在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地德國，虛擬發(fā)電廠已經(jīng)“落成”?；蛟S未來需求側最好的商業(yè)模式就是虛擬發(fā)電廠。

當能源互聯(lián)網(wǎng)概念正在國內(nèi)熱炒的時候，德國已經(jīng)完成了一些“能源互聯(lián)網(wǎng)”的實驗項目。隨著棄核期限日益臨近，可再生能源特別是分布式能源比例的不斷提高，如何在原有的大電網(wǎng)中，高效的控制這些分散的小型“電廠”成為了近些年德國政府極力推動的一項研究。

也就是說，將成千上萬的分散小型可再生能源整合為一個巨大的類似傳統(tǒng)電廠的可靠能源網(wǎng)絡，不再是一個夢想，而是在逐步實現(xiàn)。

2008年，德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術部啟動了“E-Energy”計劃，目標是建立一個能基本實現(xiàn)自我調(diào)控的智能化的電力系統(tǒng)，而其中信息和通信技術是實現(xiàn)此目的的關鍵。E-Energy同時也是德國綠色IT先鋒行動計劃的組成部分。綠色IT先鋒行動計劃總共投資1.4億歐元，包括智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能消費和智能儲能四個方面。為了分別開發(fā)和測試智能電網(wǎng)不同的核心要素，德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術部通過技術競賽選擇了6個試點地區(qū)團體。

在以ICT技術為基礎的一個強大的“能源互聯(lián)網(wǎng)”中，各種形式的發(fā)電廠和電網(wǎng)運營商、工業(yè)和私人用戶，都找到了屬于自己一個全新的市場角色，一個全新的商業(yè)模式應運而生。

在這個全新的結構和功能的電力系統(tǒng)中，各種軟件、智能電表、儲能等新技術被應用其中。在高效的使用“不穩(wěn)定”的可再生能源同時，更為關鍵的是實現(xiàn)了用戶側的管理。

在由“E-Energy”計劃支持的6個涉及能源互聯(lián)網(wǎng)項目中，位于德國中北部的哈茨山脈的可再生能源示范項目——RegModHarz項目，就是將新能源最大化利用的典型案例，而其中最引人注目的就是將這些分散的新能源發(fā)電設備進行虛擬集合、調(diào)配的技術，也就是我們所稱的“虛擬電廠”(Virtual Power Plant，VPP)。

沒有實體的電廠

顧名思義，“虛擬電廠”并不是具有實體存在的電廠形式，它打破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中物理上發(fā)電廠之間、以及發(fā)電和用電側之間的界限。

在德國，隨著新能源接入特別是大規(guī)模的分散式光伏、風電發(fā)電系統(tǒng)的接入，毫無疑問給電網(wǎng)的穩(wěn)定帶來了間歇性的沖擊，這樣也就對電網(wǎng)的調(diào)度方式提出了新的挑戰(zhàn)。同時，隨著智能電網(wǎng)技術的發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度機構甚至是私人用戶都可以通過網(wǎng)絡技術對電網(wǎng)運行情況進行監(jiān)測和分析。虛擬電廠的作用就是將新加入的新能源系統(tǒng)與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)以及儲能系統(tǒng)等進行有效的整合，通過一個控制中心實現(xiàn)管理，從而有機的參與到電網(wǎng)運行中。

與此同時，虛擬電廠也不失為一種有效的響應需求側的手段。通過在用電側安裝一些裝置比如智能電表，從而設計出符合客戶特定用能需要并具有經(jīng)濟性的電源組合，使得供需在發(fā)電和用電兩側達到平衡。

而德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術部最終選擇RegModHarz項目作為“虛擬電廠”示范項目，是因為該地區(qū)可再生能源供電的比例超過德國平均2倍左右。在哈茨地區(qū)，總人口約為24萬人，因為地處山區(qū)，風電資源較好。不僅風機在此處較為普遍，抽水蓄能、太陽能、沼氣、生物質能以及電動車等都成為電力供應的一部分。在這個面積僅有2104平方公里的區(qū)域里，發(fā)電裝機總量約為200MW，此外主要有6家配電運營商、4家電力零售商以及1家輸電商。

首先，虛擬電廠與分散式電源進行通訊連接，而與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場不同的是，新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術非常必要。所以在此項目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標準，使得虛擬電廠對于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應。

在考慮發(fā)電端的同時，虛擬電廠同樣關注的是用電側的反應，在哈茨地區(qū)的試樣中，家庭用戶安裝了能源管理系統(tǒng)，被稱為“雙向能源管理系統(tǒng)”(簡稱BEMI)。

資料顯示，用戶安裝的能源管理系統(tǒng)每15分鐘儲存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶每天的用電習慣，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)教摂M電廠的數(shù)據(jù)庫中。同時，BEMI系統(tǒng)還可以通過無線控制開關的插座，當電價發(fā)生變動時，可以通過無線控制來調(diào)控用電時間和用電量。

此外，此項目還采用了動態(tài)電價，設置了9個登記的獎懲制度。零售商將電價信息傳送到市場交易平臺，用戶可以知曉某個時刻的電價等級以及電力來源。因而，培養(yǎng)用戶良好的用電習慣，通過價格的方式進行，可以讓對電價敏感的用戶根據(jù)電價的高低調(diào)整用電時段。為了保證用戶對于信息的獲取，在哈茨項目中還有一個專門的市場平臺，讓使用者可以較為便捷的獲取相關電力信息，對于當前的電力需求、價格以及天氣對于未來需求的影響等信息進行了集合。

其中，特別值得注意的是，虛擬電廠系統(tǒng)中，發(fā)電預測系統(tǒng)至關重要。對于售買雙方，對于電力批發(fā)市場價格、用電量、發(fā)電量信息的獲取都較為迫切。

這也就意味著，在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地德國，虛擬發(fā)電廠已經(jīng)“落成”。電源的聚合，其實際能效和經(jīng)濟效益均要高于單獨運行這些電源。

需求側管理的最優(yōu)方式?

在整個電力需求側的產(chǎn)業(yè)鏈，有設備制造業(yè)、需求響應、電能交易、負荷互濟，節(jié)能服務，智能微電網(wǎng)運營等等。未來需求側最好的商業(yè)模式是虛擬發(fā)電廠。

哈茨項目開始的2008年，彼時可再生能源成本還遠遠高于傳統(tǒng)電力發(fā)電成本，必須依賴可再生能源補貼。而因為德國電力市場化改革的成果，以及可再生能源成本的下降，可再生能源進入電力批發(fā)市場，進行直接競價上網(wǎng)，成為了必然。

直接進行競價上網(wǎng)，意味著對于虛擬電廠來說，在批發(fā)市場中，要想盈利，必須考慮不同電力的特性，設置不同的銷售組合，以獲取盈利。據(jù)資料顯示，在哈茨項目執(zhí)行的過去幾年間，項目方對于進入批發(fā)市場的商業(yè)模式進行模擬。而模擬的結果是，在彼時，如果缺乏補貼，可再生能源進入電力批發(fā)市場獲利可能性很小。

此外，在示范區(qū)當?shù)?，將可再生能源進行銷售也是另一種商業(yè)模式。隨著民眾對于可再生能源認同感增強，并且對于當?shù)仉娫窗l(fā)展的認同與支持，虛擬電廠作為協(xié)調(diào)方，協(xié)調(diào)發(fā)電端和零售商以及最后到用戶端之間的交易。

在德國，越來越多的公司開始進入虛擬電廠領域。除了大公司西門子、博世等等聯(lián)合傳統(tǒng)電力巨頭想在通訊服務領域占得頭籌，更多的中小型企業(yè)也看中了虛擬電廠未來的發(fā)展前景，業(yè)務涉及能效管理、節(jié)能合約、充電設施服務等等。

在虛擬電廠未來的市場中，涌現(xiàn)出更多的服務商。而在整個系統(tǒng)中，那些為電廠運轉提供軟件、儲能設備、電網(wǎng)服務商等各種衍生而出的服務公司甚至咨詢公司，毫無疑問，更容易找到市場定位。

可再生能源大量接入引發(fā)了電網(wǎng)的波動，對于服務商而言，必須對當?shù)仉娋W(wǎng)足夠的了解，并且應該對未來可再生能源比例提高情形進行模擬。在RegModHarz項目項目中，項目方根據(jù)哈茨地區(qū)的電網(wǎng)情況設立一個新的模型，模仿當?shù)胤稚㈦娫吹倪B接結構，對不同電壓等級的電網(wǎng)以及可再生能源比例的不同進行模擬，從而考察不同情境下電壓的變化。結果是如果哈茨地區(qū)2020年可再生能源比例達到38.5%，目前電網(wǎng)結構依然能夠承受。

與此同時，電網(wǎng)本身主動加強監(jiān)測以及改變現(xiàn)有的電力管理方式。也就是說，利用虛擬電廠進行的需求側管理進行的是對電源端和負荷端以及電網(wǎng)本身三者之間的協(xié)調(diào)。需求側管理需基于多種類分布式能源協(xié)調(diào)互補、用戶主動參與的管理理念。一方面用戶需求側管理的發(fā)展方向是通過互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)多種分布式能源整合互補，提高綜合能源使用效率，另一方面利用價格機制，提高用戶用電的自主性。

在德國，除了哈茨地區(qū)RegMod項目，E-Energy資助的其余5個項目，都是試圖通過先進的互聯(lián)網(wǎng)、通訊技術等，來進行電力需求側管理。比如庫克斯港的eTelligence項目，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺實時發(fā)布電力供應與需求情況，以進行平衡。這是一個熱電聯(lián)產(chǎn)示范項目，當新能源富裕時，售電公司向大用戶發(fā)出電價變低的提醒，此時工業(yè)用戶可以開啟儲能設備。

這些在德國已經(jīng)試驗的項目，以不同方式根據(jù)不同區(qū)域用能情況開展，雖然涉及區(qū)域較小，模擬情景更不相同，毫無疑問，他們都是試圖尋找互聯(lián)網(wǎng)與能源消費的融合點。而這一切最基礎也是最敏感的因素就是能源產(chǎn)品的價格。