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【题材发现】好马配好鞍,绿色电力配虚拟电厂

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当前,我国电网运行的安全稳定受到严峻挑战,终端电化导致供需矛盾转化为峰谷矛盾、波动性矛盾和时间性矛盾,迫使电力行业必须探索电源的有序调度优化、通道的时空转化、负荷侧的有序响应等难题解决方案。2019年,在电力减排领域,被业界公认为标杆事件的国内首个虚拟电厂国网冀北泛在电力物联网虚拟电厂示范工程投入运行,困扰世界电力系统100多年的“发供用瞬时平衡”难题有望藉此得到解决。

虚拟电厂是指通过分布式能源管理系统将配电网中分散安装的清洁能源、可控负荷和储能系统合并作为一个特别的电厂参与电网运行。通过虚拟电厂来进行华北电力调峰,将有助于少建或不建传统的火力发电厂调峰,大力推动电力行业碳达峰碳中和目标的落地。据了解,到2020年,冀北电网夏季空调负荷将达600万千瓦,10%空调负荷通过虚拟电厂进行实时响应,相当于少建一座60万千瓦的传统电厂;“煤改电”最大负荷将达200万千瓦,蓄热式电采暖负荷通过虚拟电厂进行实时响应,预计可增发清洁能源7.2亿千瓦时,减排63.65万吨二氧化碳。

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由于虚拟电厂首先在国外特别是欧美国家得到应用与实践,有关虚拟电厂的基本结构与分类、运行控制及参与电力市场的过程主要也基于一些国外成功的虚拟电厂项目,比如欧洲的FENIX项目。

追本溯源,无论是国内还是国外,虚拟电厂这一概念的出现以及各国在实践中的探索,离不开供给侧各类分布式可再生能源发电的大量发展,需求侧各类可调负荷的大量出现,以及储能、电动汽车等的规模化发展。当前,电网向清洁低碳、源网荷储灵活互动转型,电网的供需平衡变化对系统的运行方式提出新要求,这是虚拟电厂在我国与欧美国家得以出现并逐步兴起的共同背景。

我国可参与虚拟电厂运营的可控资源体量庞大,其中,可调负荷资源5000万千瓦以上,用户侧储能规模约100万千瓦,电动汽车接近600万辆(每辆按5千瓦计算,相当于3000万千瓦储能),分布式电源装机规模超6000万千瓦,这其中还未纳入现存于各地区小型水电站的装机容量,且这些资源规模都还处于快速上升期。若将这些分散资源有效聚合,相当于建设约140台百万千瓦级煤电机组,可有效满足电力负荷增长和削峰填谷需求。

华创证券指出,虚拟电厂可将不同空间的储能、微电网和分布式电源等聚合并实现自主协调优化控制,已成为解决可再生能源供电波动性问题的主要路径。风光平价之际,传统电网储能需求上升;5G、IDC、充电桩行业的发展背景下,新兴储能需求有望爆发。中关村储能产业技术联盟预测2020至2024年我国累计电化学储能装机复合增长率在55至65%,2019至2024年新增市场空间预计在276至443亿元,年均空间在55至88亿元。新基建通信5G基站建设加速,催生备用电源储能需求迅速提升,预计2021至2023年基站备用电源需求在12至15GWh左右,单年新增市场空间在100亿元左右。

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