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高温热浪炙烤多国电网,虚拟电厂提供了一个解决方案

第一财经 2022-08-26 15:47:06

作者:潘寅茹    责编:冯迪凡

全球虚拟电厂市场预计将从2021年的8.8亿美元增长到2028年的64.7亿美元。

“世界在燃烧,我们需要一场可再生能源革命”。面对今夏北半球不断刷新纪录的高温天,联合国秘书长古特雷斯急呼各国为保障能源安全、电力供给稳定,加快转向可再生能源。

当前,全球范围内史无前例的热浪正使得多国电力系统承压。除了不断攀升的电价外,电力供给的安全也显得尤为重要。

权威气候变化研究机构联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告显示,最近50年来,全球变暖正以过去2000年以来前所未有的速度发生,热浪、高温、干旱、飓风等极端天气将更为平常。

那么,在极端气候频现的当前,有没有提升能源效率又兼顾经济成本的最优解?近来,在西方颇受资本追捧的“虚拟电厂”(VPP)再度引发关注。市场调研机构Fortune Business Insights的最新数据显示,全球虚拟电厂市场预计将从2021年的8.8亿美元增长到2028年的64.7亿美元,在预测期内将以32.89%的年复合增长率(CAGR)迅猛增长。

“虚拟电厂”其实是一座没有发电机却拥有发电功能的电厂,可以帮助电网调节负荷

虚拟电厂受追捧

对于90%能源供给依赖进口的日本,引入虚拟电厂是其20多年电力市场结构改革的一个缩影。日本环境省的数据显示,日本的可再生能源发电占比已达到了18.5%(含水),预计可提前完成2030年占比达到22%~24%的目标。可再生能源大规模增长和高比例接入,对现有电网可靠性以及电能质量带来了严峻挑战。因此,虚拟电厂21世纪初在日本吸引了不少企业投资布局。

何为“虚拟电厂”?能源行业巨头日立能源全球执行副总裁、大中华区总裁张金泉告诉第一财经,“虚拟电厂”其实是一座没有发电机却拥有发电功能的电厂,可以帮助电网调节负荷。

也就是说,虚拟电厂并不是真正意义上的发电厂,而是一种智能电网技术,其核心理念就是通过先进信息通信技术和软件系统,把各类分散、可调节的电源和负荷汇聚起来,形成一个虚拟的“电厂”进行统一管理和调度。

张金泉对第一财经解释道,虚拟电厂可以对内部发电和用电做一个很好的调节。他举例称,如果在发电比较紧张的情况下,让空调停转5分钟可能会使屋里温度升高了一两度,但人体感觉有限,“如果一个区域的所有空调都停下来,那可能就相当于出现了小型发电厂来支撑电网对电的需求,这是虚拟电厂很重要的一部分内容。”

除了内部调节外,张金泉表示,虚拟电厂还可以通过能源的优化协调管理,实现储能的功能,在能源比较便宜或者相对过剩的时候把能源先储存,然后在需要的时候释放。“这个概念现在全球都能普遍被接受,从效率上来看是最高的,避免了大范围的跨区域电力调整、分配。”他说。

日本能源经济研究所(IEEJ)资深经济学家江藤凉(Ryo ETO)以日本的经验介绍道,在自然灾害更频繁的情况下,虚拟电厂的使用能提高能源弹性,“由于虚拟电厂本质上是分布式的,没有单点故障,因此在自然灾害等不利事件期间,它们比集中式发电源更具弹性。”

日立能源近年来已把“虚拟电厂”理念和技术输出日本,为欧洲多国电力市场提供了十余个虚拟电厂系统,覆盖了海上风电、钢铁和需求侧管理等多个领域。

在中国市场,今年3月发布的《“十四五”现代能源体系规划》就指出,要推动储能设施、虚拟电厂、用户可中断负荷等灵活性资源参与电力辅助服务。此外,中国的北京、上海等多地的十四五规划中也都提到发展和建设虚拟电厂。

据第一财经了解,日立能源已为南方电网深圳供电局的首套自动化虚拟电厂系统提供技术支持。目前该虚拟电厂系统已经在深圳110千伏投控变电站投入试运行。

对于虚拟电厂的未来,张金泉表示,很多与虚拟电厂有关的议题都值得业界进一步探讨,比如数据的收集、虚拟电厂在电网中的地位等。

据江藤凉介绍,一些日本的便利店已引入虚拟电厂,通过远程供给各分店的空调和照明使用,提高电力调配能力。他对虚拟电厂的前景十分乐观,“受日本电力市场逐步开放竞争、太阳能上网电价逐步下调、新建住宅的零能耗建筑政策等因素影响,不断变化的市场格局为虚拟电厂提供了发展机会。未来随着更多参与者的入局,日本电力供应商将通过虚拟电厂为业主提供余电使用的用电方式,从而达到合理电力调配的目的。”

全球用电需求还会高速增长

目前,不少国家都给出了“碳中和”的时间表。在这场“碳中和”的冲刺中,电力依旧扮演能源系统中的重要角色。国际可再生能源署发布的《2021年世界能源转型展望报告》显示,到2050年,电力消耗将增加一倍以上,占全球最终能源消耗的50%以上。

张金泉认为,从全球经济和电气化率的发展来看,全球对电力的需求量还会有一个很高的增长速度,“随着电力需求的不断增加,对新电网、新设备的需求也在增加。同时,一部分老设备也迎来升级改造的需求。预计全球电力市场的年增长率将超过3%,而中国的增速将远远大于这个数字。”

前述报告也认为,数字化技术对实现能源转型至关重要,是扩大可再生能源发电和普及电气化的关键环节。诸如智能数字设备、信息和通信技术(ICT)的部署,以及相关操作的实践,旨在通过更灵活的方式满足可再生能源的电力需求,优化电力交付和使用过程,提供更高效率的用电服务。

在当下能源系统正加速从以化石能源为主向可再生能源发电为主转型之际,张金泉认为,交通、工业、建筑领域为未来电气化的程度会日益提升,同时,可再生能源载体可为直接电气化提供补充。因此,尤其需要数字化和新型能源平台,来应对能源变革对电力系统带来的挑战。

“构建新型电力系统将为此提供重要支撑。首先需要环保型的解决方案,其次需要数字化的平台,最后是能源平台。三者结合起来,才能实现可靠的、能支撑可再生能源的新型电力系统。”张金泉说。

上述报告认为,随着未来极端天气成为常态,为保障电网的安全性,需最大限度地实现资源优化配置,在这一过程中,电力现货市场、智能电网服务、虚拟电厂等领域“大有可为”。

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