关于供暖的市场指引,可详见下方整理的国家发布的供暖相关政策的节奏图解。从图中可以看出,在“十四五”期间,与供暖相关的政策才开始大规模出台。例如,2030年结合绿色建筑节能减排等方面的政策,这一节奏也体现了整体能源政策的走向。
在“十三五”阶段,特别是南方的城市,几乎没有供暖的相关事宜,可能仅有超5A级写字楼或高端居民小区会考虑此问题。然而,在“十四五”期间,许多原本非高端的项目也开始关注整体供暖问题。特别是在明年即“十四五”计划的收官之年,同时也是“十五五”计划的开局前一年,许多与“十四五”规划相关的政策都将在明年落地并确认。
预估明年的长三角地区即冬冷夏热区域,将有望提出供暖的相关要求。在当前尚未明确具体供暖要求的阶段下,所有国家关于供暖节能的指标性要求均已纳入绿色建筑与建筑节能的具体指标体系中。该大指标框架内,细化了建筑用热的相关指标要求。
目前,这些指标对于国有企业及建筑本身尚未形成较大约束力。在即将到来“十五五”关键时期,相关数字均将设定具体明确的指标要求,将对所有供暖相关企业产生巨大推动力,促进各企业业务发展。
鉴于国家即将发布相关政策,现请大家关注上方的两幅图表。上图左表展示了中国采暖度日的整体分布情况,上图右表则反映了市政供暖的集中性与供暖覆盖率的情况。通过图表观察可以发现,夏热冬冷地区目前市政尚未铺设集体供暖设施。
经过市场调研得出,当前市场北方(即图表所示红色区域)供暖的主体多为国有企业,占比高达百分之八九十。但在夏热冬冷地区尤其是长三角地区,已经有众多私营企业例如世贸、新奥等公司开始关注供暖问题,并向园区运营商收取整体用热成本。
对于园区运营商而言,存在哪些机遇呢?若当前尚未进入整体供热网络的建设阶段,则有投资商可协助完成此任务。
对于从事能源管理的合作伙伴及企业而言,未来五年,长三角区域将成为我们的关键竞争领域。针对园区运营商,我们有哪些实际操作的建议可供参考?作为资产方,应如何思考并推进冬季用热节能事项?可遵循以下三步策略。
第一步,了解项目的供热结构。
包括中央空调系统、电热电锅炉、燃气锅炉等不同类型的热源。目前市场上较为节能的产品主要为空气源热泵和太阳能热泵,它们的制热效率和成本在市面上相对较低。然而,对于某些日照不足的城市如浙江,由于日照时间不足,因此需要优先考虑是否更换为空气能产品,即项目的热源是否存在优化的空间。
同时,也会有一些企业,其供热设备如锅炉已使用二十年之久,企业应提前考虑是否与能源管理公司合作,进行设备置换。选择这个时间点的原因在于与能源管理公司签约后,由能源管理公司进行投资,并根据改造后的能耗与改造前的能耗差值来计算节能效益,从而进行利益分配。
但无论采用何种热泵,随着时间的推移,其性能都会逐渐衰减。也就是说,同一套设备在今年的能耗一定低于五年后的能耗,或者说五年后的运行成本会更高。因此,如果企业在设备使用约16年时与能源管理公司签约,由于此时的能耗基数较低,因此对企业而言更为划算。
而如果企业的设备已经使用了20年,达到了使用寿命的极限,此时再进行更换并与能源管理公司签约,那么由于设备本身的能耗已经很高,因此节能的空间相对较小,差值会比较大,从而降低了企业的收益。
第二步,在确定改造是否更换设备之后,需要进行的是运行优化。
上图展示的是整个能源网络运行优化的总体结构图,针对具体项目的实际情况,可以查阅自身合同并联系能源管理服务提供商,以便为项目量身定制一套能源管理算法。
此算法不仅涵盖主要设备如压缩机、锅炉以及光储充系统的互动与节能方式,还包含如何整合集团所有项目的数据,以进行泛能源网络的计算,并综合实现整体节能。若缺乏信息化系统或合作伙伴作为运营商,应如何应对?
一个普遍可用的资源便是台账。在冬季来临前,锅炉启用之前,每个项目应自行检查台账的使用情况,回顾以往台账记录,例如夏季空调的启停温度,并确认工程团队是否真正负责此事。因为有些项目并未对此进行管理,导致能耗成本高昂。
通过从忽视到管理的转变,能耗成本可下降30%以上。无需新增设备,仅需稍加管理即可取得显著成效。
第三步,在明确了应采取的措施后,如何将其付诸实践?资金,是不可或缺的要素。
时常接收到来自公共建筑领域的社会属性运营商的反馈,他们普遍意识到设备老化的问题,甚至有的设备已超过二三十年的使用寿命,出现噪音增大、制冷效果减弱等状况。然而,由于资金短缺,向上申请资金却未能获得批准。
面对这一困境,他们往往寻求民间资金与代建单位的合作。目前,许多城市的能源投资集团,特别是电网的三产公司,也在参与此类合同能源管理的项目。例如,浙江的浙勤集团、湖州的两山集团以及交投的中碳科技等公司,都在为资产方提供节能服务。
对于投资能源设备的国有企业而言,这意味着增加了固定资产,有助于降低负债率,这是一项必须完成的政治任务。因此,作为实际使用方,项目应抓住这一降低负债率的机遇,积极推进能源设备的更新,这是一个具有时效性的机会。或许在未来几年,随着负债率的降低,投资力度、强度以及对项目的审核标准都将更加严格。
除资金外,还需找到可靠的代建单位。在与国有企业合作的过程中,可以利用国企自身的供应商管理体系来协助落地项目;同时,也可以寻找当地具有项目经验、成功案例的公司来承担实施工作。
产业园区还有一个重要课题—余热回收。对于从事商业综合体或办公类园区管理的运营方/资产方而言,这一课题并不直接相关。对于工业类园区的从业者/企业主,或拥有厂房的个人老板而言,余热回收是一个值得关注的议题。
何为余热回收?这一概念在业界已广受讨论。简而言之,余热回收是指将空气中、烟气中或沸水中所含的余热收集起来,并加以利用,以实现制冷、制热或发电等目的。
余热不仅能用于制热,还能实现制冷或发电的功能。对于每个园区或工厂而言,这一应用带来了多重益处。
首要的是显著降低能源使用成本。以巴氏消毒生产线为例,该过程包含先制热后冷却的环节,若能将制热过程中产生的余热用于制冷,则整体能耗可从原先的两次使用减至一次。
不仅限于巴氏消毒产线,其他行业同样可实施余热回收,且回收的余热不仅可用于生产线,还可供应至员工宿舍的热水需求或食堂供暖,形成一套完整的供热体系。
如若一个园区内包含多个工厂,其用热与用冷环境更为复杂。此时,通过整体性统筹用热,可提升能源使用效率。对于园区运营商而言,这是一项为企业谋取福利或提供基础设施的理想选择。且此基础设施的投资无需园区运营商独自承担,众多企业均可参与能源投资过程。
判断工厂或园区内的工厂企业是否适合余热回收技术的关键在于其用热温度。若存在烘干、冷热联供、蒸汽供应、高温环境或洁净间等情况,则基本具备实施余热回收节能的潜力。
余热回收在多个行业中具有典型应用,其中最为显著的是食品加工行业。该行业涉及干燥、真空及热处理等工艺,这些工艺在食品加工中应用广泛。此外,电子电路行业也是余热回收的重要应用领域,该行业需要恒温、恒湿环境及洁净室。
若产业园区包含电子电路行业,可重点关注余热回收的潜力。除此之外,冶金化学、木材加工及制药等行业同样存在热能利用场景,通过余热回收可提升这些行业的综合能源使用效率。
在新型电力市场改革之后,不仅可以直接通过国家电网去做购电,也可以通过一些市场化的售电公司去做一些购售电,不同省份售电公司给到的价格会有所不同。
目前,部分城市已开放或拟开放现货交易,用户对此应予以关注。在这些城市中,选择售电公司需尤为谨慎。与未开放现货市场的城市相比有所不同,在选择售电公司时,用户需考虑的因素不仅限于电价高低,还需关注售电公司是否具备足够的售电量。
售电公司需拥有稳定的客户群体和充足的售电量,以支撑其售电团队及交易策略的实施。交易策略的制定与执行需要高端人才的参与,若售电量不足,可能导致合作公司亏损或电价偏高。
此外,在现货交易城市中,售电与虚拟电厂是两个重要议题。用户在选择售电公司时,除关注电价外,还需考虑公司能否提供其他增值服务,特别是虚拟电厂的调控服务。当前,虚拟电厂调控行业仍处于初级阶段,众多企业声称能或想涉足该领域,但其中大部分可能仅停留在计划阶段,尚未真正具备调控整个虚拟电厂负荷的能力。
随着年底的临近,园区运营方需着手制定明年的年度计划。关于能源方面的年度计划,除了每个季度关注自身的用冷用热需求外,在年底时,项目还需进行代理购电的续签事宜。
另外,年度计划中还有两件事需予以关注。
首先是关于新增项目的进度规划,特别是明年新增项目的具体规划,需紧密围绕项目落地的进度来安排。包括光储充的配置、能源计量系统的设计以及综合能源调度和电力交易等方面,均需根据新增项目的进度来推进。
因此,后勤部或工程部可以从能源管理的角度出发,反向要求业务部门明确这些新增项目的时间节点和周期,这也是一次积极而有力的行动。鉴于当前国家整体经济较为低迷,大多数企业都面临着成本压力,老板们对此也会高度重视。因此,在用能成本方面,正是争取企业内部资源的关键时刻。
关于如何具体操作,计划12月份走访已经在进行能源管理的合作企业后进行系统性分享。对此感兴趣的朋友,可以扫描二维码联系,领取课程资料了解后续的整体节奏,包括在城市集中性以及在服务的重点企业中进行专题性分享。
除了跟随项目进度外,还需关注集团架构是否需要补充完善。主要关注两个方面:一是供应商与资方的合作体系;二是能源管理的具体方式,无论是通过台账、信息系统还是多级架构,这都是每位后勤负责人需要关心的问题。
此前,已就能源改造的多个方面进行了讨论,包括储能、空气源以及太阳能等。现在将专门就空气源热泵这一主题进行概述。
空气源热泵行业是一种利用空气作为热源进行能量转换的一个节能环保产业。它的基本原理就是能使热量从低位热源空气向高位热源转移的一个节能装置。然后以空气中的热量为源泉,通过少量的电驱动压缩机,把空气里面的热量带到水里,进行一个热量的获取,实现从低到高的一个逆向的一个转移。
该行业的主要优势体现在以下四个方面:
第一、在国内历经20余年的应用,在节能环保方面表现出相对稳定的性能。国家正大力推广各种环保措施,空气源热泵正是其中的佼佼者;
第二、运行成本低。其运行仅依赖于电驱动压缩机,因此成本相对较低。其使用寿命通常可达15年左右;
第三,适用范围广。无论是不同气候、不同环境还是不同地理位置,包括国内南北方、高海拔或低海拔地区,空气源热泵均可适用;
第四,产品运行稳定。该产品在国内已有20多年的应用历史,运行相对稳定,使用寿命通常可达15年左右。
自2000年以来,经过二十多年的发展,我们空气源热泵在2022年的销售额达到了200多亿元,其中包括提到的家装型空调(天氟地水)产品。目前仍以内销为主导,近几年北方市场,供暖作为刚需势头依然强劲。
在欧洲发达国家,这项技术早在30多年前就已开始应用。然而,由于整个欧洲和美洲地区的电费居高不下,其发展速度并未如国内这般迅速。
相比之下,国内政府提供了多种补贴政策,如北方地区的煤改电政策,涵盖了电费补贴、产品价值补贴、安装补贴等,这些优惠政策在国外是不存在的。因此,中国在这方面的发展速度远超国外。
起初,空气源热泵仅用于热水供应,即主要满足洗浴需求。随后,其应用范围逐渐扩展至北方供暖,直至如今在南北地区均广泛应用的冬季制热与夏季制冷功能,即我们所说的水空调。
就市场分类而言,热水供应是最为常见的应用领域。无论是家庭还是商业场所,家庭领域自然是指洗浴需求,而商业领域则广泛涉及酒店、学校、医院员工宿舍、游泳馆等各类场所。空气源热泵应用范围广泛,已成为居家生活不可或缺的刚需产品。
自2016年起,北方地区开始实施采暖改革。国家着手研发适用于北方的采暖设备,最初在北京地区实施了煤改电项目,将传统的冬季供暖方式逐渐转换为空气热泵供暖。以往,供暖主要依赖锅炉燃烧煤炭、石油或天然气等燃料,而现在则逐渐转向使用空气源热泵。该技术的应用范围十分广泛,已成为北方地区的刚需产品。
在烘干领域,可能大多数人尚不了解。这一领域的发展也是近几年的事情。最初,我们采用煤炭或石油来烘干木材、水果、副食品以及粮食等产品。然而,随着节能减排理念的推广,空气源热泵烘干技术逐渐兴起。其节能效率极高。
此外,在高温产品领域,如化工厂、冶金厂、织布厂、印刷厂、电镀厂以及屠宰场等,都需要使用高温热泵进行冲洗或升温等工艺操作,以提升产品性能。
以及家装系列中的两联供系统,即现在所说的水空调,在各类住宅、写字楼、酒吧、办公楼等建筑中得到了广泛应用。与传统空调相比,水空调的节能率更高,且提供的舒适度更佳,市场需求较大,且每年都保持着约40%的份额递增。
PART 2:产品介绍
空气源热泵设备的重要核心之一就是压缩机。具体而言,压缩机从蒸发器中吸入低温低压的制冷气体,经由其运作,该低温低压的气体迅速被转化为高温高压的气体,进而实现循环加热,促使冷水逐步升温变为热水。它这个整体工作原理水和电是分开的。
在产品结构方面其核心部件主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器及膨胀阀等。此外,该系统还可应用于空调采暖及制冷制热相结合的中央空调工程中。
若条件允许,还可以采用空气热泵与太阳能相结合的热水工程。在有太阳时启动太阳能系统,阴雨天气则利用空气源,这种方式具有极高的节能效果。
再就是泳池的恒温工程。泳池的恒温大多维持在30度左右,且越来越多的泳池采用此类工程来维持恒定水温。
还有一个就是烘干工程,这是纯工业工程。
空气源热泵的主要特点包括其内部的化学铜管、采用制片式结构的换热器(即蒸发器),以及高水螺纹换热技术。此外,压缩机具备恒温防护措施,且外壳多采用镀锌钢板或不锈钢板,从而确保了较长的使用寿命。
至于全直流变频压缩机,其关键组件包括高压直流变频电机、具备高速计算能力的矢量控制器主板,以及先前提及的电子膨胀阀。同时,套换喷管也是其内部的重要部件之一。
过二十多年的发展,到今天空气源热泵已经基本实现了物联网的远程监控的功能,可通过PC端或手机端链接。
以杭州某项目所需的洗澡热水为例进行说明。在开展任何项目之前,务必深入了解项目所在地的气候条件,具体包括项目所在地的最低环境温度、全年平均温度等要素。同时,还需考虑楼层结构、热水需求量、热水出水龙头的数量及其使用频率等相关因素。
杭州地区历史最低气温约为零下十度,而全年日平均最低气温大致出现在1月份,约为两度。在进行设计时,通常参考全年最低平均气温作为设计依据。需注意的是,杭州全年最低气温达到零下十度的情况极为罕见,因此仅作为参考而非日常设计标准。
在全面了解当地环境、楼层结构、水龙头等用水设施的使用频率后,需考虑热水系统的选择。具体而言,需权衡空气源热泵分开式系统与闭式系统的优劣。
开式系统具备广泛的适用性,可应用于多种场景,几乎可将该系统应用于所有情境之中。然而,当开式系统完成热水的加热过程后,需进行二次增压,即需利用水泵将水输送至各个水龙头以实现出水功能,此即开式系统的特点。在多数情况下,我们都会倾向于选择开式系统。
第二种为闭式系统。闭式系统的水箱为承压式设计,通常应用于医院、卫生院等场所。该系统呈密闭状态,相较于开式系统,其体积相对较小。然而,存在一定的风险,即若安装不当,可能会引发爆炸或损伤的可能性。
所以很多人在安装条件不完全成熟的情况下,一般都会选择开式系统。
闭式系统还分串联式的这种闭式系统,跟前面这种也是一样的。
以杭州为例,讨论员工宿舍的用水量问题。该宿舍共有500名员工,每间宿舍均配备独立卫生间及用水设施。根据国家标准中关于用水定额的规定,每人每天的最大用水量介于70升至100升之间。为便于计算,选取中间值即每人每天80升作为标准,宿舍每日的最大用水量总计40,000升,即40吨水。假设该工厂500名员工每日均需洗澡,则所需热水量即为40吨。
基于该水源及热水系统在低温条件下的需求,采用热负荷计算公式,以确定在平均工况下所需的制热量。在设备选型时,通常会考虑冬季最冷时段的需求,因为若能在此条件下满足需求,则春夏秋三季自然不成问题。对于本工程,经计算得出需配置七台热泵。
确定热泵主机后,接下来需进行水箱及水泵等辅助设备的选材。水泵的选型需遵循国家标准,并依据环境流速流量表进行匹配,包括增压泵和回水泵等,均需根据具体参数进行配置。
完成所有设备选型后,将进入施工阶段,包括防水处理、基础施工、设备吊装与定位保温、水箱拼装与试水、管道连接、热泵与水泵的连接、电路系统连接、管道施压与冲洗、系统调试与加固,以及漏电、防雷等安全措施的实施和扫尾工作。完成上述所有步骤后,整个系统即可投入使用。
上图对电热水器、燃油锅炉、燃气锅炉以及空气源热泵进行对比分析。在基本情况下,使用电锅炉加热一吨水的成本约为44元;若采用液化天然气作为热源,则成本为28元,同时列出了其他相关成本,如19元、14元、34元等。
至于空气源热泵,其平均加热一吨水的成本约为10元。对比可以看出,空气源热泵在目前已知的所有热源中,是节能效果最佳且最为环保的一款。
PART 4:样板案例
下面简要展示一些样板案例,这些场所都会采用此类空气源热泵设备,无论是开式还是闭式,均不例外,同时也包括相关的房产配套设施。
在浙江地区,相关政策明确要求,所有楼盘在建成之后,必须安装空气源热泵,并通过相关验收程序。这也是浙江地区政策导向的一个体现。
医院类项目
学校类项目
酒店类项目
水空调类项目
现向各位介绍虚拟电厂的具体概念,探讨其如何与当前已实施的众多园区项目,如光储充项目等相结合,并进一步阐述其如何为项目创造经济效益。
接下来将主要立足于市场视角,分析该业务领域存在的缘由,明确我们所能提供的资源以及为何提供这些服务,并阐述盈利模式;另一方面,则是探讨如何结合自身的应用场景,将产品或服务做好,从而实现盈利目标。
PART 1:什么是虚拟电厂
在过去的一年里,“虚拟电厂”这一概念迅速走红,备受关注。那么,究竟何为虚拟电厂?它与现有项目存在怎样的关联?如何明确其定义与界定标准?如何确认一个项目是否属于虚拟电厂范畴?首先,我将就这些问题进行解答,以此为后续界定项目操作流程、收益模式等方面提供清晰的指引。
实际上,虚拟电厂并非如人们所想的那般神秘,其可被视为一个类似于下图示中央调控系统的计算机算法平台。以园区为例,即指在园区内部署光伏、储能、充电桩、空调及各类负荷等设施,构成一个完整的项目单元。
以往,我们更多地关注项目内部的问题,如节能降耗、成本节约等。而虚拟电厂则侧重于通过特定的算法或工具,调节项目内部各类接入的资源,使整个项目(即整个园区)能够对外展现出灵活性,为电力系统提供相应服务,这便是虚拟电厂。
具体而言,虚拟电厂的构成包含以下几个部分:首先,需有接入的资源,即光伏、储能、充电桩、空调等;其次,通过通讯设备将这些资源连接起来,并运用智能算法进行调控,形成一个平台;最后,该平台与外部市场进行交互,从而构成虚拟电厂。
至于虚拟电厂与电厂之间的关系,特别是与发电厂的关系,需明确的是,虚拟电厂并非一个虚拟的发电厂,二者在本质上不能等同。要理解这一点,关键在于认识为何需要虚拟电厂。
在此,举一个例子加以说明。譬如,在家中购买水果时,若发现水果价格较为便宜,可能会一次性购买一箱苹果即五十个,尽管每天仅食用一个。从短期视角来看,这便形成了供给大于需求的局面。
然而,电力与此概念截然不同。电力系统有一个最大的特点就是电力的供给和需求必须要实时的平衡。
若当前每天使用一兆瓦的电力,发电系统最多仅能维持一周的供电量,而用电也需恰好持续一周。一旦其间发生供需不平衡,这不仅仅是一个经济问题,更是重大的安全问题,整个电力系统可能会因此停电,甚至爆发危机。
正是由于电力需要保证实时平衡这一特殊特性,为电力提供实时平衡的资源显得尤为重要。试想,在家中使用电器如开启空调、冰箱或灯光时,是否会通知他人?也就是说,在这个世界上,除了自己,无人知晓你瞬间开启电器所增加的这部分用电量,其供给是如何实现平衡的。
在电力系统中,存在一种灵活性资源,其主要功能是确保电力实时平衡。然而,随着我国双碳战略的提出与新能源装机容量的持续增长,电力系统展现出一个显著特征:即不同时间尺度下的瞬时波动与偏差被极大地放大。因此,对于调节性资源的需求愈发迫切。
如前所述,电力系统需要维持实时平衡,而新能源的接入则加剧了这种短期不平衡现象。由此,能够促进平衡的资源变得极为稀缺,其价值也随之提升。
虚拟电厂的作用便在于此,它通过一个软件交互平台,将这些分布式资源进行对接,并实现灵活调控,为电力系统提供调节性服务。
简而言之,传统电厂的主要功能是发电,以满足电力供给需求;而虚拟电厂则侧重于调节瞬时的不平衡现象。当系统调节资源变得稀缺时,虚拟电厂能够通过调节光储充等分布式资源,为系统提供必要的调节性服务。在此过程中,虚拟电厂不仅为系统创造了平衡价值,更实现了广泛的社会价值,并据此获得相应的收益。
以上就是虚拟电厂的基本概念、与传统电厂的区别以及其主要功能。
PART 2:电力供给和需求平衡
或许现在正面临这样的疑问:若想开展虚拟电厂项目,应从何处着手?又需具备哪些资源呢?
在此列举一个当前最具代表性的场景,众多项目开发商、地方城投及国资企业已涉足综合能源场景的开发。这些场景的核心,就是在园区内安装光伏设备、充电桩,对空调系统进行节能改造,以及如先前专家所述,将电热锅炉替换为热泵等。这些措施实际上已对园区内部的能源结构进行了优化调整。
从这一过程到实现虚拟电厂,可以说仅一步之遥。如何理解这一点?园区内安装的各类设备,本质上都遵循着各自特定的运行逻辑。
例如,安装的储能设备,在如浙江等地实施峰谷电价政策的情况下,可实现每日两次充电和两次放电。而光伏设备则通过逆变器,实现自发自用,余电上网。这些设备内部都蕴含着各自的运营模式及盈利途径。即硬件均已配备与其适配的采集与控制系统,我们将其统称为采控系统。
该系统负责采集器件的各类信息,此为“采”;同时,它也向器件发送操作指令,指导其如何动作,此为“控”。对于储能设备而言,“控”体现在充放电管理上;对于光伏设备,则涉及功率接入的调控;而对于空调设备,可能包括启停机的温度设定、阀门频泵的频率调节以及阀门的开停控制等,这些均属于“控”的范畴。
在采控系统的基础上,只需再进一步,即将其接入虚拟电厂平台,并加入算法软件层面的智能调控功能。如此,该系统便能与电力系统进行交互。换言之,站在园区内部的角度思考如何通过这些调控为用户节省费用、节约电能。这是虚拟电厂始终关注并致力于解决的问题。
虚拟电厂是指是否具备调控资源的能力,以为电力系统提供相应的服务。这既涉及内部能力的提升(即“修内功”),也涵盖对外服务的拓展(即“练外功”)。对于内部服务,我们的目标是节约成本;而对于外部服务,则旨在增加收益。这是基本的逻辑框架。
在探讨如何为电力系统提供服务的过程中,若考虑未来项目规划,尤其是当前及未来有意涉足的虚拟电厂领域,最为关键的是什么?此处所指的项目开发商,并不包含投资商。
最为重要的是,该项目的采集与控制系统必须构建得坚实可靠。
平台开发与算法开发是一项成本高昂的工作,未来不可能由每个实体单独进行。因此,聚合商的模式成为目前可见且合理存在的一种形态。那么,对于具体项目应如何介入呢?关键在于采集与控制系统的建设。也就是说,在每个项目开发过程中,确保采集与控制系统的完善与坚实,是至关重要的。
所有数据均需纳入统一的数据库管理,包括最初尚总所提及的,已建立合理的台账管理体系,并拥有出色的数据备份与记录机制,确保所有器件均可得到有效控制与监管。在此基础上,实现虚拟电厂的接入仅涉及软件算法的打通问题,且成本相对较低。
然而,当前接触到的部分项目,其过往的控制水平较低,控制逻辑混乱,且存在多家平台协同不畅的问题。在某些情况下,甚至需要重新投资采集与控制系统。此类项目在未来接入虚拟电厂时将面临劣势。
另一方面,若项目的采集控制系统表现优异,则需充分把握对用户数据的获取。对于接入综合能源的园区而言,对用户数据的抓取才是真正的资产,是投资方的核心资产。因为通过表计对复合数据的监测,可以反映出用户潜在的其他问题。
在能源投资领域最担忧的是无法准确判断与描述,即无法准确计算投资回报率,也无法清晰阐述收益的百分比。这主要是因为对历史数据的管理、利用与发掘不够扎实。因此,若计划进入虚拟电厂市场或看好该市场前景,关键在于做好采控系统。
那么,当我们精准地掌握这些用户的数据后,可以构想这样一个情境:将用户的数据在运行一年后加以利用,通过节能化的量化分析,生成一份诊断报告,并依据此报告与用户进行沟通。在此过程中,许多客户起初可能并不会完全接受我们的提议。
举例来说,若用户使用的是电热锅炉,而我们为其改造了空调系统,但用户可能并未直观感受到改造效果。然而,我们通过安装表计,在一年后获取了电热锅炉的数据,并据此与用户展开对话,询问其每年冬季的能耗情况,以及若采用热泵系统,能耗将如何变化。这对于后续开发客户或挖掘有价值的项目将变得更为得心应手。
在当前阶段,迫切需要切入虚拟电厂领域,并着眼于未来所有项目的布局,包括与城投企业、国资企业等的前瞻性合作,最为关键的是,不应过度依赖自身能力去开发各个平台,因为这涉及到高昂的软件开发成本和算法研制成本,应专注于项目内部,只要持有项目资产,并确保项目内部数据具有价值及良好的调节能力,项目在未来的虚拟电厂合作中就能占据不败之地。
回到最初探讨的问题即虚拟电厂价值的关键所在,它在于每个项目所具备的调节能力。
在与从事虚拟电厂业务的同行交流时发现部分同行陷入了一个认知误区,即认为虚拟电厂的发展如同当年的投行跑马圈地,认为接入的用户越多就能取得更好的效果,从而先占据市场。
但事实并非如此。在虚拟电厂领域,更应关注的是每个资源的调节能力,而非其规模。当然,调节能力与规模在一定程度上是相关的,但要强调的是,若一个资源内部不可调、不可控、调节能力差,那么即使接触的体量再大,对于虚拟电厂来说也是没有价值的。
用一句话来概括:项目它自身的调节空间,对应的就是虚拟电厂的盈利空间。
PART 3:需求侧响应
尽管较为复杂,但我们可暂不考虑其深层原理,直接探讨虚拟电厂为电力系统所提供的服务内容、具体操作方法以及我们所能获取的效益。
那么,在长三角地区即江苏、浙江和上海等地,虚拟电厂现有的机制是怎样的呢?最为典型的机制是需求侧响应。那么,什么是需求侧响应呢?
在此,举一个具有代表性的例子进行说明。以浙江省为例,每年夏季,随着气温的显著升高,空调的使用量大幅增加,空调负荷成为浙江省夏季电力负荷的主要组成部分。
如前所述,电力系统的运行需要保持平衡。因此,在夏季空调使用量剧增的情况下,电力供应可能存在缺口。所谓缺口,即指即便全省的发电厂均全力运转,仍可能无法满足空调使用的电力需求。这种情况在实际中屡见不鲜。
此时,作为电力系统的管理者,国家电网期望能与部分用户进行协商,例如,在两台空调中选择关闭一台,或者将空调设定温度从23度调整至26度等。同时,对于储能设备,原本计划进行两次充电和放电,是否可以考虑调整放电时间,以恰好填补电力缺口的时间段。
通过此类措施,一方面可以减少空调的使用量,另一方面则能增加电力供应。如此,电力缺口便得以平衡。这一过程称之为需求侧响应,其中涉及到的即为削峰需求。
简而言之,我们期望用户在电力负荷高峰时段减少用电量,同时希望工商业储能设备在相应时段增加发电量。削峰需求之外,还存在一种相反的情况即为为填谷。
电力系统要求实现实时的供需平衡。在某些时段会出现电力过剩的情况,电力作为一种特殊资源,若未能得到合理利用,多或少都将对系统安全构成威胁。
以浙江及安徽等省份为例,这些地区光伏安装量较大。特别是在阳光明媚的中午时段,光伏发电占比可能会异常突出,导致电力供给超过需求。在此情境下,国网系统期望能减少电力发电量,并期望储能设备能够增加充电量,以平衡电力供需,此过程被称为“填谷”。
无论是进行削峰还是填谷,园区始终是主要的提供方。在此过程中,电网会提供相应的费用补贴,那么这些费用的规模究竟有多大呢?以下通过一个填谷的实例来为大家提供一个直观的感受。
以工商业园区的用户为例,若其安装了屋顶光伏系统,通常情况下,若光伏非用户自投,光伏资产方会以一定折扣(具体折扣率在此不讨论)的方式将光伏电力销售给用户。例如,若当前电网公司配套电力价格为每度一元,而资产方的光伏发电则可以每度八毛钱的价格销售给用户,这样用户能够享受到实惠,而资产方也能获得收益。
然而,若某天电力系统面临填谷需求,即电力供应过剩的情况,应如何应对呢?作为虚拟电厂运营商,我们会与园区内安装了光伏的主体进行协商,询问其是否能在当天暂时关闭光伏逆变器,即让光伏系统当天所发的电力既不上网也不接入用户。
当然,此时光伏用户或投资方可能会提出疑问,为何他们投资的光伏电力不能让用户使用,从而导致用户无法支付约定的费用,造成他们的损失。作为虚拟电厂运营商,我们会承诺赔偿这部分损失,即会支付用户每度八毛钱的费用,以弥补他们因电力未使用而产生的损失。至于电量的计算方式,允许用户选择以本月之前发电量最大的那一天的电量作为计算依据。
作为光伏主体,无论是否使用,只要支付相应费用,便表示同意,如此,光伏问题便得以解决。接下来,关于用户方面,若用户未使用光伏电力,而是选择了电网电力,此时电网电价若为一元,用户可能会提出异议,认为使用电网电力导致电费增加,每度电多出两毛钱。对于其每度电多支付的两毛钱,将同等金额进行补偿,用户对此表示无异议,光伏用户亦无异议。
此时,或许有人会产生疑问,作为运营商,我岂不是亏损了?甚至每度电亏损一元。若按此方式运营,显然无法维持生意。但在此过程中,不应忽视为电力系统提供服务所带来的经济效益。
以江浙沪地区的普遍情况为例,为电力系统提供填谷服务,每度电可获得四元的补助。如此,经济账便一目了然,拿出八角补偿光伏投资方,拿出两角补偿用户,而仍保留三元的利润。
当然,关于这三元利润的分配,从我们具体的合作运营模式来看,可以与光伏投资方和用户进行分成。也就是说,虚拟电厂实际上为园区内的各类主体带来了一项额外的收益增长,这种增长是在不损害各方利益的前提下实现的。
就当前市场规模而言,它正在不断扩大。几年前,每个省份可能仅有数百万元的额度,而现在已上升至数千万元的水平。未来,这个市场将继续显著扩大。
那么,为何这个市场规模会不断扩大呢?如何确信市场将持续向好?这还要回到之前提到的电力系统平衡问题。只要双碳目标保持不变,新能源总装机容量维持稳定,那么电力系统对平衡性的需求就一定会持续增长。这种平衡性需求的增长,反过来又会促使电力系统通过价格激励措施,鼓励这些主体为其提供服务。因为不平衡就意味着电力系统的风险,而这种风险是最大的不经济因素。
一度电的不平衡,或许可以通过需求侧响应以三元或四元的价格解决,但如果几度电的不平衡最终导致系统崩溃、停电,哪怕只是停电一个小时,以一个城市为例,损失也将高达数百亿元。
因此,通过虚拟电厂的形式,将投资的分布式能源项目聚合起来,为电力系统提供平衡调节,是实现双碳目标的必由之路,也是必然的趋势。
当前,各省电网及电力系统均在积极推进一项工作。当前面临的主要难题在于:系统需求极为迫切,用户已安装的资源虽已具备,但无法实现有效整合。
经过深入交流,我总结了两个核心问题。首要问题是用户调节能力水平难以评估,且用户对相关政策理解不足。电力交易机制相对复杂,例如浙江省需求侧响应交易规则,开篇便是50多页详尽的文字说明,详细阐述了交易流程。在此情境下,若园区政策不明朗,用户无法清晰了解接入政策所能获得的收益,自然缺乏参与兴趣。
第二个问题在于需求侧响应的具体实施存在困难。例如,要求用户负荷下调30%,即便这一要求看似简单明了,但在实际操作中,如何细化至用户的空调、储能、光伏等设备,实现协同配合,却是一个复杂的问题。储能设备何时充电、空调温度如何设定、开启几台机器、如何轮换使用与停机,这些问题均难以由用户物业自行解决。这两个问题共同导致了需求迫切、资源存在但无法有效整合的现状。
回顾虚拟电厂的职责,我们的算法平台、软件系统正是为了解决这一问题而生。通过高效的信息交互,对用户信息进行深入分析,评估其调节能力,并据此给出合理的调度指令。这将为用户带来增量的收益。
对于项目而言,只要有增量收益,便能实现共赢。甚至在一些资金周转迅速的项目中,还可以通过抵押、再投资等方式,进一步推动项目发展。这样的收益增长尤为重要,因为即便一年投资收益率仅提高一两个百分点,对于整个项目的贷款、资金周转而言,也将产生截然不同的影响。
最后总结一下什么是虚拟电厂?软件平台聚合这些园区的资源,为电力系统提供服务。那么为什么需要虚拟电厂?因为源源不断的系统的平衡需求,促使我们不得不马上做这件事。
那么如何实现盈利呢?我们提及的是通过创造一项额外的收益增长,这涉及增量收益的分配问题,包括用户方、资源方、平台方以及分账机制。这便是虚拟电厂的概念,也是当前电网领域最为实际、最具操作性且备受关注的一个基本情况。