随着高比例可再生能源的并网,需要更为灵活的负荷侧资源,以虚拟电厂的形式参与电网互动,来确保电网的安全稳定。
这是虚拟电厂未来的确定性价值。
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用经济学的概念来看,大量可再生能源并网,是电力系统的波动性风险敞口,要对冲这些风险,需要有相应的手段,这种手段并非单一的,比如火电灵活性改造、源侧集中式储能、网侧储能等。
但是与可再生能源的高增长、高规模相比,是远远不够的。所以在技术上需要挖掘负荷侧的所有弹性资源,可能这是最大规模、最有效的对冲手段。
当然上面说的只是技术性问题,还涉及到经济性问题——谁来为风险买单?目前主要的买单者还是电网,电网只是风险的被动接受者,从自身的稳定角度去付费。
但是电网并非绿色电力的全部受益者,那么这个受益者到底如何界定?气候变化是一种巨大的外部性,这种外部性的损失与收益,如何变成每个主体可以为之付费的明确的权益?
这都不是电力行业能解决的问题。甚至不是碳市场能解决的问题。
所以,虚拟电厂就是在这种多重视角下,慢慢发展起来的一个物种。
就未来3-5年而言,虚拟电厂在中国,至少需要过三道关。
技术关
过去的电网,源-网-荷界限分明,有功潮流是单向的,大量的集中式电源(火电、水电、核电)具备强大的可控调节能力,所以电网是一种“自上而下”的计划-运行的方式,用发用电计划去平衡。
未来的电网,是界限较为模糊的,源侧大量风光并网,需要配置储能、并由传统电源提供运行支撑。所以某种程度上,电源也成为一种负荷。
而电网的另一端,在配网及负荷侧,大量的分布式电源、分布式储能、与灵活性负荷结合,每个用户电力系统都变成了纳电网,纳电网组成微电网,都是一个个自平衡的功率单元,在末端实现快速、实时的平衡(光伏出力的波动、负荷的波动),微电网与大电网采用“并网-双向潮流-弱交换”的模式。
这种平衡与交换机制,脱离于现有的电网调度体系之外,是一种:
“自下而上”的,非计划的,复杂自适应的体系。
这对大电网、配电网、微电网(乃至纳电网)来说,在技术架构和管理体系上,将是一种完全的重构。
打个不恰当的比喻:过去的电网,类似铁路的运行方式,每辆列车的起点、终点、现在的位置、方向、速度以及运载的客货信息,都是由铁路调度中心管理,提前计划,实时监控,调度员每一个命令,任何列车都必须无条件服从。