雙碳背景下,我國能源綠色低碳轉型加速推進,電力來源清潔化和終端能源消費電氣化的趨勢明顯,對電網平衡帶來較大挑戰。蘇州作為“最強地級市”和首批入選碳達峰試點的城市,兼顧高速增長的用能需求和能源低碳轉型目標,亟需構建現代電網體系和智慧用能體系,通過市場化手段,挖掘建筑、交通等重點用能領域的靈活性資源,培育新的產業體系,推動地區經濟社會的高質量發展。虛擬電廠是兼具經濟性和靈活性的選項之一。
隨著城鎮化和電氣化水平提升、極端天氣頻發,空調已成為冬夏季城市用電負荷攀升的主要貢獻因素,而伴隨電動汽車保有量上升和高壓大功率快充樁的推廣應用,電動汽車充電負荷快速增長,特別是用電高峰期間的大規模無序充電則更進一步加劇了電網的供需矛盾。與此同時,空調具有能耗占比高、短時儲能的特性,電動汽車亦可作為高度靈活的移動儲能單元,充分挖掘這兩類需求側資源的靈活性調節潛力,推動面向這些資源的虛擬電廠實現常態化運行,對于維護電網供需平衡、確保電力低碳保供具有重要意義。
蘇州城市化程度較高,2001年-2022年間蘇州市累計建成商業建筑面積4621.2萬平方米,預計到2025年進一步增至4968.9萬平方米,研究發現,2022年蘇州市僅辦公和商業廣場兩類商業建筑得可調控潛力規模就可達到15.4萬千瓦,2025年將增至16.7萬千瓦,增幅達8.4%。然而,受制于政策、市場和技術等多方面的制約因素,現階段空調資源主體參與意愿不強,各試點項目也尚未實現常態化運行,可持續發展能力有待進一步增強。具體原因包括,技術方面,由于工商業和居民空調的負荷特性和運行模式存在顯著差異,現階段虛擬電廠對空調資源的預測精度還相對有限,加之缺少對應的靈活響應策略,以及用戶側數字化基礎薄弱等原因,虛擬電廠實際響應能力還無法滿足電網隨調隨用的期望;在政策監管方面,一是尚未形成統一的功能定位,不利于虛擬電廠明確發展方向,優化資源配置;二是相關標準規范和管理機制的缺失,也不利于虛擬電廠的規范管理;在市場約束方面,主要體現為市場空間無法支撐產業發展,價格機制尚無法激活市場主體參與意愿,交易結算和計量考核模式有待完善。
基于上述現狀和發展約束,課題組提出蘇州空調領域虛擬電廠發展路徑:一是加大對各類資源潛力的摸排,基于負荷特征分析,建立不同時間段內各類空調可調節潛力的評估模型,并形成常態工作機制,根據市場環境變化及時優化評估模型。二是充分考慮不同類型空調資源的調控特性和響應速度,以及終端智能設備、用戶舒適度等多重因素,制定適宜的調控目標和策略。三是推動建筑空調智能化改造,打造樓宇數字底座。四是提高虛擬電廠的設備運維、客戶關系和風險管理水平。五是提升虛擬電廠電力市場交易能力,探索多元商業模式和增值服務。
近年來蘇州電動汽車保有量快速發展,截至2022年底蘇州市電動汽車保有量達到23.42萬輛,充電樁數量達到11.88萬個;預計到2025年,蘇州市電動汽車保有量將增至38萬輛,充電樁數量達到20萬個。研究發現,2022年蘇州市電動汽車領域可調控潛力規模達到4.1萬千瓦,2025年將增至7.8萬千瓦,增幅達90.2%。現階段多個車企樁企均在蘇州有所布局,但受制于技術和市場等因素,尚未形成規模化和常態化運行。具體來看,在技術約束方面,包括電動汽車的充電行為預測精度不足,充電基礎設施薄弱,電池技術亟需提升;在政策監管方面,包括協同規劃機制尚不健全,以及對于車網互動這一新業態的管理機制尚未明確;在市場約束方面,包括市場交易頻次偏低,分時電價激勵不足,交易計量和結算堵點,市場和車主間缺少有效價值傳導機制等。
基于上述現狀和發展約束,課題組提出蘇州電動汽車領域虛擬電廠發展路徑:一是開展區域勘察,針對電車充電的隨機性特點,建立電車在不同時間尺度下參與電網響應的充放電潛力評估模型。二是優化虛擬電廠資源調用模式和響應策略,完善車網聯動機制。三是推動車網互動核心技術攻關及充換電設施智能化升級。四是提高充換電設備運維、客戶關系維護和風險管理水平。五是探索虛擬電廠-交通數字化融合的商業模式和多元化收益渠道。
本課題還對于兩類資源實現常態化運行所面臨的共性問題提出政策和機制建議:(1)對于交易規模和價格激勵有限的市場制約因素,建議持續推動虛擬電廠參與現貨和輔助服務市場,并進一步完善動態分時電價機制,豐富交易品種;(2)對于虛擬電廠功能定位不明確和管理相對分散的政策制約因素,建議加強基礎研究工作,明確虛擬電廠在能源規劃和布局中的發展定位,探索與蘇州能源規劃、雙碳規劃、電力規劃的統籌銜接;同時進一步完善工作機制,成立虛擬電廠管理機構;(3)對于虛擬電廠提升響應能力相關的關鍵技術創新、標準規范制定和基礎設施改造等重點環節,建議政府出臺相關政策,給予一定的扶持。