想必不少朋友对这几个概念有这样的感觉,他们好像有点类似,干的事情也差不多,但具体有什么区别,又不是特别清楚。
从字面上来看,“源微虚”就是这些概念原来确实微微有点虚啊。
但在笔者看来,这是一次底层逻辑的改变,这些概念代表的是从传统的单点单向,到新时代的“系统思维”的转变。
本文将通过分析这些概念的异同,帮助大家更清晰地理解它们的内涵与应用场景
一、概念对比和解析
我们可以直接根据国家级的政策文件,寻找“源网荷储一体化”、“微电网”和“虚拟电厂”的官方定义。
1.1 源网荷储一体化
参考2021年发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》(发改能源规〔2021〕280号),可以总结其定义如下:
源网荷储一体化是一种新型电力系统或运行模式,通过优化整合发电侧(源)、输配电网络侧(网)、用电负荷侧(荷)和储能系统(储)的资源,以先进技术和体制机制创新为支撑,其目标是实现各环节的协调互动、优化配置和灵活调节,提升系统运行效率和能源利用率,促进清洁能源开发利用和电力系统绿色低碳发展。
可以看到的是,“源网荷储一体化”侧重于负荷侧和本地化,源、网、荷、储的深度协同,以提高效率。
政策中还进行了分类,主要包括“区域(省)级源网荷储一体化”,“市(县)级源网荷储一体化”,“园区级源网荷储一体化” 三种具体模式。
有朋友可能也看到过“风光储一体化”,“风光水(储)一体化”,“风光火(储)一体化”,这些属于「多能互补」的概念,目的是提升可再生能源消纳水平。
可以说,“风光水火储一体化”侧重于电源侧,结合当地资源条件和能源特点,因地制宜采取风能、太阳能、水能、煤炭等多能源品种发电互相补充,并适度增加一定比例储能,统筹各类电源的规划、设计、建设、运营。
从措辞也可以看出谁更优先:积极探索“风光储一体化”,因地制宜开展“风光水储一体化”,稳妥推进“风光火储一体化”。
1.2 微电网
根据2017年国家发改委和国家能源局发布的《推进并网型微电网建设试行办法》,明确的定义如下:
微电网是由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统,必要时包含储能装置。微电网可分为并网型和独立型,可以实现自我控制和自治管理。
可以看到,微电网不是电网,而是个系统,其所包含的要素与源网荷储一体化有些类似,尤其是园区(居民区)级源网荷储一体化:
以现代信息通讯、大数据、人工智能、储能等新技术为依托,运用“互联网+”新模式,调动负荷侧调节响应能力。在城市商业区、综合体、居民区,依托光伏发电、并网型微电网和充电基础设施等,开展分布式发电与电动汽车(用户储能)灵活充放电相结合的园区(居民区)级源网荷储一体化建设。在工业负荷大、新能源条件好的地区,支持分布式电源开发建设和就近接入消纳,结合增量配电网等工作,开展源网荷储一体化绿色供电园区建设。
更进一步的探索,各位可移步至前序文章:微电网的商业模式思考。
1.3 虚拟电厂
虚拟电厂的概念早在2015年国家发改委发布的《关于促进智能电网发展的指导意见》中就提过,随着新能源的发展,虚拟电厂逐渐成为解决清洁能源消纳难题的重要工具。
我们可以看到2023年发布的《电力需求侧管理办法 (2023版)》对于虚拟电厂的定义:
虚拟电厂,是依托负荷聚合商、售电公司等机构,通过新一代信息通信、系统集成等技术,实现需求侧资源的聚合、协调、优化,形成规模化调节能力支撑电力系统安全运行的一种系统。
我们也可以看看最新发布的政策,2024年11月4日的《广东省虚拟电厂参与电力市场交易实施方案》:
虚拟电厂,是指依托负荷聚合商、售电公司等机构,通过新一代信息通信、系统集成等技术,实现需求侧资源的聚合、协调优化,形成规模化调节能力,作为独立经营主体参与市场交易根据资源禀赋条件,虚拟电厂可分为负荷类虚拟电厂、发电类虚拟电厂。其中,负荷类虚拟电厂包括日前响应型虚拟电厂、小时响应型虚拟电厂、直控型虚拟电厂。
简单来说,虚拟电厂是一种通过信息技术和软件系统,将分布式发电、储能系统、可控负荷等多种分布式能源资源聚合起来,进行协同优化管理的系统。通过聚合这些资源参与电力市场和辅助服务市场,提供削峰填谷、调频调压等服务。
关于虚拟电厂的一些分析,笔者在之前也有一篇介绍文章虚拟电厂到底是要干嘛,也推荐各位多看看俞老师(公众号:鱼眼看电改)的文章。
这里,笔者为大家扩展几个概念。
二、项目和系统举例
概念看完,让我们来看看几个直观的案例。
2.1 首先是园区级源网荷储一体化,系统框图如下:
案例1: 以远景鄂尔多斯源网荷储“零碳”产业园为例,该产业园于2021年3月开始建设,并于2022年4月正式投产。它采用了“源网荷储”一体化系统,结合风电、光伏、储能和绿氢等多种绿色能源形式,实现了100%绿色能源供给。80%的能源来自本地的风电和光伏发电,剩余20%通过电网交易回购绿电,以确保园区内的所有能源使用均为零碳能源。
方案配置:该项目配置了440MW风电、60MW光伏,以及80MW/4小时的储能系统,形成了一个综合能源系统。通过源网荷储一体化的方式,新能源电源直接接入用户侧,并与大电网连接,实现自发自用,余电上网。
并网方案:采用绿电直供模式,五年内由蒙西电网为园区提供用电需求,新能源发电逐步替代传统能源,最终实现园区80%的能源来自风、光电直供。
运营模式:采用合同能源管理(EMC)模式,园区通过绿电直供和市场交易实现100%绿色能源供应。
2.2 再来看看微电网的方案,系统框图参考如下:
案例2: 北京亦庄碳中和智慧园区绿色微电网,该园区由金风科技股份有限公司建设,作为风电设备研发、制造基地,提供智慧能源解决方案。
方案配置:通过自主研发智慧园区运营管理平台,以及建设1.8MW分布式光伏、4.8MW分散式风电、2.9MWh 储能、3000Rth 水蓄冷和0.7MW微燃机(天然气冷热电三联供),
用能数据:园区绿色微电网系统内风电和光伏总发电量约780万kWh,通过风光储联合优化运行,光伏、风电就地消纳电量约725万kWh,可再生能源就地消纳比例达93%;通过参加售电交易和京津冀辅助服务市场,市场化交易售电约55万kWh。
方案优势:园区绿色微电网在供能侧通过增加新能源供能进而减少外购电力,在用能侧通过储能和水蓄冷技术实现峰谷调节,并通过代理售电、节能增效、需求响应等服务,实现综合度电成本从0.80元/kWh下降至0.57 元/kWh,每年可节约电费355万元,减少化石能源消费约959 吨标煤,减少二氧化碳排放约4448吨。
2.3 最后来看看虚拟电厂,系统框图参考如下:
案例3: 成都虚拟电厂项目,于2023年开始建设,旨在应对城市经济快速发展带来的电力需求增长和季节性负荷波动问题。成都作为典型的电力受端城市,面临着新能源接入比例增加、电力供应不稳定等挑战,尤其是在高温天气下,电力负荷压力更为突出。该项目通过智能化管理平台调度分布式能源、储能设施和可调节负荷资源,优化电力供需平衡,降低电网运行压力。
参考平台如上,比较复杂的是,既有政府主导的补贴型,又有电力市场主导的交易型。
三、谁被写进了能源法?!
近期最重磅的政策,当然就是2024年11月9日发布的《中华人民共和国能源法》,我们可以看看“源微虚”是否出现在其中。
第三十一条 国家加快构建新型电力系统,加强电源电网协同建设,推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设,提高电网对可再生能源的接纳、配置和调控能力。
看样子,只出现了微电网,但这不代表别的就不行,类似的概念“需求响应”也在其中:
第三十五条 能源企业、能源用户应当按照国家有关规定配备、使用能源和碳排放计量器具。
能源用户应当按照安全使用规范和有关节约能源的规定合理使用能源,依法履行节约能源的义务,积极参与能源需求响应,扩大绿色能源消费,自觉践行绿色低碳的生产生活方式。
其实,有没有出现在《能源法》中,并不是最重要的,需要理解其背后的逻辑,如国家支持优先开发利用可再生能源,以及加快构建新型电力系统,那么“源微虚”就势必会有用武之地,这是物理规律决定的。
四、总结异与同
前面讲了这么多,相信大家对于“源微虚”有了初步的认识,也看到了其中的机会和趋势。
既然都是不错的方向,那更进一步来看的话,就是要找到各位自己的擅长了。
源网荷储侧重在用户侧,但“源“的比重很高,“网”在其中是最不重要的,就是要弱化与大电网的连接,强调本地化多种能源的高效利用和清洁消纳,主导方可以是园区,能源建设单位,需求方当然是负荷侧的电力用户们。这种项目给人感觉一般比较大,比较复杂一些。
微电网更进一步,虽然也是在用户侧发力,但更多是想参考电网的运行机制(可谓是电网的分形),以灵活调度的系统技术为核心,范围也是可大可小,但不可忽视的是,在配电网改革的下一步,其可作为最小单位与配电网进行高效互动。主导和需求与源网荷储类似,但笔者更多看重其可互动性,以及市场规模大(小而通用)。
虚拟电厂和前两者略微不同,它是纯软件系统,不像前面是软硬结合。它的主导方必然是电网和政府,需求方也是电网。
小结一下侧重点,源网荷储——电源,虚拟电厂——电网,微电网——负荷。
侧重点不同,但共同点类似:商业模式还不够成熟。也就是赚什么钱,怎么赚钱,这是接下来大家都要去不断摸索的。
要问笔者最看好哪个,当然是……欢迎加微信加群,期待合作,共勉。
注释[1]:时间杠杆率=作者写文章耗费的时间/读者阅读所花费的时间,因此阅读是目前最好的学习方式之一,读书更是性价比极高的事情。