中国储能网欢迎您!     主管/主办:中国化学与物理电源行业协会储能应用分会
让你掌握储能产业最新动态!
当前位置: 首页  > 首屏 > 新型电力系统  返回

虚拟电厂的中国故事

作者:塞尔达 来源:金角财经 发布时间:2022-09-17 浏览:

中国储能网讯:中国虚拟电厂,走到了舞台中央。

8月26日,国内第一家虚拟电厂在深圳投入使用。

资料显示,深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等负荷聚合商14家,接入容量约87万千瓦,接近一座大型煤电厂的装机容量。

南方电网介绍,在电力供应紧张时段,虚拟电厂平台可直接调度海量分散的充电桩、空调、储能等用电资源,通过它们降低用电功率,减少常规电源建设,促进节能减排。

今年以来,“电”已经成为全民甚至全球关注的焦点。

据国家能源局数据,2022年7月份全社会用电量为8324亿千瓦时,2021年和2020年同期分别为7758亿千瓦时和6824亿千瓦时。

全社会用电量不断上升

全社会用电量不断增加的同时,电力供需峰谷差不断扩大,同时煤电萎缩,新能源比例提高,进一步考验供电系统的稳定性。

在此背景下,“虚拟电厂”被寄予厚望,被看作是拯救电荒调节电力的新型模式,虽然还没有形成大规模应用,却已经在资本市场炒得火热。

01 电力搬运工

与一般的电厂相比,虚拟电厂不是一个肉眼可见的电厂,而是通过技术搭建起来的一套能源管理系统,由于这套能源管理系统的特性、可控性方面类似一个电厂,故称之为虚拟电厂。

虚拟电厂将电网中大量散落的、可调节的电力负荷整合,参与电网调度,实现削峰填谷、协调分布式单元,促进新能源消纳和有效利用。

一句话解释就是:虚拟电厂不生产电,只是电的搬运工。

例如,在用电高峰时,虚拟电厂可实现大批商场负荷与电网的互动,通过将商场室内温度提升1至2摄氏度,在顾客几乎无觉察的情况下,大幅降低商场空调负荷,缓解电网用电压力。

国网能源研究院副院长蒋莉萍对媒体表示,虚拟电厂能够把电力系统中的分散资源“聚沙成塔”,将是未来参与构建新型电力系统的一种有效形式。

虚拟电厂作用 图源:开源证券

在新能源快速发展下,“虚拟电厂”显得越发重要。

2012-2021年这十年间,风电和太阳能发电量合计由1066亿千瓦时增加至9826亿千瓦时,翻了9倍;合计份额由2.14%增加至11.73%,翻了5倍。

风电、太阳能发电大幅增加

与此同时,一些新的挑战也出现了。

以光伏和风力为代表的新能源发电,严重依赖于光照强度、风力强度等自然资源特性指标,具有显著的间歇性和强随机波动性,若将单一形式的多台新能源发电机组规模化地接入大电网,将产生较严重的系统稳定性问题,制约新能源电力大规模开发利用。

虚拟电厂的优势,就在此时体现出来。研究证明,相比于传统电力系统,虚拟电厂更能满足新能源消纳需求。

新能源发展下虚拟电厂的优势 图源:开源证券

此外,相对于传统电厂,国家电力调度控制中心对虚拟电厂的功能定位是,既可作为“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。

这意味着虚拟电厂不仅能为大规模新能源电力的接入提供技术支持,还能抑制尖峰负荷对电网的冲击。

近年来,中国电力负荷尖峰化特征愈加显著。

2012-2021年这十年里,中国用电结构中,第三产业用电和城乡居民生活用电两者的比重不断增加,两者用电量合计由2012年的1.19万亿千瓦时上升至2021年的2.59万亿千瓦时;合计比重由2012年的24%上升至2021年的31.25%。

第三产业和城乡居民生活用电量比重不断提高

第三产业和城乡居民生活的用电模式时段性较强,使电网用电峰值负荷连创新高,电力供需“平时充裕、尖峰紧张”。

虚拟电厂的优势在于,可以借助大数据、AI等智能化工具,更自动化、高效地削峰填谷。

并且,成本也更低。

根据国家电网测算,通过火电厂实现电力系统削峰填谷,满足5%的峰值负荷需要投资4000亿,而通过虚拟电厂仅需500至600亿元。

从产业链看,虚拟电厂由上游的电力供应、中游的电力管理和下游电力应用组成。

虚拟电厂产业链 图源:开源证券

上游的电力供应主要包括可控负荷、分布式电源、储能设备:可控负荷应用较好的例子有建筑空调和电动交通,以建筑空调为例,如果通过虚拟电厂将这些大楼的空调用电优化,那么每日节省的电就可能达到数百千瓦时,同时优化几百个大楼,节省用电可以比肩一个中小型的火电站;分布式电力资源常见有小型光伏和小型风电;

储能设备,是指将能源储起来,以供需要时使用的设备。

欧洲虚拟电厂的上游主要为分布式电源和储能设备;美国的虚拟电厂的上游主要为可控负荷。

虚拟电厂的中游主要是物联网、大数据等技术,整合各方面的数据形成决策,实现对电力供应的协调和管理。

虚拟电厂的下游包括电网公司、能源零售商等参与电力市场化交易的主体,这些公司借助虚拟电厂实现电力交易和调峰调频,获得收益。

02 特斯拉的经验

虚拟电厂在美国和欧洲已发展了一定年头。

早在25年前,Shimon Awerbuch博士在其著作《虚拟公共设施:新兴产业的描述、技术及竞争力》中,就首次提出了“虚拟电厂”这个概念。2000年,欧洲5个国家的11家公司就联合推出了虚拟电厂项目VFCPP。

截至2020年底,英国虚拟电厂项目数量已超过32个,总容量达到616万千瓦;法国虚拟电厂项目主要由法国电力公司开发实施,项目数量累计超17个,总容量超150万千瓦;德国虚拟电厂项目已基本实现商业化,项目参与方主要为独立运营商、售电公司,其中规模最大的运营商Next Kraftwerke是欧洲最大的虚拟电厂运营商之一。

目前,虚拟电厂主要有两种商业模式,一种是通过参与电力交易来获取收益;另一种是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,该模式收入来源主要有两种:为发电企业提供技术支持,降低成本,根据节省的成本收取一定比例费用;帮助发电单位接入电网,完成电力交易后,从交易中抽成。

最具代表性的是德国的Next Kraftwerke。

截至2018年,Next Kraftwerke管理了超过6854个客户资产,包括生物质发电装置、水电站、风能和太阳能光伏电站等。

Next Kraftwerke管理容量超5987MW,但客户平均仅0.87MW,普遍规模偏小且零散,如果不是Next Kraftwerke在背后发挥“聚沙成塔”的作用,将面临交易难度大、成本高等难题。

资料显示,Next Kraftwerke业务主要分为三块:一是帮助新能源发电企业实时监测发电情况,节省不必要的成本;二是向电网侧提供短期柔性储能服务,并向其收取费用;三是根据电网状况调整用电侧的需求,收取辅助费用。

Next Kraftwerke提供的服务 图源:开源证券

另一种商业模式在美国较为流行。

过去几年,在美国政府的大力扶持下,美国光伏发电快速发展。

巨大的光伏装机容量,使用户在满足需求之余还可以在必要时输入电网进行售电,这个过程中,虚拟电厂就成了一个必不可少的关键角色。

代表性的例子就是特斯拉的Autobidder。

特斯拉在电动汽车业务取得突破后,开始进军储能项目开发、光伏和储能设备制造、光伏发电运营等领域,并发展虚拟电厂智能平台Autobidder,实现了在交易端与公用电网的连接。

Autobidder作用 图源:开源证券

Autobidder可以在车辆、电池、光伏设备等特斯拉生态系统、甚至电网中自动调度能源电力,以实现高效的资源分配和最大的商业效益。

2022年,特斯拉与加州公用事业公司合作开展了名为“紧急负荷削减计划”的虚拟电厂项目,用户可以自愿通过特斯拉的应用程序注册加入该项目。

在电网面临需求压力时,项目参与者可按每千瓦时2美元的价格向电网供电,当地每千瓦时电价仅25美分。

除了能为用户获得收益,这个项目也能为公用事业单位解决问题。

在过去电网面临压力时,公用事业单位不得不以更高的价格向其他电厂购入电力,有时甚至还会因为购不到电而导致断电。

当然,在这个用户和公用事业单位各取所需的过程中,特斯拉也获得了服务费用。

03 路还很远

与欧美相比,中国的虚拟电厂起步时间较晚,但近年来地位不断提升。

2021年,国务院在《2030年前碳达峰行动方案》中提出,引导虚拟电厂参与新型电力系统灵活调节。

2022年3月,《“十四五”现代能源体系规划》发布指出,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。

2022年5月20日,部署于国电投深圳能源的虚拟电厂通过试验获利,成为国内首个虚拟电厂调度用户负荷参与电力现货市场盈利的案例。

2022年6月23日,山西省能源局发布《虚拟电厂建设与运营管理实施方案》,为目前国内首份省级虚拟电厂运营管理文件。

当然,目前中国的虚拟电厂整体仍处于发展初期,项目以研究示范为主,普遍由政府主导、电网实施,远没有到市场驱动的阶段。

有分析认为,虚拟电厂的发展与电力市场建设情况相适应,电力市场建设越发达的地方,虚拟电厂往往发展更快。

“如果没有电力市场,虚拟电厂只是一个小规模的发电厂,仅靠卖电不足以形成激励,收益会比较受限。”有业内人士称。

而进入电力市场,更大的制约在于电力价格的双轨制。

在电力市场中,并非所有电力用户都必须全部参与电力市场交易,考虑到各种因素,仍然会有部分电力用户长期执行政府核定的目录电价,如此就造成市场与计划“双轨制”并存运行的情况。

“作为一个市场主体来讲,虚拟电厂还要有一个清晰的、可进入到电力市场的准许模式,这样才逐渐能使虚拟电厂在电力市场的定位、参与、监管等方面明晰起来。”有评论称,现行情况下,行业更需要的是一个能够以虚拟电厂身份,进入到竞争性电力市场的先行者。

国家发改委给出的时间表是,到2025年,全国统一电力市场体系初步建成,到2030年,全国统一电力市场体系基本建成,适应新型电力系统要求。

此外,国内虚拟电厂发展面临的困难还包括:各方参与虚拟电厂的意愿不强、多数用户侧负荷可调控性差;电网侧业务布局和主导发展的力度较弱;管理体系与市场机制缺乏、相关电价和补偿机制未完善;产业链标准和商业模式不明确等。

更让人担心的,还有虚拟电厂的网络安全问题。

“传统上,国网作为全国性系统,在调度、运行、控制的数据使用上专网,面对潜在的网络攻击时,电网通信安全更有保障。如果虚拟电厂只能接到公网中,一旦遭到网络攻击,可能会对配电网运行产生影响。”有业内人士担忧道。

对于我国虚拟电厂的发展阶段,市场普遍认为,2025年前,虚拟电厂仍处于发展初期,各地因地制宜开展项目试点建设,形成中国第一代虚拟电厂的发展模式。

然而,资本市场已经开始一波炒作。

04 概念炒作

今年以来,不少公司蹭上“虚拟电厂”这个概念,包括上市公司、拟上市公司、创业公司,既有背靠国家电网、发电集团等资源优势的地方性企业,也有不少细分领域头部企业,包括充电桩领域的朗新科技、储能领域的国能日新等。

多家公司布局虚拟电厂

一级市场方面,虚拟电厂概念股纬德信息、国能日新顺利成功上市,后续排队的虚拟电厂概念股还有北京清大科越。

二级市场方面,自4月27日市场反弹以来,截至9月13日,虚拟电厂指数(861352.EI)由843点上涨至1526点,涨幅高达81%,同期沪深300涨幅仅8.6%。

4月27日市场反弹后,虚拟电厂指数大幅上涨

在8月23日,虚拟电厂指数市盈率(TTM)高达252倍,同期沪深300市盈率仅12.07倍;即使最近指数回调,但截至9月13日,虚拟电厂指数市盈率仍高达163倍。

虚拟电厂指数市盈率一度高达250倍

指数成分股中,4月27日至9月9日,有4个股票涨幅接近100%,包括南都电源(186%)、固德威(170%)、鹏辉能源(169%)和金智科技(99%)。

但这些高涨幅的股票,投资价值很一般:南都电源的净利润(TTM)为负数;固德威和鹏辉能源的市盈率(TTM)分别为210倍和135倍,扣非后市盈率(TTM)更是高达254倍和148倍;金智科技的扣非净利润刚刚好不亏损,仅800万水平,因此扣非后市盈率(TTM)高达678倍。

如此的高市盈率,理应匹配业绩的高速增长,这些虚拟电厂的概念股增长情况又如何?

按今年中报数据看,整体情况并不理想。虚拟电厂指数19个成分股里,营业收入同比增长的中位数仅有5.22%;扣非后归母净利润同比增长的中位数为-10.94%;毛利率中位数由去年同期31.09%下跌至25.95%。

无论从营收、净利润还是毛利率的角度,虚拟电厂概念股均不足以支撑如此之高的市盈率。

值得一提的是,尽管在国际市场中,虚拟电厂是已被验证的成熟模式,但更多人关注的是这种技术的“公共”属性,盈利情况普遍不乐观。

据彭博新能源财经2022年4月报告统计,该机构追踪的93家虚拟电厂运营商中,盈利难度普遍较大,只有一家Nuvve上市,许多成熟的虚拟电厂公司或已被壳牌、意大利国家电力公司等大公司收购,或成为了大公司的内部部门。

虚拟电厂或许能解决部分用电问题,但不见得能为上市公司带来业绩爆发,概念股的暴涨,恐怕更多的是资本追风炒作。

参考资料:

1.开源证券《虚拟电厂风起,蓝海市场开启》

2.经济观察报《虚拟电厂:新机遇与新挑战》

3.财新《千亿市场待激活 虚拟电厂前景几何?》

分享到:

关键字:虚拟电厂

中国储能网版权说明:

1、凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,未经本网授权,任何单位及个人不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。

2、凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不代表中国储能网赞同其观点、立场或证实其描述。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关。

3、如因作品内容、版权以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。请在30日内进行。

4、有关作品版权事宜请联系:13661266197、 邮箱:ly83518@126.com