约型过渡到市场型,最终实现自由调度并非易事。“虚拟电厂还没有专项政策明确参与主体,谁建设、谁运营、谁参与、谁监管,系统如何设计、成本分摊机制、交易机制等关键问题也尚未解决。”业内人士坦言,过去电网的有功潮流是单向的,由发电计划平衡电网波动,而伴随分布式新能源、电动汽车、分布式储能的快速发展,电网源侧荷侧界定将更加模糊。对现有的管理体系和技术架构将是一次重构。“比如,虚拟电厂的核心思想是通信和聚合,但面对海量的分散式资源规模接入,如何区分数据类别、如何调度还缺乏专业的第三方能源管理公司。”

    大唐集团科学技术研究总院科技创新中心专家李同辉进一步指出,虚拟电厂在关键技术上还存在难题,几乎所有运营商都是先搭台子然后再去拉资源,但很多都是只搭建了一个界面,内部逻辑算法非常粗糙。“从设备到用户、从用户到聚合商、从聚合商到电力市场,每个环节需要智能通信,其标准体系已经在建了,但距离使用还有较长的距离。目前,分布式资源接口各式各样,并没有统一的技术标准。边缘计算存在较大短板,智能电表数据壁垒较大,不利于能源聚合项目的开发。”

    此外,虚拟电厂自身盈利模式也还有待探索。“负荷聚合商体系不成熟,用户收益能力弱,参与难度大,认可度较低。”李同辉补充说。

  • 原文来源:https://power.in-en.com/html/power-2418406.shtml
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    • 党的二十届三中全会提出,要健全因地制宜发展新质生产力体制机制,催生新产业、新模式、新动能,发展以高技术、高效能、高质量为特征的生产力。 虚拟电厂 作为电力领域新质生产力的典型代表,在电力系统中的功能定位不断明确、应用场景持续丰富,逐步成为推动构建新型电力系统、提升系统灵活调节能力的重要手段。近日,我国首个虚拟电厂领域专项政策文件《国家发展改革委 国家能源局关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》(发改能源〔2025〕357号,以下简称《意见》)正式印发,《意见》明确了虚拟电厂的定义和功能,进一步理顺了虚拟电厂建设运行管理、接入调用机制、参与市场机制等关键问题,对于凝聚行业共识、推动实现虚拟电厂高质量发展具有重要指导意义。 一、加快发展虚拟电厂具有重要意义 (一)有利于改善电力系统运行调度模式。虚拟电厂利用“云大物移智链边”等先进信息数字技术,实时监测和分析电力系统的运行状态与需求变化,精准调控各类聚合资源运行情况,提升电网的稳定性和经济性,推动电力系统调度运行管理从单一、被动的传统模式逐步转变为协同、主动的智慧模式。 (二)有利于缓解电力供需矛盾,支撑电力安全保供。当前,电力系统面临的安全稳定运行挑战愈发严峻,极端天气或发电侧出力不足情况时有发生,系统对需求侧调节能力的开发有着迫切需求。虚拟电厂将单体容量小、分布散的需求侧资源“化零为整、聚沙成塔”,通过参与现货、辅助服务、需求响应交易等实现价值发现和传导,能够在电力供需平衡困难时实现高效率、成规模快速响应,提升电力系统安全裕度,丰富电力安全保供手段。 (三)有利于促进新能源消纳,推动能源绿色低碳转型。经过十余年的大力发展,我国风光新能源实现跨越式增长。为促进大规模新能源消纳,需要源网荷储高度协同。虚拟电厂在先进数字化技术加持下,一方面可以挖掘负荷侧的调节能力,助力大电网平衡,减少弃风、弃光现象,促进集中式新能源通过大电网实现广域高效配置;另一方面,可以引导聚合用户侧各类资源与配电网运行有机协同,提升分布式新能源就近消纳水平。 (四)有利于创新能源电力新业态,加快培育新质生产力。能源技术及其关联产业已成为促进新质生产力发展、带动我国产业升级的新增长点。虚拟电厂是跨领域跨行业融合的代表性业态,一方面,伴随着电力市场建设纵深推进,虚拟电厂充分发挥规模效应和平台作用,为海量小规模、无法独立参与电力市场的分布式电源、可调节负荷、储能等提供参与市场竞争的机会,为电力市场培育新型经营主体,为产业链上下游企业带来商业机遇;另一方面,能够促进先进能源技术与数字化技术深度融合,加快电力系统数字化转型进程,推动相关产业的技术进步和创新发展。 二、我国虚拟电厂发展仍面临多重制约 (一)虚拟电厂定义尚未达成共识。从《虚拟电厂管理规范》《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》和《虚拟电厂第1部分:架构和功能要求》等标准看,国内外对于虚拟电厂的定义尚未达成统一共识,在虚拟电厂的角色定位、资源范围和运营活动等方面存在差异,虚拟电厂的定义有待进一步规范。 (二)虚拟电厂商业模式单一,参与市场机制不健全。目前我国电力现货市场、辅助服务市场的建设进展不一,特别是在现货市场非试点地区,市场结构和规则机制尚不成熟,虚拟电厂参与市场的准入条件、调度运行管理和交易机制尚不完善,进一步限制了虚拟电厂在电力市场的功能发挥,影响虚拟电厂的盈利能力和市场参与积极性。当前大多数虚拟电厂仅通过参与需求响应获取利益,虚拟电厂参与现货、辅助服务市场仍属于试点阶段,虚拟电厂商业模式较为单一。 (三)虚拟电厂安全运行水平有待提升。虚拟电厂聚合资源涉及主体众多,调节能力波动性大,受网络通信、运营能力等影响,虚拟电厂在发生系统故障、安全事件、大规模攻击以及极端情况下,其调节稳定性难以满足系统安全运行需求。此外,在虚拟电厂运行期间,数据层面可能面临表后资源数据采集的真实性、敏感信息数据泄露、被篡改以及黑客攻击等安全风险,物联网层面也可能面临恶意设备接入、异常行为监测等安全威胁。 (四)虚拟电厂标准规范制定滞后。现阶段我国虚拟电厂标准体系尚不健全,涉及平台建设、入网检测、运行调控等部分关键环节有缺项,标准研制进度与虚拟电厂发展速度不匹配。如我国仅有《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》和《虚拟电厂管理规范》两项虚拟电厂国家标准,《虚拟电厂技术导则》国家标准仍在起草中,暂无正式发布的行业标准。此外,部分地区还没有出台虚拟电厂建设运行管理规范,虚拟电厂在建设、接网、参与运行等方面的管理流程不清晰。 三、《意见》为新时期推动虚拟电厂高质量发展提供了清晰指引 《意见》充分考虑发展虚拟电厂的重要意义,从有效解决制约虚拟电厂发展面临的瓶颈出发,在定义内涵、商业模式、建设管理、接入调用、市场机制、安全运行、标准规范等方面进一步明确了相关要求。 (一)进一步明确虚拟电厂的定义内涵。《意见》充分考虑国内外对虚拟电厂定义认知的差异,结合我国实际情况,明确提出虚拟电厂是基于电力系统架构,运用现代信息通信、系统集成控制等技术,聚合分布式电源、可调节负荷、储能等需求侧各类分散资源的电力运行组织模式。这里的分布式电源既包括分布式光伏和分散式风电,还可以是地热能、氢能、生物质能、分布式燃气机组等其他类型的分布式电源。从《意见》给出的虚拟电厂功能定位看,虚拟电厂运营商在聚合资源的同时还要关注聚合资源的灵活调节能力,只有这样才能确保虚拟电厂发挥其重要作用。 (二)进一步明确虚拟电厂的商业模式。《意见》明确提出虚拟电厂的主要商业模式是参与电力市场交易,包括参与电力中长期市场、现货市场和辅助服务市场,还可以通过参与需求响应获得一定补偿。同时,虚拟电厂作为新业态,可以通过业务创新持续发展。为此,《意见》充分考虑虚拟电厂资源多样性和技术先进性等特征,明确提出了虚拟电厂可以开展的增值业务范围,包括提供节能服务、开展能源数据分析、开展能源解决方案设计、提供碳交易服务等,这对于虚拟电厂运营商拓宽收益渠道具有重要作用,也提供了政策依据。 (三)进一步明确虚拟电厂建设运行管理机制。《意见》提出由各省级能源主管部门牵头组织制定本地的虚拟电厂建设运行管理办法,目的就是统一省内的建设运行管理规范,为虚拟电厂项目建设、接入管理、系统调试、能力检测和上线运行等提供清晰流程指引,降低虚拟电厂的建设运行管理成本。 (四)进一步明确虚拟电厂接入调用机制。目前虚拟电厂参与电力系统运行和电力市场交易接入平台较多,且尚未达成统一共识。为此,《意见》提出虚拟电厂可根据参与业务的技术要求、电力市场建设进程及运行管理要求,按需选择接入电力调度自动化系统或新型电力负荷管理系统。对于参与现货市场和辅助服务市场的虚拟电厂,《意见》提出虚拟电厂应接入电力调度自动化系统,这主要考虑这两类市场对于实时调度要求较高,直接与电力调度自动化系统对接可以更好保障实时调度指令的下达和执行。对于参与需求响应的虚拟电厂,考虑到需求响应主要由电力负荷管理中心组织开展,此类虚拟电厂应接入新型电力负荷管理系统。此外,从适应电力现货市场节点电价机制出发,《意见》明确了虚拟电厂聚合资源原则上应位于同一市场出清节点下,但也考虑了我国目前电力市场建设的实际情况,在过渡期和市场机制允许的情况下,可以跨节点聚合资源,这不仅有利于我国虚拟电厂在短期内迅速做大做强,还可以确保其适应未来电力市场发展需求。 (五)进一步明确虚拟电厂参与电力市场机制。《意见》重点对虚拟电厂参与电能量市场和辅助服务市场的相关机制进行了完善。在市场准入方面,《意见》提出各地要细化明确虚拟电厂参与各类电力市场的准入条件,从而更好适应本地市场建设进展和虚拟电厂发展实际情况。在参与电能量市场方面,《意见》明确提出要推动虚拟电厂以资源聚合整体参与电力中长期市场和现货市场交易,有利于虚拟电厂充分发挥整体的调节能力及协调控制功能。在参与辅助服务市场方面,部分调节资源聚合成虚拟电厂后,参与调峰等辅助服务市场的限价区间与独立参与市场的限价区间存在差异,为此《意见》提出要公平设定各类辅助服务品种申报价格上限,不应对各类主体设立不同上限,这有利于提升各类资源参与虚拟电厂聚合的积极性。 (六)进一步明确虚拟电厂提升安全运行水平的要求。考虑虚拟电厂在安全运行方面面临的困难和挑战,《意见》从内外部两个层面提出了提升虚拟电厂安全运行水平的相关要求。在参与电力系统运行方面,从做好涉网安全管理、加强网络安全防护、加强应急模拟演练、加强信息报送等方面,提出了具体举措,这有助于确保电力调度机构及时掌握虚拟电厂资源信息和运行信息,提升虚拟电厂在电网发生紧急情况时的应急响应能力。在内部运行方面,《意见》强调了虚拟电厂及各分散资源应承担相应的安全运行责任,这有助于做好与大电网的安全责任划分。同时,《意见》也提出虚拟电厂网络安全防护体系建设和数据安全管理要满足相关法律法规和政策文件的要求,这为提升虚拟电厂内部网络数据安全水平提供了依据和参考。 (七)进一步明确虚拟电厂技术创新和标准规范发展方向。在技术创新方面,《意见》明确了未来一段时期虚拟电厂关键技术的创新方向,包括资源聚合、智慧调控、安全稳定、评估检测和智能量测设备等。在标准规范方面,《意见》提出在行业亟需但标准尚未覆盖的领域,可以通过技术指引等政策性文件先行规范,主要包括建设管理、并网调控和交易管理等。(电力规划设计总院袁伟凡鹏飞)
  • 《虚拟电厂:既不虚拟,也不发电,更不建厂》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-10-08
    • 随着全球气候问题愈发严峻,受极端天气冲击的传统电网,大有溃不成军之势。 2021年美国得州极寒天气下的电网瘫痪,我国东北地区风电输出骤降导致的大范围限电,2022年川渝地区严重干旱,击穿以水电为主的电力供应,加州高温天气带来的供电危机……无不说明日益恶化的能源供求关系。同时,波动性强,稳定性差的可再生能源在能源供应结构中的持续增加,也对电网适应性提出了全新要求。 如何建立一套更加灵活、可靠且有效率的系统管理电力资源,满足供需双方的新需求,就成了当务之急。 虚拟电厂,正是一个可能的答案。 何为虚拟电厂 虚拟电厂(Virtual Power Plant,简称VPP),是一套高度智能的能源管理系统。它以物联网为基础,统合电网中的分布式电源、储能设施、可控负荷等资源,进行集中调度,参与电网的调度运行,为电力市场提供灵活性服务。虚拟电厂具有与电厂类似的功能,但没有传统意义上的厂房,故称“虚拟电厂”。 1997年,经济学家西蒙·阿韦布赫(Shimon Awerbuch)博士就提出了虚拟电厂的相关概念,他在《虚拟公共设施:新兴产业的描述、技术及竞争力》一书中将其定义为:受市场驱动的独立实体间灵活合作,且能够为消费者提供所需的高效电能服务而不必拥有相应的资产 [1]。 今年8月26日,国内首家虚拟电厂管理中心在深圳揭牌,它接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商14家,接入容量达87万千瓦,接近一座大型煤电厂的装机容量 [2]。该虚拟电厂可在电力供应紧张时段,直接调度分散的充电桩、空调、储能等用电资源,通过它们降低用电功率 [3]。 虚拟电厂最显著的特征是兼具“源—荷”特性,既可以作为“正电厂”向系统供电调峰,又可作为“负电厂”加大负荷消纳,配合系统填谷;可快速响应指令,配合保障电网稳定并获得经济补偿,也可直接像传统电厂一样,参与到电力市场交易、电力辅助服务交易等。 又由于虚拟电厂依托的是高度智能化的控制系统,并接入大量设备的物联网,理论响应速度与调节能力也远超传统调峰手段,尤其适配以风光电为首,需要电网做出快速反应的可再生能源。 虚拟电厂的另一个优势,是优秀的经济性。根据国家电网的测算,如果通过火电厂实现电力系统的削峰填谷,满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元。而通过虚拟电厂实现这一目标仅需投资500亿~600亿元,即火电厂成本的1/8~1/7,其性价比优势远超传统的冗余系统建设方案 [4]。 虚拟电厂的产业链由上游的基础资源、中游的虚拟电厂运营商和下游电力需求方共同构成: 上游基础资源:可调负荷、分布式电源和储能设备。可控负荷重点是工业、商业和公共建筑、居民等,不同应用场景负荷可调潜力差异较大,商业和公共建筑可调负荷主要是空调、照明、动力等,相对容易管理;居民可调负荷分布散、单点容量小、聚合难度较大。分布式电源指的是小型分布式光伏、风电、火电、水电等机组。储能包括机械储能、化学储能等。 中游虚拟电厂运营商:包括资源聚合商与技术服务。资源聚合商主要依靠物联网、大数据等技术,整合、优化、调度、决策来自各层面的数据信息,实现虚拟电厂核心功能——协调控制,是虚拟电厂产业链的关键环节。技术服务商则重点聚焦虚拟电厂软件平台建设,为资源聚合商提供技术服务。 下游电力需求方:公共事业企业(电网公司)、能源零售商(售电公司)及一切参与电力市场化交易的主体,实现电力交易、调峰调频和需求侧响应的参与并获取收益。 当前的虚拟电厂在国内尚未构建起清晰的商业模式,但在国外有两种相对成熟的范例可供参考。其一是侧重于分布式发电单位,通过参与电力交易来获取收益;另一种则是侧重于用户端的电力资源,通过提供辅助服务来获取收益。 第一种商业模式在欧洲较为普遍。这种模式下,虚拟电厂主要通过提供技术支持,优化发电成本,降低不必要损失,从而收取佣金;或是辅助发电单位接入电网,完成电力交易,获取服务费及溢价部分分成。代表性企业为德国虚拟电厂公司Next Kraftwerke,该公司也是欧洲最大的虚拟电厂运营商。 Next Kraftwerke盈利模式大致分为三种,一是向可再生能源发电企业提供服务,协助发电商监测发电情况,节省不必要的成本;二是向电网侧提供短期柔性储能服务,提供来自发电侧的调峰、调频服务赚取收益;三是通过控制需求侧,服务电网侧,以赚取相应费用。 截至2022年二季度,Next Kraftwerke已管理14414个分布式发电设备,包括生物质发电装置、热电联产、水电站、风光电站等高度多样化设备,总管理规模达到10836MW [5]。 第二种模式则常见于美国电力市场。具体表现为,能源零售商开展虚拟电厂计划,通过提供低价储能电池或现金,换取家庭一部分电力的控制权,必要时给零售商提供电力,零售商的虚拟电厂聚合这些储能并在用电峰期提供给需要的用户,从而获取辅助服务收益。 并非救世主 我们需要明确一点,虚拟电厂确实有诸多积极意义,但不意味着要彻底颠覆现有的能源供应体系,也不具备解决所有问题的能力。 首先,虚拟电厂只是更高效地统筹了分布式的发电资源以及各种形式的可用发电能力或存量电力,并实现更智能地调配用电,但无法从根本上解决“短缺”。 举例来说,川渝地区刚刚过去的严重缺电,就是由于严重旱情造成水电系统发电能力骤降四到五成,而水电又在当地发电结构中占比超80%,叠加高温带来的居民用电量大幅上涨,导致巨大的电力缺口 [6]。 这是虚拟电厂无力解决的。回顾当时的情况,即使当地建有成熟的虚拟电厂系统,也只可能进行有限度的优化,进一步降低未被关注的不必要消耗,以更有效率的方式保障居民用电,但对于巨大的缺口本身无能为力,保障工业生产更无从谈起。 毕竟虚拟电厂纵有天大的本事,也不可能虚空生电,“变”出电力堵住缺口。 这一点在当前的欧洲能源危机与美国的加州、得州电力危机中同样适用——虚拟电厂既没有能力填补天然气短缺,也无法从根本上解决供需矛盾,它所做的只是整合、协调与管理,并不具备从根本上解决问题的能力。 说到底,一套可靠的能源系统,无论具体的发电结构如何,无论其依赖传统化石能源发电还是各类可再生能源,发电量必须能够满足需求。 其次,虚拟电厂的建设远不止开发一套全新的数字控制系统,同样依赖匹配其功能的设备进行运作。 例如在对虚拟电厂的描述中,经常将新能源车搭载的动力电池视作一种分布式的临时储能工具,但在当前实践中,不是所有充电桩都具备从车载电池获取电力的功能,自然也就不可能向电网输电。此种现象也广泛存在于被纳入虚拟电厂构想,但尚不具备智能管理条件的各类电力设备。 当前的电网若想适应虚拟电厂的调控方式,将会需要较为广泛的技术设施升级。考虑到电网庞大的体量与复杂性,相应的基建将会是相当繁琐且长期的系统性工程。 作为一种理想化的管理系统,虚拟电厂对新时代的电力系统的必要性不可忽视,但这也不意味着它可以超越现有电网,或是要彻底取代现有的能源供应模式。我们没必要,也不应该对虚拟电网抱有不切实际的幻想,更要警惕借机炒作的风气。 特别的风险 虚拟电厂与传统电力设施结合后,设备的大规模互联,高度智能化的运作方式,加上传统电力设施自身特征,带来了一种在过往并不突出的风险:网络安全漏洞。 对于能源行业的“数字化转型”来说,接入数字技术与全新的控制系统有着至关重要的作用,但将过去有限联网的关键设备并入一个更复杂的大型系统之中,会将一些原本相对安全的环节暴露在可能的网络攻击之下。 以虚拟电厂为例,整个系统由天量设备互联构成,而这导致网络攻击可能发生在任何并网设备上,且处于末端的设备也不太可能具有与核心设备相近的安全性,致使其在网络攻击中格外脆弱,极大地增加了防范难度。 “微电网”也是一个相似的例子。高度复杂化的本地电网使得系统运行高度依赖计算机网络进行控制与管理,但也提高遭到网络攻击的风险,以及被攻破后可能造成的潜在损失。 另一方面,日益凸显的暴露风险,也与能源行业自身特质有关。 能源行业作为现代工业社会基础中的基础,对任何社会组成部分都有着毋庸置疑的重要性,而这在行业的具体发展过程中,表现为了一种对新技术的保守态度。 能源行业并非排斥新技术,只是对可靠性与安全性的高要求,不可避免地导向了对新技术的严格监管以及相应的低采用率。这在硬件上表现为相对缓慢的更新换代与较为漫长的验证周期;在软件层面则意味着控制系统更久的投资周期与使用寿命,尤其是与那些系统升级非常频繁的行业相比(例如消费电子)。 具体来说,能源行业在运作良好的情况下,往往只会更换接近使用寿命的设备,对数字系统的升级需求也谈不上非常强烈。即使是当下,以风光电为代表的可再生能源带来了全方面的冲击,整个行业的发展仍以数年为一个阶段推进,纵向比较明显加速,但横向对比其它行业仍然堪称审慎。 但这种发展节奏,并不适应“数字时代”的发展模式。 传统能源行业“沉稳行事”的风格,在应对花样繁多且诡秘多变的网络攻击时,很可能会表现为危险的迟钝,无法有效应对危机。 我们在近年已经看到了这样的实例。 相对早期的,有2015年,乌克兰电力公司遭受网络入侵,导致乌克兰一半以上地区出现大规模停电;2019~2020年,委内瑞拉电力系统多次遭到网络攻击,导致大规模停电;2020年,巴西电力公司遭受勒索软件攻击,被黑客勒索1400万美元等等 [7]。 近期的,2021年5月7日,美国最大燃油管道运营商科洛尼尔管道运输公司,遭遇黑客攻击,被迫关闭整个管道系统。这导致美国多地出现燃油短缺和恐慌性购买,燃油价格飙升,甚至迫使联邦政府宣布进入国家紧急状态。恐慌持续到13日运输系统重新上线,才有所缓解。在2022年初,欧洲包括阿姆斯特丹、安特卫普在内的数个码头同样遭遇大范围网络攻击,石油装卸和转运严重受阻,向内陆城市转运石油的驳船也出现延误 [8]。 在我国,某省电力网络安全监测数据显示,2020年该省电力网遭受网络攻击42万余次,其中高危攻击占比高达65.4%,境外攻击占比18.27%,主要来自美国、印度等国家。高危攻击、专业化攻击呈现大幅增长的迹象,能源系统面临的安全压力越来越大 [7]。 如若类似成功的网络攻击出现在的虚拟电厂系统中,结合其特性,则可能导致蔓延整个电网的大范围瘫痪,带来的损失也将随着覆盖范围的增长迅速扩大。 如何化解随能源系统智能化进程而日益升高的潜在风险,将会是未来高度智能化的能源网络必须回答的问题。 另一方面,能源行业不太可能仅靠自身就完成数字基础设施建设,不可避免地会引入外部合作者,如网络供应商、云服务供应商等,但这些供应商对安全性与可靠性的要求往往较低。 例如,亚马逊云服务在近年不止一次出现大面积宕机,甚至有过系统全面崩溃,所有服务暂不可用的情况。能源行业不可能接受这样的风险,其造成的破坏与损失,也远超单纯的交易系统关闭或物流混乱。 想要化解此类风险,能源行业可能也需要建立一套全新的协作框架,从供应商处购买更高安全级别的数字服务,更适应互联网时代的安全措施升级周期,但这无疑代表更多的成本,更低的利润空间。 如何平衡安全性与经济性,如何与其他行业建立更有效的合作机制,也将会是能源行业在数字时代绕不开的难题。 技术之外 作为一种相对前瞻性的概念,虚拟电厂在发展过程中面对的,也不仅仅只是技术问题。 作为处于早期探索阶段的行业,当前国内电力市场对虚拟电厂的定位与发展路线较为模糊,缺乏顶层设计。诸如谁建设、谁运营、谁监管、谁参与、系统如何设计、定价机制、技术标准、补贴发放等关键问题,甚至都还不明确,行业的长期发展面临很大困难。 关键政策的缺失导致各地对虚拟电厂的理解并不一致,各种试点示范项目差异不小,可能会导致一些资源的浪费,也不利于未来统一接入大电网。 虚拟电厂具体的商业模式同样需要进一步探索。虽然在运作模式上有所不同,虚拟电厂的本质仍然是电力交易,然而我国当前的电力市场并不是完全开放的。不完全市场化的电力产业,好处是电价能够维持在低位,但却极大地削弱了虚拟电厂的盈利能力,商业化运作也变得十分困难。 低电价同时也打击了电力供给单位的参与积极性,现阶段国内的虚拟电厂主要以邀约为主,由政府部门牵头,主动参与者有限。无法从社会上吸引足够的参与者,意味着虚拟电厂将难以保障基本的供电能力。 如何探索一套符合我国电力市场特征的商业模式,也是虚拟电厂必须面临的课题。 只能说作为一种新生事物,虚拟电厂要走的路,确实还很长。 References: [1] 张玲:大涨70%后又暴跌,这一新风口还能“上车”吗。 中国基金报。 2022.09.02 [2] 史军、程韧俐、李江南 & 刘传书:国内首家虚拟电厂管理中心在深成。 科技日报,2022.08.26 [3] 中国电力报:国内首个网地一体虚拟电厂平台来了!。 2021.11.29 [4] 科学报:火电成本1/7!虚拟电厂急需顶层设计。 中国电力网。 [5] 德邦证券:德邦证券电力系列报告(二):虚拟电厂,电改东风已至,广阔蓝海将成。 2022.08.17 [6] 李欣忆:水电大省四川为何会电力紧缺?。 川观新闻。 [7] 朱涵&林光耀:中国每年遭遇境外恶意网络攻击超200万次:如何防御高危攻击?。 半月谈。 [8] 陈铭:突发!黑客攻击欧洲港口石油设施,油轮无法靠港!油价已飙至7年新高,万亿新能源赛道卷土重来?。 券商中国。 2022.02.06 来源: 果壳硬科技