在電網上，再造一個“滴滴”。
文｜邱曉芬編輯｜蘇建勳來源｜36碳（ID：carbon_36kr）封面來源｜Pixabay43.8 度，是8月18日四川宜賓的最高氣温，這一數據打破了四川省最高氣温紀錄。熱浪席捲，缺電，導致限電，隨之而來的是成都、宜賓、彭州等地均發佈通知，分時段暫停商場、超市等地商業用電，以“讓電於民”。西南本地的光伏、化工、鋰礦行業更是不得不限電停產，被迫放了幾天“高温假”。發明191年後，電，已融入日常的生活肌理，也只有在“限電”的時候，人們才能真正意識到電力的珍貴。電力的核心目標是實現平衡，最佳狀態是，所發的電能夠滿足下游的用電需求，不浪費且剛好夠用。近期四川的情況是，發電端“水電”因為罕見的乾旱而枯竭，發電鋭減，同時用電端電量又因為高温激增93%，發電和用電之間出現巨大的缺口。要彌合雙邊的失衡，虛擬電廠（VPP，Virtual Power Plant）不失為一項關鍵的技術手段。
向來敏鋭的馬斯克最先盯上這一領域——身為特斯拉創始人的他，能源野心卻遠不止於此。2006年，馬斯克創立了屋頂光伏公司SolarCity，2015年，特斯拉公司又推出了家用儲能產品PowerWall。
2022年7月，特斯拉公司在加利福尼亞州推出一項虛擬電廠試點計劃。馬斯克的實踐是，邀請兩萬五千户安裝有屋頂光伏、電池體系的家庭，組建一個局部的虛擬電廠能源網絡。
這些在屋頂上熠熠發光的光伏板就成了“大號電池”，它們將根據電網統一要求，在電網用電緊急的時候，統一減少用電；而在用電低谷，則將電池裏面存儲的電量，反向賣回給電網。看起來，馬斯克並沒有成立一個可觸摸的實體電廠，只是聚合了這些用户端“沉睡”的屋頂光伏資產，卻構造了一套和電廠功能一樣的系統，還參與到了電網的調度中。馬斯克的多贏設想很完美：參與的用户不僅降低了電費，而且每為電網增加1千瓦時的電力，他們的屋頂就能賺取2美元收入。同時，還解決了當地在連日高温炙烤下，發電量供不應求而頻繁停電的情況。
PowerWall屋頂光伏電池體系 圖片來自官網
馬斯克動作頻頻，持續引爆着遠在幾萬公里以外的中國二級市場。Wind虛擬電廠指數顯示，自從4月份的低谷期以來，虛擬電廠至今漲幅逼近70%，國網信通、固德威等多隻概念股頻頻漲停，其中金智科技今年以來股價最高點是其低谷期的兩倍以上。經過多次漲停後，一些公司不得已出來“滅火”，澄清稱自身的虛擬電網業務甚至尚未落地，或者尚未中標大型項目。“虛擬電廠還沒真正成規模，玩二級市場的人已經賺到了一波錢”，一位行業人士笑稱。實際上，虛擬電廠並不是新概念，2001年，歐洲各國就開始開展了不少以集中式發電單元為主的虛擬發電廠項目。只是在近20年後的今天，短期國內的高温攻勢、產業政策密集跟進，長期“雙碳”目標的提出，虛擬電廠的星星之火在國內開始閃現。今年3月發佈的《“十四五”現代能源體系規劃》就指出，要推動儲能設施、虛擬電廠、用户可中斷負荷等靈活性資源參與電力輔助服務。此外，北京/上海等多地的十四五規劃中也都點名提到發展和建設虛擬電廠。
各地虛擬電廠相關政策 圖源德邦研究所
虛擬電廠項目尚未形成大規模落地，試點正星星點點推進。從試點範圍來看，已從最初的單個設備、企業級、樓宇集羣範圍，逐漸連點成片，向縣域、市域和省域範圍演進。一片熱鬧之下，虛擬電廠行業裏面玩家背景各異，軟件服務廠商、智能終端、自動化開關設備廠、早一批的光伏玩家悉數入局。在一級市場，不僅出現了多個專攻虛擬電廠的創業項目，新型儲能廠商也在講虛擬電廠的故事。一位投資人表示，紅杉中國在內的頭部的投資圈已經全面關注到了這個賽道，並且已經出手，“一波新項目正在交割，頭部的機構都在，但不方便説”。一位創業者發現，即使剛剛進場、尚未盈利的新玩家都會被投資機構拋出來作為競對進行分析。作為”舶來品“，虛擬電廠在國內出現的時間不過短短兩年，但關於它的前景，幾乎所有人都很明確——多家券商近期紛紛發佈研報判斷，”虛擬電廠已經處於豹變前夜“。這篇文章將解答的問題是：1.虛擬電廠存在的土壤是什麼？怎麼發揮作用？2.虛擬電廠國內試行的商業模式有哪些？
3.目前的玩家有哪些？主觀客觀方面各存在什麼難點？
風電光伏激增，用電也要“跳”起來
隨着雙碳目標的推進，國內的風電光伏可再生能源裝機量快速增長。根據國家能源局統計，今年前五個月，全國可再生能源發電量達到1.1萬億千瓦——相當於全國有1/3的電量，都來自於這些風電/光伏等可再生能源電站。原來的火力發電，燒煤的時候，一邊產能一邊造碳，產生的能量以破壞環境為代價。風光發電縱使碳排放更低，是雙碳目標的重要一步，但硬幣的另一面是，可再生能源發電存在巨大的不確定性和波動性。光伏只在陽光下才能發電，風電機組發電頻率則隨着風力變化而變化，這對於現有電網系統來説是一項滅頂之災。有行業人士向36碳舉例，以一個風電裝機容量超過5吉瓦的電力系統為例，風機1米/秒的低風速變化，就將造成500兆瓦的發電裝機變化——幾乎等同於300萬居民的用電水平。能源是心臟，電網是輸送血液的血管。在煤炭撐起能源一片天的時代下，原有的電力系統也依據火電的特點，形成用户需要用多少電，上游的火電機組就發多少電，計劃性頗強。風光電為代表的可再生能源，從原來能源牆上撬開了一個口子。一位行業人士向36碳表示，中國到2060年的用電量達到80億千瓦，新能源裝機量按照60%計算，總共是50億千瓦。能源端發生翻天覆地的變化，電網端需要構建以新能源為主體的“新型電力系統”——發電端跳動了，用電端也需要更靈活，否則，發電端要麼發出來的電沒辦法上網，棄風棄光，要麼造成電網堵塞等。為了解決這一問題，用電端需要補充更多的“靈活可調節資源“，虛擬電廠就是其中的一項關鍵解決方案。（另外三項為：火電機組調節、抽水蓄能和儲能）虛擬電廠運營商公司“兆瓦雲”創始人劉沅昆博士告訴36碳，這四種靈活可調節資源的方案中，按照經濟型來排序，用智能化軟件解決的虛擬電廠是成本最低的，而抽水蓄能/儲能/火電廠，由於需要有實際的建設成本，價格會更高。國家電網此前就公佈過一則測算數據：火電廠如果要實現電力系統的“削峯填谷”（即降低負荷高峯、填補負荷低谷），滿足5％的峯值負荷，需要投資4000億；而通過虛擬電廠，在建設/運營等環節的總投資僅需500-600億元——只有前者的1/8。那麼，物美價廉的虛擬電廠如何發揮作用？浙達能源CEO蔣雪冬向36碳舉了個例子。虛擬電廠就像在電網上打造一個“網約車平台”， 用電端的各種負荷以及分佈式電源等，比如鍋爐等設備，空調、分佈式電源，就像是社會上的閒置車輛。平台通過調動這些閒散資源，聚沙成塔，實現區域內的人車匹配（即電網平衡）。
虛擬電廠的作用原理 圖源德邦證券
用户端的負荷各有特點，可大致分為儲能式電源、可中斷負荷、可削峯式負荷、可時移式負荷等等。具體而言，比如用電過高的時段，發電端承壓，虛擬電廠平台可以讓用户端的“可削峯負荷”（比如充電樁）降低頻率，或者讓“可時移負荷”晚數小時開始工作，或者是直接停止掉“可中斷式負荷”的使用。通過種種動作，去削弱區域內的用電峯值，迎合發電端。之所以“虛擬”，是因為並沒有一個真實的“電廠”形態存在，但平台發揮着和電廠一模一樣的作用，應對着可再生能源增多之後所存在的諸多麻煩：一方面，虛擬電廠可以通過“削峯填谷”，保障電網的平穩運行，同時促進新能源的消納；另一方面還可以讓參與其中的用電端企業用户通過參與電網互動，調節用電習慣，從而節省電費支出。
“虛擬電廠真正的價值，就是提供一個滿足電網需求的資源池，去儘可能迎合發電端發電的頻率特點，在用户端模擬調節出一條符合電網需求的曲線。”劉沅昆表示。
電網“挖礦”，但商業模式尚在探索中
一直以來，電力工業一直被壟斷經營，實行發電/輸電/配電一體化的體制。這種體制在電力工業發展的初期維繫了電力工業的高速發展，但如今隨着電力工業規模擴大，傳統電力體制並不適應新型能源體系，電力市場需要引入更多的市場參與者。虛擬電廠的商業模式本質是電力市場市場化交易。那麼做虛擬電廠中，產業上的公司怎麼賺錢？錢又是由誰支付？中金公司此前在一份報告中指出，當前國內虛擬電廠主要通過輔助服務補貼和需求側響應獲取收益。（注：電力市場輔助服務是指，為電力系統調節頻率質量等服務；需求側響應是指，根據電網需求，暫時暫停用電側或者是改變使用習慣）電力輔助市場的資金池子不小，能源局今年數據顯示，全國電力費用中的3%將會流向電力輔助服務市場中，而在發達國家，這一比例最高能達到10%左右。電力輔助市場的資金池子，主要由兩部分構成，劉沅昆告訴36碳，在南方，主要是去年7月份推出的尖峯電價制度（即在系統用電量高的時候，制定比原來更高的電費，相比原來的峯段電價高了20%以上）；在北方，主要是生產過量的風電企業。電力輔助市場，和“税”類似，本質上是電網價值再分配——在高峯期用電的廠商、以及過量發電的風電企業，影響到了電網平衡，它們所以需要為此額外支付代價，真金白銀充入“電力輔助市場”的資金池子，這部分資金又流向了那些能為電網提供調節功能的公司。劉沅昆向36碳測算了虛擬電廠的市場規模：電力輔助市場池子中的30%預計會流向虛擬電廠產業，按照7萬億千瓦時的社會用電總量，2022年虛擬電廠的市場規模在630億元左右。此外，隨着目前“雙碳”調節需求的進一步增大和用户終端用能電氣化的推進，到2030年的虛擬電廠的市場規模將達到1350億元。除了賺取輔助市場的收入，需求側響應也是目前不少地區虛擬電廠賺取收入的主要方式。需求側響應和馬斯克的Powerwall公司的商業模式類似，當電網出現用電高峯的緊急情況時，會向下遊釋放減少負荷信號後，用户若願意改變固有的用電模式，減少或者推移某時段的用電負荷，將獲得補貼。前述分析師告訴36碳，廣東虛擬電廠主要靠去年新出台的需求側響應政策掙錢。不過相較之下，一位行業人士告訴36碳，虛擬電廠平台通過輔助市場賺錢會更加穩定，收入更加持久。除此之外，國內的虛擬電廠還在嘗試更多的商業模式。浙達能源CEO蔣雪冬告訴36碳，隨着中長期市場、 現貨市場、綠電交易市場、輔助服務市場等逐步放開，虛擬電廠可作為一個市場主體全面參與到市場中，極大豐富了虛擬電廠的商業模式。比如，近期，國電投深圳能源發展有限公司的虛擬電廠平台就通過參與電力現貨市場，通過電價價差套利賺取受益，最終獲得0.274元/度電的收益。這也是中國首個調度用户負荷參與電力現貨市場並盈利的虛擬電廠。電力現貨交易，目前也是部分有售電資質的虛擬電廠創業公司的商業模式之一。
虛擬電廠各種負荷資源如何參與市場和運行服務 信息由受訪者提供
不同地區中，虛擬電廠的實踐路線並不一致。中國和美國的虛擬電廠模式主要圍繞用户端開發；歐洲由於當地風電光伏新能源更加集中，虛擬電廠一般在發電端發起。目前領先的德國虛擬電廠運營商Next Kraftwerk，已經打通了多種商業模式，2020年營收超過了6億歐元（摺合人民幣42億人民幣）。
參與者眾，充電樁、儲能廠商半路殺入
虛擬電廠方興未艾，各大背景的上市/創業公司已開始佈局。從業者可以大致劃分為兩種。一類是“資源切入型”，以國家電網、發電集團、售電公司等有着天然的用電客户資源優勢的地方性企業為主，這些企業自己有“礦”，比如國網綜能、國網信通、國電南瑞等等。另外，有着可調節負荷資源優勢的新型儲能領域玩家/充電樁玩家，也紛紛開啓虛擬電廠探索，比如天楹股份、電享科技、國能日新、特來電、零碳智能等等。不過，這部分儲能/充電樁玩家並非虛擬電廠行業的主力軍，而更多是將其作為一種收入補充方式。一位電力公司高級分析師告訴36碳，儲能設備適合參與虛擬電廠調頻，虛擬電廠是當下火熱的儲能行業的終極商業模式，經過測算發現，部分儲能項目據此只需要3年就能夠回收成本。
圖源pixabay
第二類主力玩家是“技術切入型”，為前述玩家提供軟硬件技術服務能力，可以理解為提供“挖礦”工具。比如為參與冀北電力公司虛擬電廠建設的恆實科技、金智科技、科陸電子等上市公司，為江浙地市電網公司建設虛擬電廠的“浙達能源”，以及前述提到的創業公司“兆瓦雲”。儘管各大玩家已一腳躍入虛擬電廠領域，希望從廣袤的電力市場化變革中分得一杯羹，各自對於虛擬電廠的認知並不一致。一名行業人士告訴36碳，行業內一部分玩家對於虛擬電廠的理解相對狹隘，只是停留在如何獲取補貼/套利。比如，有的廠商認為只要能實現設備負荷按照需求削減或增加，就能夠建所謂的虛擬電廠，但本質上並沒有與電網建立更深入的技術綁定和連接，成為電網的一部分。“慢慢的大家會發現很多能力瓶頸 ”，蔣雪冬表示。而虛擬電廠是一個高度資源依賴、技術依賴和數據依賴的賽道，長期需要拼綜合能力。“營銷團隊是否足夠專業，高技術能力的封裝是否足夠簡單易用，基礎能力是否足夠標準化，決定了大家在這個賽道跑的快慢”，蔣雪冬表示。中金公司也提出，兼具資源與技術的虛擬電廠聚合商有望成為行業龍頭。不管是什麼背景的玩家、以什麼樣的商業模式落地，數位行業人士告訴36碳，當下虛擬電廠擺在眼前的難點一方面在於，如何説服用户端儘可能把更多調節能力給到虛擬電廠運營廠商，把用户側資源池子做大做豐富。有虛擬電廠從業者告訴36碳，目前行業用户對於虛擬電廠並沒有太大感知——“一説虛擬電廠，用户們第一反應是，虛擬電廠是什麼？談到虛擬電廠靠輔助市場賺錢，問題又變成，輔助市場是什麼？”所以，目前行業面臨的最大挑戰是，廠商如何把虛擬電廠的能力推銷出去，讓用户願意配合；其次，是要對用户端的負荷特性、生產計劃和用電設備足夠了解，協調好用户光伏、儲能等多類資源，準確挖掘出用户的可調能力；最後才是，考慮如何對負荷進行分類/組合/優化/運營，把收益最大化。上一個難點更多是在於，企業如何打磨內功。擺在眼前的另一個客觀掣肘在於，政策和電網調度如何搭橋鋪路。未來虛擬電廠項目能不能做大，與政策引導直接掛鈎。一位虛擬電廠創業者在某東南沿海省份落地業務的時候發現，儘管當地已經出台了電力輔助市場文件，但並沒有很好落地執行，部分地區對於使用虛擬電廠進行電力調度的接受度並不高，反而更願意接受抽水蓄能/火力機組調度等傳統的靈活性資源調度方式。一位分析師告訴36碳，當前不管是電力市場推進速度，還是輔助服務、需求側響應的政策還有待完善，“用户端以什麼形式參與還沒有框架”。此外，受電網調度關係的影響，發電側、用電側的聚合需要電網同意，”虛擬電廠能不能做、怎麼做，還是要看電網。”目前來看，不管是從清潔能源接入規模、市場成熟度，或是行業對虛擬電廠的認知來看，均處於從零到一的起步階段。在蔣雪冬看來，虛擬電廠這一個分支市場要快速發展起來，需要頂層設計、市場環境、配套政策、技術規範、工程規範的完善。現在看來，驟然爆火的虛擬電廠還有一段路要走，但到如今，已經沒有人會懷疑它的價值。
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