电力市场化和行业解决方案闲谈
发布日期：2020-12-29 来源：享能汇工作室 作者：享能汇 浏览次数：269
如今的电力行业伴随着市场化改革的方向，涌现了许多机会，光现在流行的名词就有一箩筐，比如综合能源服务、虚拟电厂、需求侧响应、负荷聚合商、能源互联网、分布式发电、增量配电网等等。这些眼花缭乱的概念让人目不暇接，本篇文章试图把这些热门概念都讲一讲，同时也窥探一下在电力市场化后所带来的机会。我们先从用户侧讲起——需求侧响应。
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需求侧响应
什么是需求侧响应？
借用山东发改委7月的《关于开展2020年电力需求响应工作的通知》中就可以找到明确的定义。
电力需求响应是指电力市场中的用户针对市场价格信号或激励机制做出响应，并主动改变常规电力消费模式的市场参与行为。按照电网运行需要，电力需求响应分为削峰需求响应和填谷需求响应。按照引导用户响应的方式分为紧急型需求响应和经济型需求响应。
用直白的话讲，对于普通的电力用户而言，其用电非常简单，打开开关电就来了，除了考虑省省电费、安全用电以外，基本不会太考虑用电的其他问题。但看似平常的用电背后却是一个电力系统在支撑，在之前的《新能源的发展动力——怎么看待新能源发展的大账》文章中，讲到了电力的实时平衡特点，电力用户使用的电其实是由发电厂、电网在实时平衡的，大多数情况下都是够用的，但在某些时候有可能电力的供应和传输就是跟不上，这时候就需要电力用户帮助整个电力系统做实时的平衡。比如我们通常所知的拉闸限电，也可以认为一种被动的电力需求响应，但属于比较简单粗暴的方式，因为毕竟会影响大家的生活和生产，因此不是不得已的情况下是不会采用的。这是电力的物理属性和特性决定的，并非哪个地方的特色，即使在电力系统和市场比较发达的美国，也有电力供给赶不上电力需求的情况。有兴趣的读者可以阅读我们的系列文章《被误会的“限电危机”——美国加州电力故事连载》等。
电力需求响应是一种主动的行为。拿离老百姓较近的居民用电来说，有的省份如上海、江苏等是有峰谷电价的，比如上海就居民第一档用电量水平而言，在6-22点属于峰时段，电价为0.617元/千瓦时，22点-次日6点属于谷时段，电价为0.307元/千瓦，二者相差一倍，所以会有居民习惯于22点以后开始用洗衣机或使用其他功率大的电器。这其实就是通过市场价格信号，主动改变常规电力消费模式的行为。而在北京，因为没有峰谷电价一说，所以就不会有这种行为。
以上是为了大家理解从居民用电角度讲，但大部分用电还是工商业，他们怎么做需求侧相应呢？一种方式就是负荷聚合商。
负荷聚合商
负荷聚合商是由需求响应发展而新生的服务企业，主要是为用户提供专业的需求响应技术和高效的咨询服务，其通过聚合需求响应资源并代理参与需求响应容量、电能量竞价获得收益。
简单的来理解，负荷聚合商就是把具备需求响应的电力用户整合起来，一起参与需求侧响应。
在山东的需求侧响应文件里，将参与需求侧响应的主体分为了两个，一是电力用户，二是负荷聚合商。
虽然电力用户可以直接参与需求侧响应，但就其经济和专业性上来说，负荷聚合商的优势可能更大。负荷聚合商可以聚合一批电力用户，再去参与需求响应市场，显然比单独的个体去参与市场效率更优，而电力用户其专业并非是做电力的，从专业上来讲，可能让负荷聚合商代理其参与市场交易更好。这就像是普通散户也可以买股票，除了天赋异禀的高手外，大部分是战胜不了市场，也战胜不了机构的，还不如把钱交给投资机构投资，一样的道理。
回到需求侧响应，对于居民而言改变用电习惯是节省了电费，而对工商业用户而言，参与需求侧响应还能赚到钱，因为帮助了电网完成负荷平衡，就会有一定的奖励机制。比如，山东文件规定，“用户由负荷聚合商代理参与响应的，以电力营销户号为单位计算需求响应补偿费用，并按照代理关系将补偿费用发放给负荷聚合商，负荷聚合商按照协议约定自行支付所代理用户需求响应补偿费用。”
讲到这里就要引入下一个概念——虚拟电厂(VPP)。
虚拟电厂
虚拟电厂（Virtal Power Plant, VPP)这一词来源于1997年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》中对虚拟公共设施的定义：
虚拟公共设施是独立且以市场为驱动的实体之间的一种灵活合作，这些实体不必拥有相应的资产而能够为消费者提供其所需要的高效能电能服务。
虚拟电厂将多种分布式能源聚合在一起，实现其整体处理的稳定可靠性，为电网提供高效的电能，从而保证其并网的稳定性和安全性。
稍等，我们之前不是在讲需求侧响应么，怎么一下子从需求端切到了供给端？
不急，因为虚拟电厂既可作为“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；既可快速响应指令配合保障系统稳定并获得经济补偿，也可等同于电厂参与容量、电量、辅助服务等各类电力市场获得经济收益。
简单的来说，就是虚拟电厂即可以提供电力，也可以消纳电力。感觉像不像蜗牛——雌雄同体。
虚拟电厂之前在德国、英国、西班牙、法国等欧洲国家开始兴起，同期北美推进相同内涵的“电力需求响应”。我国同时采用这两个概念，一般认为虚拟电厂的概念包含需求响应。
那么虚拟电厂是怎么做到，嗯，雌雄同体呢？
虚拟电厂通过将控制、计算、通信等技术，把分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等不同类型的分布式能源聚合起来，通过软件架构实现多个分布式能源的协调优化运行，更利于资源的合理优化配置及利用。虚拟电厂的概念更多强调的是对外呈现的功能和效果，其基本应用场景是电力市场。
总结来说，虚拟电厂是把可控机组、不可控机组（风、光等分布式能源）、储能设备、负荷、电动汽车、通信设备等聚合一起，通过与控制中心、云中心、电力交易中心等进行信息通信、实现与大电网的能力交互。
听起来是不是很酷？如果觉得太高大上，那我们讲个实例。
2017年7月，江苏电力试点“居民虚拟电厂”，以“负荷众筹”形式邀请居民参与负荷响应互动，并对参与响应的居民给予单次5元电费红包的奖励。家住江苏常州武进区星河国际花园小区的居民阮文俊，在7月14接到常州供电公司发出的电力需求响应邀约，要他在7月17日中午10点到12点，把家里能关的电器关掉，空调要调到27℃以上。这个小小的举动，使电网负荷降低了0.35千瓦，当天跟他一样接到邀请的常州居民，一共有500个，节省出来的负荷有175千瓦。这些数据都被国网江苏省电力公司的后台系统接收到了，完成这数据传递指令的是装在居民电表箱外面的智能装置。
“别小看这似乎不高的数字。聚沙成塔，一台空调温度调高一度，就可以节约电量0.06度，如果江苏省3800万户用户同时将空调调高一度，让出的负荷就是228万千瓦，等于一个大型县级市的用电，两座百万千瓦级电厂的发电功率。”国网江苏电力营销部市场处副处长杨斌说，“所以海量居民在一个集中时间段省出来的负荷是惊人的，不但可以降低电网用电高峰时段的负荷，为电网可能出现的‘缺口’补漏，还可以将这部分负荷让给需要用电的企业，相当于一个‘虚拟发电厂’。”
从以上的介绍可以看出，虚拟电厂不仅仅一种“发电厂“，其角色可以有很多，虚拟电厂参与需求侧响应时可以作为负荷聚合商，且当负荷聚合商达到一定规模时可以作为独立的辅助服务提供商。同样的，既然虚拟电厂能汇聚负荷，就可以如同售电公司一样参与到电力批发和零售市场。
其实虚拟电厂的概念在互联网领域早有运用。笔者记得很多年前下载过一款NASA开发的屏保软件，目的是在每台电脑不使用时帮NASA处理一部分计算量，通过将一个庞大的计算分解打包成一个个小的计算包，让一台台家用电脑都能参与一部分计算，汇总一起相当于整合起一个庞大的计算机。
同样的，这种方式和技术也被用于能源领域，就引出了下一个概念，能源互联网。
从2015年电改以来，和改革同时兴起的是能源互联网新技术和新业态的推进。能源互联网和需求响应、虚拟电厂有非常高度的重叠。从局域能源互联网角度来看，其实就是需求响应进化的一种形式，我们讲需求响应首先更多的是狭义地讲可调负荷，但接下来分布式能源的纳入，使得整个需求侧资源内涵又发生质的提升，更多以微网、局域能源互联网的形式来做需求侧资源。再往下发展就是一种广域能源互联网的形式，形成跨空间的源网荷储的集成和协同。
能源互联网
能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。
能源互联网这一概念来自于中国的老朋友美国学者杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin），他于2011年的著作《第三次工业革命》中预言：以新能源技术和信息技术的深入结合为特征，一种新的能源利用体系即将出现，他将他所设想的这一新的能源体系命名为能源互联网（Energy Internet）。杰里米·里夫金认为，“基于可再生能源的、分布式、开放共享的网络,即能源互联网”。此概念一出即在中国开花。
2014年，中国提出了能源生产与消费革命的长期战略，并以电力系统为核心试图主导全球能源互联网的布局。
2015年09月26日，中国国家主席习近平在纽约联合国总部出席联合国发展峰会，发表题为《谋共同永续发展 做合作共赢伙伴》的重要讲话。在讲话上，习近平宣布：中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。
2016年2月，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部联合制定的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》29日发布。《意见》提出，能源互联网建设近中期将分为两个阶段推进，先期开展试点示范，后续进行推广应用，并明确了10大重点任务。《意见》明确了能源互联网建设目标：2016-2018年，着力推进能源互联网试点示范工作，建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目。2019-2025年，着力推进能源互联网多元化、规模化发展，初步建成能源互联网产业体系，形成较为完备的技术及标准体系并推动实现国际化。
2016年3月全球能源互联网发展合作组织成立，由国家电网独家发起成立，是中国在能源领域发起成立的首个国际组织，也是全球能源互联网的首个合作、协调组织。
讲到这里，是否发现，无论是需求侧响应还是虚拟电厂、能源互联网，都提到了分布式能源。
分布式能源
我们这里讲的分布式能源还是以电力为主，在讲之前我们先说下电网的演变。在《智能电网研究与应用丛书》序中讲到：
迄今为止,世界电网经历了“三代”的演变。
第一代电网是第二次世界大战前以小机组、低电压、孤立电网为特征的电网兴起阶段；
第二代电网是第二次世界大战后以大机组、超高压、互联大电网为特征的电网规模化阶段；
第三代电网是第一、二代电网在新能源革命下的传承和发展,支持大规模新能源电力,大幅度降低互联大电网的安全风险,并广泛融合信息通信技术,是未来可持续发展的能源体系的重要组成部分,是电网发展的可持续化、智能化阶段。
我们所熟知的“西电东送”工程就是第二代电网的结晶。为什么先讲电网？因为电网承担了能源供给和需求的连接，是能源配备和输送重要的网络。而在电气化大趋势下，用电量无疑会更加增长，因此电网的传输至关重要。然而现有电网并非为利用太阳能和风能而设计，如何将现有电网转换成可利用可再生能源的电网是一大难题。
有很多关于可再生能源电力系统与大电网并网的研究，整体看下来，大规模的消纳不可控的可再生能源对于现有的大电网而言是比较有难度的。
如果要将可再生能源大规模并入现有电网，一般人肯定会想到储能，因为储能是理想的解决可再生能源的波动性问题的方法。然而在谷峰老师的《“可再生能源+电化学储能”能否成为现阶段的新模式》中提到“可再生能源＋电化学储能”的经济性并不高。因此这条路现阶段还是有很多困难。
但在我国大力推进可再生能源发展战略方针下，解决可再生能源发展就要提到分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）体系了。
分布式发电是指接入配电网运行、发电量就近消纳的中小型发电设施。参与市场化交易的主要涉及分布式光伏及分散式风电项目。
分布式光伏:根据国家能源局公布的数据，截至2019年底，全国分布式光伏累计装机6263万千瓦，占比全国光伏总装机的30.6%。
分散式风电:由于分散式风电单位千瓦造价及装机容量都远高于分布式光伏项目，项目资金门槛较高，建设开发及运行维护均对技术储备有较高要求，加之前期政策不明朗，核准手续复杂，分散式风电过去几年发展较为受限。2012~2019年分散式市场招标总量仅为340万千瓦，截至2019年底，全国分散式风电累计装机不及风电总装机的1%。
虽然全世界90%的电力负荷都由以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统供电，但随着供给和需求的变化，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。从现在看，未来发展大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。随着分布式光伏、风电的发展，业内也在呼吁放开”隔墙售电“等政策限制，让风、光可以在更小的范围内自平衡，缓解电力系统的平衡压力。
分布式发电具有损耗小、灵活、环保、经济等优点，但也存在容量小、分布不均、并网、供电质量、容量储备等问题。从现有的资料看，分布式能源的大规模并网有一定的限制。因此集中式的新能源发电接入大电网传送会存在技术上的困难，比如在2018年 《中国能源报》发表了一篇名为《新能源+特高压首次“联姻” 为何湖南“消化不良”？》的文章里就提到了这个现象，有兴趣的读者可以看《能源问题到底是什么问题（下）》里。
但是，这里也要说一下，对于不可控电源接入电网的安全性问题其实也有争议，比如2014年eo采访原国家能源局局长张国宝的谈话时就讲到这个问题：
至于说电网安全，我觉得很多意见都是言过其实，没有足够的理论根据。去年，内蒙古的某些电网接纳风电曾经高达近30%，早已超过一般所说的10%的所谓安全线。我曾经在很多场合讲过这样的话，德国允许家庭的房顶上装太阳能然后送到网上去，这比我们风电还小得多，为什么我们风电做不到呢？我认为从接入电网的安全稳定性角度来说，没有大的技术瓶颈，都是可以解决的问题。
最后要说的概念是综合能源服务。
综合能源服务
综合能源服务最近几年非常火热，本来是想放在第一个讲，但真不太好讲。因为到现在来说，综合能源服务也没有一个统一的标准。
综合能源服务，英文为Integrated Energy Services, 缩写为IES。据了解，欧洲是最早提出综合能源系统概念并付诸实施的地区，其综合能源服务侧重于能源的协同优化，实际能源系统间的耦合和互动。
在国内，综合能源是一个宽泛的业务概念，上面提到的很多内容都可以包含在里面，比如负荷聚合商、虚拟电厂，还有售电业务，节能服务等等，时常让人感觉综合能源就像一个乱炖，把什么跟能源服务相关的都放了进来。那么到底啥是综合能源服务呢？我们引用中国电业的一篇文章里对于综合能源的定义：
综合能源服务是围绕国家和政府的能源方针和政策，以实现“清洁、科学、高效、节约、经济用能”为宗旨，通过综合能源系统，为用户供应综合能源产品和/或提供能源应用相关的综合服务。
综合能源服务，可以理解为利用智慧能源提供综合服务，是以可再生能源为优先，以电力能源为基础，集成热、冷、燃气等能源，综合利用互联网等技术，深度融合能源系统与信息通信系统，实现多种能源的相互转化和优化配置，实现节能降耗、低碳绿色。
总体来说，综合能源服务有两层含义，第一层次是指综合能源，涵盖多种能源，包括电力、燃气和冷热；第二层次是指综合服务，包括工程服务、投资服务和运营服务，并强调综合能源服务包含资金、资源和技术三要素。
从上述概念可以看到，综合能源服务是围绕着用户提供各类能源服务，这里有一个很重要的转变是重心转化了。以前大家对能源企业的印象就是垄断、强势，作为用户，提供给你的能源和价格，真是叫爱要不要，只能选择接受，当然如果有人非要不被强迫接受而选择退出现代生活的话，咱只能敬他是汉子！
为啥能源行业要提这服务呢，能源企业怎么忽然开始重视用户的服务体验了，还是哪家机构想学互联网企业提升用户体验了？先别急，我们看看都是谁在想做综合能源服务。
电网公司将综合能源视为战略方向，南网的综合能源公司还要A股IPO。发电集团也不甘寂寞，华电集团发布综合能源服务业务行动计划，国家电投更是将综合智慧能源提到了“未来最重要的增长极”地位上。
有没有一种甲方爸爸们忽然对乙方孙子嘘寒问暖的感觉？我伙呆，此事必有蹊跷，元芳，你怎么看？
说白了，这都是发展倒逼的，过去都是规模为王，现在讲效率、创新、高质量发展，过去是“躺着数钱，手抽筋”，现在则都要从需求侧入手，比拼获客能力和服务能力。从电力市场化改革开始，对很多能源机构而言就是不改就要革命了。
说回综合能源服务本身，对于用户而言，我只是希望能安全、稳定、便宜的使用各种能源带来的服务，比如空调制冷、暖气制热、电器使用等等，至于背后是通过集中供暖、电暖气、建筑节能保温实现的，用户并不关心。用户关心的是我能不能优质的得到这些服务，且成本不要太高，当然如果在这里面我通过配合服务方一些用能习惯（需求侧响应），还能降低成本甚至赚到一些，那当然也欢迎。
然而，虽然各个企业和地方对综合能源服务呼声很大，但其进展似乎并不那么顺利。
新一轮电力体制改革明确鼓励供水、供气、供热、供冷等能源服务企业进入配售电业务领域。借此东风，综合智慧能源开始探索落地。国家发改委、国家能源局2017年5月启动了28个新能源微电网示范项目，同年7月又启动55个“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目，此外还先后公布了三批共320个国家增量配电改革试点项目。
中国电力技术市场协会综合智慧能源专业委员会2019年底发布的《综合智慧能源研究报告》（以下简称《报告》）指出，上述启动项目多数未按时间完成，整体推进效果不理想，要及时总结经验和问题，研究相关政策与对策。
其实，难度是可想而知的，综合能源服务本身就很宽泛。从企业角度讲，只能专注于某些业务，这不单是资金、资源问题，而且是企业内部特性决定的。不是说不能有企业做到，但难度很高。如果用个人能力比喻的话，就像要一个人既要专业技术能力高，又要情商高服务能力强，这种人实在是太少了。但是业务特性又决定了要实现综合能源服务的目标，需要根据各方特性做成资源整合方案。
结语
其实近几年电力市场里出现的新领域和概念还有很多，比如增量配电网，电能替代，智慧楼宇等等，有些是老瓶装新酒，有些是改革推动，有些是市场和经济因素推动。这些眼花缭乱的概念背后其实都是在揭示能源行业的未来。
新能源发展战略。无论从趋势还是国家战略，未来新能源发展势不可挡，虽然在技术上仍然存在很多问题，但方向是不变的，而由此带来的分布式能源、虚拟电厂等等领域发展也是可以期待的。
以“云大物移智”为代表的信息技术发展与能源体系融合发展。在万物互联的时代下，电能作为与国民经济各部门息息相关的产业，新技术在这种网络产业下，必将创造巨大的机会和市场。
能源“产销者”。基于全球能源需求的增长以及生产技术的变化，在以往单纯的能源消费者群体中产生了一个新的形态——能源“产销者”（既是能源的生产者，也是能源的售卖者）。在能源“产销者”积极参与的未来能源世界中，用户的角色发生了转变，能源消费者可以通过分布式可再生能源发电，并通过电动汽车、新型的储能技术等方式将能源进行转换和存储，并返售电给电网，更主动地参与到需求侧响应中来。
参考资料：
《虚拟电厂——能源互联网的终极组态》艾芊编著。
能源杂志：《谁才是综合能源的真正主导者？发电企业or电网企业》
能源研究俱乐部：《王冬容：我国虚拟电厂发展研究》
中国能源报：《综合智慧能源服务推进缓慢 落地滞后 问题出在哪？》
中国能源报：《新能源+特高压首次“联姻” 为何湖南“消化不良”？》
中国电业：《能源变革和电改深化新形势下的综合能源服务探讨》
中国经济时报：《能源“产销者”普及仍面临挑战》
IESPLAZA综合能源服务平台：《综合能源服务商新商机：做电力需求响应市场的负荷聚合商》
中国新闻网：《江苏试点“居民虚拟电厂” 缓解用电高峰压力》
中国电力企业管理：《"可再生能源+电化学储能"能否成为现阶段的新模式》
山东发改委：《关于开展2020年电力需求响应工作的通知》
南方 能源 观察：《张国宝详解新能源决策》
原标题:电力市场化和行业解决方案闲谈