这个产业“空手套白狼”却成为“碳中和”财富密码

最近很多新能源车主发现:充不起电了。

就在这个夏天,充电费突然变贵了。

上海有些地方的充电费用在两个月内翻了一倍,有的地方接近2块钱一度电。广州一些充电桩在下午也达到了1.6元左右。北京、浙江、河南等地的部分公用桩也出现了涨价的情况。

有人测算,2元/度电的价格充满一块78度的电池,加上服务费要花近200元,折算每公里的用车成本接近甚至超过了油车的一半。

充电涨价有两方面的原因:一方面是之前充电便宜,背后有国家和地方补贴对建设充电站的支持,现在政策逐渐退坡,运营商就要提高收费,应对电桩维护支出;另一方面是迎峰度夏,今年很多地方的电网负荷突破了历史纪录,电变得紧张起来,电费就涨了。

在这种情况下,有一个新东西热度就变得越来越高,也就是“虚拟电厂”。

有了虚拟电厂,充电桩不光能让我们掏钱,还能帮我们挣钱。

2022年,特斯拉就邀请2.5万户特斯拉用户参与了虚拟电厂反向供电的活动,比方说用“特斯拉全家桶”——除了电动车以外,还有特斯拉旗下SolarCity的光伏板,特斯拉的家用储能Powerwall,就可以给电网反向送电。

有用户一个晚上就挣到了75美元,约合510元人民币。

不是说这样一户人家就叫一个“虚拟电厂”,而是成千上万这样的用户,他们在一个虚拟电厂平台的调度下,成功完成了电力资源的调度,电便宜的时候充电(或者只用自家光伏、储能充电),电贵的时候卖给电网获利。

这种“盛况”很难在中国复制,因为美国电价贵,比如这些用户卖给电网的电,一度能挣2美元,相当于14~15元人民币。

虽然我们电便宜,但是不代表我们的虚拟电厂生意就没有搞头。

以后我们很多人办公的写字楼,楼下的充电桩,工厂、农村屋顶的光伏板,可能很多都会变成虚拟电厂的一部分。

去年四川限电的时候,虚拟电厂就火过一阵。

今年夏天电力供应吃紧,大家又讨论了起来。

这到底是个什么东西呢?

它不是一个发电厂,但它可以帮着电网“迎峰度夏”。

用虚拟电厂,我们能盘活“闲置的电”。

有点像滴滴等打车平台,它聚合了司机的资源,又聚合了乘客的资源。

虚拟电厂聚合了一些发电资源,又聚合了一些可以调节的用电需求。

它的本质是一套软件平台系统,通过协同控制这些电力资源和电力需求,参与到电力市场中来挣钱。

比方说,电网给虚拟电厂下命令,你今天下午1点,必须发出600千瓦功率的电,虚拟电厂一盘算,发现光伏能发300千瓦,手头可以调节的楼宇空调、电灯、充电桩可以少用100千瓦(相当于发电),储能还能发200千瓦,这样就齐活了。

它不是电厂,胜似电厂,所以叫“虚拟电厂”。

我们都知道,电是没法直接储存的,即便是各种储能,也是把电能转换成了其他形式的能量,比如锂电池的化学能,抽水蓄能电站的重力势能等等。

所以从电网的角度来说,理想状态就是电功率的供需匹配。

你突然打开功率1千瓦的空调,那头电厂的发电功率也相应提升1千瓦。

夏天电网压力大,就是大家(居民、工厂、写字楼)都在疯狂用这些大功率电器,发电厂功率非常吃紧。

甚至有的时候用电功率太高了,发电厂实在是绷不住了,于是就出现了拉闸限电、轮流用电这些人为操作。

以前吧,只要还撑得住,要发电厂开足马力顶上去是比较容易的一件事——多烧煤呗。

但以后不是这样了,因为可再生能源发电的占比越来越高。

比如光伏、风电、水电这些。

但是它们发电太不稳定了。

东边沿海地区今天特别热,开空调,用电功率大,但是通过特高压给它送电的光伏电站,在大西北,今天就是阴天,送不来什么电;另一处风电场,今天也没风。

那你就只能干瞪眼。

这时候电网公司就只能调集其他发电资源,比如火电、水电顶上去。

不光是发电侧变得不稳定,咱们用电侧也比过去更不稳定。

因为电动车越来越多。

咱就不说快充、超快充这种大功率的充电桩了,就说家里小区,假设有500户居民,再过个十几、二十几年,可能楼下停着400辆电动车,其中有200~300辆在充电。

很多人都是晚上回了家,怼上充电头充一宿。

但从电网的角度来说,晚上直到睡前,本来就是居民区用电功率的高峰时段。

一个慢充桩可能是7千瓦的功率,但问题是咱们一户人家晚上开着电视、电脑、空调、冰箱的用电功率可能也就是7千瓦左右。

多一辆充电的车,就相当于多了一户人家用电。

本来500户的小区,一下子变成了700~800户人家在用电,对电网变电站等基础设施就是很大的考验。

如果所有(老旧)小区都做电网扩容,且不说能不能做到,要花多少钱,更主要的是——它浪费啊。

一天24个小时,可能只有晚上8点到夜里0点这段是用电最高峰,你为了满足这4个小时不掉线,剩下20个小时都的电网设施都处于不饱和、冗余的闲置状态。

这就是用电侧的不稳定状态。

发电侧不稳定,用电侧也不稳定,这怎么搞?

“碳中和”三个字听起来很美妙,但落实到大电网上压力太大了。

怎么办呢?除了咱们要大力发展储能、火电调峰等硬件设施,也得在软的方面下功夫。

也就是虚拟电厂。

你发电侧不稳定,那你能不能把风电、光伏跟储能设施结合起来用?你的储能是你光伏发电厂在管,还是另外一家储能公司在管,还是第三方(比如虚拟电厂)可以来调度?

用电侧不稳定——大家都想回家充电。行,那小区充电桩的实时充电功率可不可以交给第三方(比如虚拟电厂)来调度——你前半夜看电视、玩电脑,充电功率可不可以先降一点,等到后半夜都关灯睡觉了,再把充电功率提上去?

也就是把图中红色的用电负荷挪到了凌晨0点之后的绿色部分。


实施有序充电后居民区负荷曲线对比图图源:建筑电气杂志

你说:我不干,我就要前半宿快点给我充,我晚上十一二点还要出门呢。

可以,那我们用电价来调节——谁愿意接受高峰时期降低充电功率,谁充的电更便宜;反之,就要充更贵的电。

比如在深圳,已经有1.8万根充电桩介入了虚拟电厂,可以随时响应电网调度进行调峰。

一辆车充电时长增加30分钟,但每度电打5折,车主在充电前就可以选择接不接受降低功率。

更有甚者——我愿意前半夜把电池里的电卖给电网,后半夜电便宜了,我再充回来,你只要保证我早上出门电是满的就可以。

这个就叫V2G(Vehicle to Grid),电动车给电网送电。

不要以为只有电站里的才叫储能,电动车里的动力电池也在发挥储能的作用。

想象一下,现在中国机动车保有量4.3亿辆。

我们假设未来十几二十几年以后,中国有1亿辆电动车,每辆车电池包70度电。

这就是趴在车里的70亿度电。

如果真的是遇到那种极端重大的灾难性情况,那么用V2G的方式,让所有电动车给电网反向送电,足够全国14亿人使用7.1个小时(按2022年全社会用电量折算)。

很多人现在出门露营,也会用电车给露营的电器供电,是一个道理。

我们就是要充分调动这种灵活的闲置资源,来满足全社会正常生产生活的用电需求。

国家电网测算过,如果让整个电力系统为了满足那5%的峰值负荷,去投资火电厂,那么得投资4000亿元,而通过虚拟电厂来“削峰填谷”,只需要500~600亿元就够了。

所以说有了虚拟电厂以后,我们要回答一开始的那个问题:

我们以后的充电电价会不会越来越贵?

如果你在用电高峰的季节和时段,坚持要求高功率快充,那么相应的电价可能就会水涨船高。

但如果你没有紧急需求,你愿意接受电网和虚拟电厂灵活调节你的电车充电功率,你甚至愿意给它们反向送电,那么你的电价一定是那个时候的优惠电价,甚至还能小赚一笔。

我们很多人都适应了5毛钱左右的居民电价一成不变,认为电价就应该稳定,就应该发挥“保民生”的作用。

但在“碳中和”的时代,即便出于某些考虑,居民用电价格能保持固定不变,其他方面的电价(比如工商业用电)也一定会灵活多变起来,有时候可能是居民电价的几倍,有时候可能比居民电价还便宜,有时候甚至你用电还能挣钱(不是V2G挣钱,而是实时电价为负,某一时刻发电量远大于用电量导致的)。

2022年,全国峰谷电价差平均是0.7元/度电。

2023年上半年,有19个省份的最大峰谷价差超过0.7元/度电,最大的是广东珠三角达到了1.352元/千瓦时,峰电比谷电贵了1块3不止。而很多省份跟去年同期相比,价差持续拉大。

如果大家都认同,我们不能再年复一年地忍受极端的高温、暴雨、洪水、寒潮了,那么应对气候变化,大力发展可再生能源发电就是必须做的,那么我们也就必须打造出一整套适应可再生能源发电特性的“发电、储电、输电、配电、用电”基础设施出来,那么我们就必须接受“新基建”条件下的“新电价”规则。

这是一整套大逻辑,要么不接受(回到化石能源时代),要么全盘接受,我们不可能在里面挑三拣四、挑肥拣瘦。

有人说,你说得挺美,但我不想拿我花钱买的电池,给电网送电,挣那点钱,还不够我电池折旧损耗的呢!

当然,未来也不是所有车主都能接受V2G的方式,即便接受,也要你自己点击充电界面上的“同意”按钮才行。

目前国内还没有关于V2G充放电对动力电池衰减情况影响的权威报告。

所以如果担心V2G带来电池损耗的话,比较适合V2G模式的是把电池“外包”出去,甩给车企或第三方来经营,也就是我们熟悉的“换电+租电池”模式,目前国内搞这个的主要是蔚来。

电池资产是蔚来的,租电池每个月要付租金,但是通过V2G,车主又可以用租来的电池从电网挣钱。

举个例子,70度电池包,每天开车用20度电,剩下50度电在某地低谷电价0.307元/度时充进去,在白天波峰价格0.671元/度时卖出去,每天可以获益18.5元,每个月就是555元,能冲抵这个电池包一大半的月租费用。

所以蔚来在上个月也率先推出了20千瓦的V2G充电桩,他们踩在自家基础设施上面又往前迈了一步。

而且很多人不知道的是,在国内,很多换电站也已经参与到电网/虚拟电厂的调峰当中,成为了像储能电站一样的存在,几乎不会影响换电用户的实际体验。

去年蔚来在全国就有108座换电站参与到了各自城市的电网削峰响应当中。

在工业领域也一样,一些敢为人先的工业企业已经参与到虚拟电厂当中来。

2019年开始,国网辽宁投资1934万元,在鞍山建设了菱镁工业虚拟电厂,接入了当地很多家菱镁生产企业。

企业直接给虚拟电厂开放了一定的调节区间,在这个范围里,电网可以直接“插手干预”企业的生产功率,这基于双方高度的互相信任。

菱镁是一种碳酸镁的矿物。电费是这个产业中,是电熔镁工艺最主要的一块成本,所以企业一般利用晚上低谷电价,集中夜间生产。

但这样局部电网夜间负载率过高。

企业也很害怕停电,煅烧窑炉如果停电超过半小时,恢复供电重新起炉、修复炉衬、重新升温的费用高达700~800万元。

接入虚拟电厂以后,企业和电网信息互通有无,如果电网负荷过高,企业主动切除不怕短时间停电的生产线,这样就能避免因为整体拉闸造成的损失。

当夜间海上风力强劲,风电大发的时候,虚拟电厂就会给菱镁企业发出指令,增加生产计划,这样企业能够增产、满产,还能用上更便宜的清洁电力,而原本用不了要“弃电”的风电此时也有了去处。

根据推算,辽宁现有的菱镁企业如果全部接入虚拟电厂进行调节,每年可以消纳2亿多度风光发电,还能为企业降低电费成本。

事实上,虚拟电厂就是有这个功能,会让咱们国家每年的用电量进一步提升。

尤其是像现在夏天缺电的时期,虚拟电厂可以帮助消纳新能源电力,让更多清洁电能物尽其用、有的放矢。

这个东西并不像我们想象的“没有技术含量”,事实上它在软件、硬件、资源等方面都需要不同的公司来开发相应的产品、提供相应的服务。

相关机构预计,到2025年,虚拟电厂平均每年的投资建设规模将达到200亿元,运营市场规模每年在50亿元以上。

只不过,要让很多物业的业主,放心把自家的用电资源交给第三方来接管——就像辽宁的菱镁企业那样,还存在很多障碍,尤其是信任问题。

闲置资源,谁用得好就给谁用,听起来很美好,但还有一些现实障碍需要跨越。

在这方面,虚拟电厂企业的竞争力,最核心的除了调节适应电网的技术能力,更重要的是“拼资源”,谁能整合到更多、更丰富的虚拟电厂资源,并且善加利用,除了自己挣钱,也让各个参与方得利,掌握着大范围的负荷可调节能力,这就是未来新型电力系统的重要战略资源,也是企业能够真正“空手套白狼”的财富密码。


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