劉重陽 南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院
首先感謝主辦方，感謝主持人，各位專家，各位觀眾大家下午好，我是南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院劉重陽，今天的發(fā)言題目是《虛擬電廠：趨勢、前景與問題》，主要是從宏觀的層面討論虛擬電廠發(fā)展的背景、趨勢，以及目前在虛擬電廠領(lǐng)域遇到的一些問題。
一、環(huán)境氣候變化迫切要求能源變革
首先，當(dāng)前面臨著環(huán)境問題，2020年9月，習(xí)近平總書記提出2030碳達(dá)峰、2060碳中和的目標(biāo)。2022年12月習(xí)總書記在氣候雄心峰會上宣布，到2030年，中國非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上的能源相關(guān)目標(biāo)。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要路徑，也是能源轉(zhuǎn)型亟需面對的現(xiàn)實(shí)要求。而提升電力系統(tǒng)的靈活性則是保障高比例可再生資源的新型電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
我們對氣候變化可能感受得不太明顯，對比兩張圖可以發(fā)現(xiàn)，氣候變化其實(shí)就在我們的身邊。左邊這張圖是2015年國家氣候中心發(fā)布的氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)，右邊的圖是2022年氣象災(zāi)害的預(yù)告圖。從這兩張官方圖片上能發(fā)現(xiàn)明顯的變化，2015年5月到9月，太原以及華北中部是比較干旱的，2022年的截然相反，或者說近幾年有明顯的變化。從這兩張圖會發(fā)現(xiàn)氣候變化其實(shí)離我們非常近，也就幾年時(shí)間，就在緩慢地發(fā)生改變。
再看一張圖，是二氧化碳和全球氣溫的關(guān)系。眾所周知，二氧化碳和氣候變化是有明顯的聯(lián)系。這張圖是國際氣候研究組織給出的，從1880年至2020年間，二氧化碳排放量跟氣溫變化的關(guān)系圖。這里明顯地證明一個(gè)問題，就是二氧化碳跟天氣氣溫的變化以及氣候的變化，實(shí)際上是明顯相關(guān)的。二氧化碳是從我們的日常的衣食住行，以及能源消費(fèi)，各種消費(fèi)以及各種工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中來的，最明顯的源頭其實(shí)就是從能源領(lǐng)域開始碳的生產(chǎn)、消費(fèi)等一系列的活動。
“全球任何一個(gè)角落都無法幸免于氣候變化帶來的破壞性后果。氣溫上升正是造成環(huán)境退化、自然災(zāi)害、極端天氣、糧食和供水無保障、經(jīng)濟(jì)混亂、沖突和恐怖主義的直接原因惡化。海平面正在上升，北極正在融化，珊瑚礁正在死亡，海洋正在酸化，森林正在燃燒。顯然，一切照舊不是好做法。隨著氣候變化的無盡代價(jià)達(dá)到不可逆的高度，現(xiàn)在應(yīng)采取大膽的集體行動。”這是2019年的氣候峰會上，聯(lián)合國安東尼奧.古特雷斯秘書長提出的很明確的一個(gè)觀點(diǎn)。
全球氣溫正在上升，每年煤炭、石油、天然氣消費(fèi)有數(shù)十億噸二氧化碳被排放到大氣當(dāng)中。人類活動正在產(chǎn)生創(chuàng)紀(jì)錄的溫室氣體排放，而且沒有任何放緩的跡象。全球變暖造成糧食和供水危機(jī)，氣候變化是土壤退化的直接原因，限制了地球能夠吸納的碳量。極端氣候與災(zāi)害是地球系統(tǒng)的一部分，但隨著氣候變暖，它們更加頻繁和劇烈，熱浪、干旱、臺風(fēng)和颶風(fēng)在世界各地造成大規(guī)模毀壞。我們應(yīng)該如何應(yīng)對？新的高效技術(shù)可以減少排放凈量，打造更清潔的世界。
從這部分的討論，可以總結(jié)三個(gè)很重要的問題：第一，應(yīng)對氣候變化，能源電力行業(yè)應(yīng)該如何行動？第二，能源變革該如何去有序推進(jìn)？第三，市場、監(jiān)管、企業(yè)如何更好地協(xié)作促進(jìn)能源變革服務(wù)？
二、國際環(huán)境變動引起能源危機(jī)擔(dān)憂
大家都知道2022年的2月，俄羅斯與烏克蘭，這是歐洲的一個(gè)重大事件，也是二戰(zhàn)以來歐洲最大規(guī)模的軍事沖突之一，那么這個(gè)沖突帶來了什么影響？
另外一個(gè)事件，2022年9月，北溪一號及二號管線發(fā)生了爆炸，北溪二環(huán)線是重要的能源管道，北溪的破壞直接的影響不大，但是它有很多間接的影響。北溪的破壞對于國際能源的價(jià)格以及國際能源市場的穩(wěn)定都形成了巨大的沖擊。包括當(dāng)天TTF的起價(jià)就反彈到了200多歐元以上。在能源價(jià)格特別不穩(wěn)定的環(huán)境下，歐洲的能源供應(yīng)，特別是德國的能源供應(yīng)要受到影響，它是否會波及到世界其他的能源國家，這個(gè)問題是顯而易見的。北溪的直接影響是很小，但是它的間接影響很明顯。
國際能源署署長法提赫.比羅爾，在今年7月全球能源論壇上提出，目前的深度和復(fù)雜性而言，世界從未見過如此嚴(yán)重的能源危機(jī)，我們可能還沒看到最糟糕的情況，這正在影響整個(gè)世界。他的觀點(diǎn)主要的涉及到幾個(gè)問題，一是目前世界和平發(fā)展的趨勢，發(fā)生了一些變化，目前的國際貿(mào)易的形勢也發(fā)生了變化，那么和平發(fā)展和國際貿(mào)易的形勢發(fā)生變化之后的能源領(lǐng)域無時(shí)無刻地會受到影響。所以能源危機(jī)也需要我們積極去應(yīng)對。
這里提出三個(gè)供大家討論思考的問題，一是應(yīng)對能源危機(jī)，是一個(gè)階段性的問題還是一個(gè)持久性問題？對于我們國家而言，或者是電力行業(yè)而言，我們保持著比較穩(wěn)定的能源供應(yīng)，我們的電力、煤炭、石油國內(nèi)的供應(yīng)一直比較低，在這樣的穩(wěn)定的供應(yīng)的背景下，我們的農(nóng)業(yè)行業(yè)也承受著不小的壓力，因?yàn)閲H形勢一直在變化。二是化石能源、清潔能源，包括新能源該如何的協(xié)同發(fā)展？在我們提出新型電力系統(tǒng)，包括的新能源對化石能源的替代的目標(biāo)下，化石能源和清潔能源的關(guān)系非常的重要。三是能源安全如何影響生活？我們需要什么樣的能源供給？一般人可能感受不到，正是因?yàn)檫@樣的歲月安好，其實(shí)是有很多負(fù)重前行的，所以這也是我們能源人一直在考慮的問題。
三、雙碳目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)新需求
二十大報(bào)告提出，“我們提出并貫徹新發(fā)展理念，著力推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展，推動構(gòu)建新發(fā)展格局，實(shí)施供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革……14億多人的糧食安全、能源安全得到有效的保障”。二十大報(bào)告其實(shí)還明確地點(diǎn)出了我們國家在能源領(lǐng)域發(fā)展取得目前的成果來之不易，也提出了我們在能源發(fā)展的未來，還是需要很多的努力，包括各行各業(yè)的努力。
二十大報(bào)告還提出，要完善能源消耗總量和強(qiáng)度的調(diào)控，重點(diǎn)控制化石能源消費(fèi)，逐步轉(zhuǎn)化碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”制度。推動能源清潔低碳高效利用，實(shí)際上涉及眾多的行業(yè)，特別是工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域。要完善碳排放統(tǒng)計(jì)核算制度，健全碳排放權(quán)交易市場制度。
在新型電力系統(tǒng)的目標(biāo)下，技術(shù)和制度的雙輪驅(qū)動是必不可缺的，需要我們的各方企業(yè)、科研院所以及能源行業(yè)的從業(yè)人員協(xié)同努力。另一方面從頂層設(shè)計(jì)上來講，現(xiàn)在建立碳排放的一些制度，建立碳交易的市場，對于推動整個(gè)行業(yè)的變革具有很關(guān)鍵的作用。
前幾天看到一個(gè)觀點(diǎn)，是中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心景春梅老師和國家發(fā)展改革委經(jīng)濟(jì)體制與管理研究所于娟老師他們提出的，這個(gè)觀點(diǎn)是新能源系統(tǒng)的三方面轉(zhuǎn)變，我們一直在提出新型電力系統(tǒng)，從這三個(gè)轉(zhuǎn)變來講高度的概括了新型電力系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。第一，電力電量平衡從煤電為主向適應(yīng)大規(guī)模高比例新能源方向轉(zhuǎn)變。第二，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)從集中式、長距離骨干網(wǎng)為主，向“骨干網(wǎng)+分布式扁平化智能化配電網(wǎng)并重”轉(zhuǎn)變。第三，電力調(diào)度運(yùn)行從單一主體參與的“源隨荷動”向多主體參與的源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動轉(zhuǎn)變。這三條就是從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)演變新型電力系統(tǒng)的最關(guān)鍵的三個(gè)地方。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)要求建立全國統(tǒng)一的多層次電力市場體系。我國能源資源與需求逆向分布的基本國情，決定了遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電以及新能源跨省跨區(qū)域消納平衡的必要性。在這樣的背景下，要實(shí)現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向，面臨四個(gè)問題，一是省間電力交易壁壘，二是以配電為主電力體制改革，三是新能源市場化參與電力市場，四是技術(shù)、市場雙輪驅(qū)動提升能源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。
這一部分總結(jié)一下，會提出幾個(gè)新的問題。一是如何進(jìn)一步深化電力體制改革，完善市場機(jī)制？二是什么是適合我國國情、有更強(qiáng)新能源消納能力的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展之路？這是我們在討論電力系統(tǒng)、討論能源行業(yè)的時(shí)候，始終會面臨兩個(gè)問題。
四、數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造能源變革條件
2011年時(shí)候，德國政府提出工業(yè)4.0，這代表一場以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能為核心的新技術(shù)革命，并在全球范圍內(nèi)展開新一輪的競爭。
大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)這些大家都很熟悉，在我們的消費(fèi)端目前發(fā)展得非常迅速，包括我們的幾大購物平臺、幾大網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)廠商或者其他互聯(lián)網(wǎng)廠商等一系列技術(shù)，已經(jīng)在生活的消費(fèi)端顛覆得非常廣泛。這些技術(shù)在推動新型電力系統(tǒng)變革，以及虛擬電廠等一系列新的電力產(chǎn)銷模式發(fā)展的過程當(dāng)中，它的作用顯而易見。
比如說大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)可以成為核心的基礎(chǔ)設(shè)施，人工智能和云計(jì)算也可以改變系統(tǒng)的運(yùn)行和控制，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合對于電力的調(diào)度、協(xié)調(diào)，以及虛擬電廠運(yùn)作，都離不開它的支撐。另外5G、區(qū)塊鏈的技術(shù)以及技術(shù)與能源革命之間的共同融通，才會共同推動新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。大家都知道區(qū)塊鏈技術(shù)是一種保密技術(shù)，從市場的管理技術(shù)方面這種保密技術(shù)的貢獻(xiàn)在哪里？一方面是在構(gòu)建新能源系統(tǒng)、構(gòu)建虛擬電廠的過程中，需要有一個(gè)數(shù)字的賬本，數(shù)字的賬本是記錄大家都誰需要電、需要多少電、哪個(gè)地方生產(chǎn)多少電，不斷的協(xié)調(diào)和記錄，有這樣一個(gè)底層的支撐，新型電力系統(tǒng)的交易機(jī)制才能建立起來。
簡單概括一下虛擬電廠的技術(shù)支持。實(shí)時(shí)響應(yīng)協(xié)調(diào)技術(shù)、智能控制平臺、人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐虛擬電廠實(shí)現(xiàn)秒級響應(yīng)功能。虛擬電廠要實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)、電力輔助服務(wù)、調(diào)頻服務(wù)、偏差考核補(bǔ)償服務(wù)、電力市場交易等復(fù)雜多樣化的業(yè)務(wù)場景，且同時(shí)滿足控制實(shí)時(shí)性、可靠性以及交易性，需要以下三方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行支撐：秒級實(shí)時(shí)響應(yīng)技術(shù)、智能集控平臺技術(shù)、人工智能與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
數(shù)字技術(shù)與電力系統(tǒng)要面臨三個(gè)比較重要的問題，一是電力、能源數(shù)字化和數(shù)字經(jīng)濟(jì)到底是什么關(guān)系？二是數(shù)字技術(shù)如何更好地賦能電力系統(tǒng)？三是數(shù)字技術(shù)會為電力甚至能源行業(yè)帶來怎樣的變革？
五、虛擬電廠緩解電力平衡問題
虛擬電廠在國外已經(jīng)有很多成熟的案例，我們國家近幾年提出來的比較多一些，虛擬電廠最明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以緩解電力平衡的問題。電力在使用到尖峰的時(shí)候，電力的需求突然多了對整個(gè)電力系統(tǒng)的負(fù)荷增加就會非常多，虛擬電廠可以更好地調(diào)節(jié)電力的需求和供給兩端。
十四五規(guī)劃明確的可再生能源發(fā)展目標(biāo)：十四五可再生能源規(guī)劃出臺，確立了可再生能源發(fā)電地位。在電量方面，預(yù)計(jì)到2025年可再生能源較2020年末提升50%，按照2020年末數(shù)據(jù)測算，2025年可再生能源發(fā)電量需達(dá)33231億千瓦時(shí)，發(fā)電增量較十三五期間有較大提升，發(fā)電量增長空間擴(kuò)大。
新能源有一定的穩(wěn)定性，其發(fā)電電量大量提升之后，很多時(shí)候需要靈活的市場消納，虛擬電廠在這里面起到的作用就會更加明顯。
六、電力市場激發(fā)虛擬電廠新動力
目前國內(nèi)虛擬電廠比較成熟的模式可能還沒有。這張圖里面提到的模式，是廣東實(shí)踐的一個(gè)虛擬電廠的運(yùn)營模式，虛擬電廠聯(lián)系了電力系統(tǒng)所有的終端，從發(fā)電的新能源到儲能系統(tǒng)，甚至是電動汽車等等。聯(lián)系的可控負(fù)荷端是居民生活的區(qū)域、商業(yè)樓宇等一系列的生活終端，另外還通過既定各單元的優(yōu)化運(yùn)行的策略和其他策略來協(xié)調(diào)電力在系統(tǒng)的供給和需求，這就是虛擬電廠基本模式。
但目前虛擬電廠的費(fèi)用或者運(yùn)營的問題，還沒有完全的市場化，一部分是補(bǔ)貼費(fèi)用，一部分是從財(cái)政專項(xiàng)資金當(dāng)中來領(lǐng)取的，另一部分也可能是在新的運(yùn)營過程當(dāng)中，通過協(xié)調(diào)等等一系列的服務(wù)得到的費(fèi)用，這是目前國內(nèi)虛擬電廠發(fā)展的一個(gè)階段性的狀態(tài)。山西其實(shí)也有虛擬電廠的一些運(yùn)作，虛擬電廠的探討一直在進(jìn)行，它是我們社會發(fā)展的需要。德國或者是歐洲一些虛擬電廠，已經(jīng)有比較成功的案例。
中國虛擬電廠主要通過聚合各分布式用能單元，集成資源參與輔助服務(wù)市場獲利。十四五期間市場規(guī)模大概可以達(dá)到1,500億左右。預(yù)計(jì)十四五期間，社會用電量增速大概在4%～6%之間。從需求側(cè)解決負(fù)荷尖峰問題，根據(jù)國家電網(wǎng)測算，通過傳統(tǒng)的火電廠滿足5%的負(fù)荷，需要投資大概4,000億元，但是通過虛擬電廠去解決，投資大概僅需要500億～600億，虛擬電廠的經(jīng)濟(jì)效益還是蠻明顯的。目前各省正在加快完善虛擬電廠參與輔助市場的規(guī)則，虛擬電廠作為負(fù)荷聚合商提供需求響應(yīng)服務(wù)，逐步形成占到系統(tǒng)最高負(fù)荷3%～5%左右的需求響應(yīng)能力。
虛擬電廠的發(fā)展有很重要的政策推動因素，但是也需要市場的不斷完善，去推動它的發(fā)展。未來虛擬電廠的發(fā)展趨勢肯定是良好的，也是必要的。新的電力組合構(gòu)建的路徑需要電力系統(tǒng)與電力市場交易機(jī)制協(xié)同發(fā)展，不光是電力系統(tǒng)，也包括一些新的技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)等一系列新的技術(shù)體系的發(fā)展。
今天我的分享就到這里，今天可能更多的是提出虛擬電廠在發(fā)展過程當(dāng)中需要面對和考慮的問題，希望能夠給大家?guī)硪恍﹩l(fā)。這些內(nèi)容僅代表我的個(gè)人觀點(diǎn)，歡迎各位專家行家批評指正。
原標(biāo)題：虛擬電廠的趨勢、前景與問題思考
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