特斯拉又在吹牛?虚拟发电厂真能带来电力革命?

Techsoho 2021-10-14 18:39


"

虚拟发电厂的出现将打破传统的发电厂和用电用户的边界。







编辑| Light

出品 | 科技智谷


随着时间的推移,宇宙变得越来越混乱,这是自然规律。热力学第二定律表示,在一个封闭的系统中熵必须是不断增加的,而在我们生活中也很容易看到这方面的证据,在这45亿年中地球正变得越来越复杂、越来越脆弱。


这种混乱的表现之一是天气变得越来越不可预测和严重。在过去几十年里,更猛烈的风暴、更强烈的野火和更极端的温度导致了与天气有关的停电率稳步攀升。虽然我们的能源网络从未受到过如此大的威胁,但保持它的稳定也从未如此重要。在我们生活的世界里,没有持续的能源供应,任何东西都无法运转,从网上生意到医院和家庭,经历停电既不方便又危险。



面对这种混乱,人类无法避免,只能寻找到一种保持相对稳定的方法,简而言之就是找到一种巧妙的新方法来稳定电网,同时惠及所有人,虚拟发电厂(VPP)便成为各方寄托构建电力价值链新范式的关键。


在今年7月,美国加州遭遇极端高温天气导致用电紧张,同时俄勒冈州中南部的山火也威胁着加州的输电网,最终加州不得不宣布进入能源紧急状态。而在加州遭遇大停电时,特斯拉宣布推出其新计划:虚拟发电厂(VPP),不少分析师认为该项虽然目前还处于起步阶段,但潜力巨大,可能会带来电力革命。


01

什么是虚拟发电厂?


IRENA对虚拟电厂(VPP)的定义为“一个依靠软件和智能电网远程自动调度和优化分布式能源资源的系统。在协调分布式发电、太阳能光伏、存储系统、可控和灵活的负载以及其他分布式能源资源时,VPP可以提供快速的辅助服务,以取代基于化石燃料的电力。”


首先虚拟电厂对分布式异构能源进行聚合。这里的分布式能源既包括新型可再生能源发电系统,如屋顶光伏、小型风力电站,也包括工业和家庭的各种负荷装置,如暖通空调系统、电力加热泵、电池制氢等。同时为了减少可再生能源不稳定性带来的影响,虚拟电厂还会接入传统化石能源发电装置,如小型的分布式燃气发电、小型水利发电、柴油发电机等。随着电动车、家用储能的发展,电动汽车、家庭储能也会成为虚拟电厂接入的异构能源的一部分。



商业上,未来虚拟电厂通过规模经济模式来实现各种分布式能源所有者单独无法形成的商业循环。分布式能源要参与到未来的能源市场中并盈利,需要具备对能源市场价格的实时跟踪能力,同时分布式新能源设备必须能够基于市场变化以及电网波动进行实时响应,这都需要在分布式能源中配置互联网络、边缘网关或边缘计算等ICT基础设施。同时要能够参与市场, 会产生比如保险、合规等交易成本。


这些新增成本都会阻碍分布式能源拥有者单独参与市场。而虚拟电厂通过汇聚大量的分布式能源,可以通过规模经济的方式来降低成本,实现盈利。虚拟电厂的商业模式可能会发展面向电网和面向用户两种模式。在面向电网的商业场景中,虚拟电厂将分布式的异构资源,通过打包的方式,面向电网提供电力服务。典型的服务如通过聚合的发电系统、储能装置、蓄冷/热等为电网提供频率响应。在这种情况下,虚拟电厂将聚合的分布式资源作为一个整体,通过向电网释放需求方灵活性而获得报酬。


在面向用户的商业场景中,虚拟电厂通过对能源市场价格的跟踪,为用户提供削峰填谷充电服务,为用户节省充电费用。简言之,虚拟电厂通过将分散分布式能源资产统一起来,对分布式能源的进行远程自动化调度管理,对能源市场进行实时跟踪,作为一个整体为电网提供灵活性能力,让小型分布式资源的所有者不仅可以通过省电来节省成本,还可以通过提供电力服务来获益,同时也让新能源为主体的新型电力系统具备更大的灵活性。


02

特斯拉的计划



那么特斯拉是如何规划其虚拟发电厂计划的呢?


在虚拟发电厂中首先离不开Powerwalls,如果一位客户购买了太阳能电池板和Powerwalls,为他们的家庭储存能源,那么客户便有可能选择成为VPP计划的一部分,公用事业公司将能够在能源需求高峰期间从其Powerwalls中获取能源,从而满足该领域其他客户的需求。作为让公用事业公司使用他们多余能源的回报,所有者可以从中得到补偿。在某些情况下,一个夏天的工资可达数千美元。值得注意的是,特斯拉的新VPP计划还没有为注册者提供激励,但全国其他计划确实在夏季和冬季都提供付款。随着时间的推移,特斯拉可能会提供更多的激励措施。


其次在虚拟发电厂中特斯拉汽车也具有重要地位,据悉一辆特斯拉汽车相当于5个Powerwalls,在一些新硬件的帮助下,每一辆车都可以向电网提供电力。Model S 长续航版的电池容量为100千瓦时,续航里程可达400英里,足够一个家庭使用4天。车辆的多余能量可以在高需求时期连接到电网,成为VPP的另一个方面。目前已经有超过100万辆特斯拉在路上行驶,这意味着有超过35家发电厂在街上行驶。不断给汽车电池充电和放电会过早地磨损电池的寿命,但对于今天更耐用的特斯拉电池来说,这并不像10年前生产的电池那样是一个大问题。因此,车辆到电网的转换对电池寿命影响不大。


值得注意的是特斯拉的虚拟发电厂计划已初具雏形,财报显示,特斯拉2021年第一季能源业务收入为4.94 亿美元,其中Powerwalls销售额增长71%,以至于许多人甚至不认为特斯拉的未来是一家汽车公司,而是一家能源和电池提供商,但无论特斯拉的最终未来是什么,他们引入的VPP计划仍然是朝着正确方向迈出的鼓舞人心的一步,该公司的影响力有助于吸引人们对虚拟电厂系统巨大潜力的关注。




随着虚拟电厂模式的兴起,软件公司、新能源公司、传统的化石能源公司、电力公司等等各种角色纷纷从不同的角度进入这个领域。一个典型案例是科技公司与南澳大利亚州政府合作,在1000多个低收入家庭安装了屋顶太阳能系统以及住宅蓄电池,并相互连接形成一个虚拟电厂。澳大利亚能源市场运营商 AEMO 2021年发布了对该虚拟电厂模式的第一次审查,认为虚拟电厂模式通过及时的电池充电和放电,对关键的电网事故进行了频率响应,保持了电网稳定。同时除了帮助稳定电网外,安装了屋顶太阳能系统和住宅蓄电池的房主的电费下降幅度高达20%。


虽然虚拟电厂模式要取得最终成功还有技术、商业等各个领域的很多问题需要解决,但可以预期虚拟电厂在未来的电力系统价值链中必然有一席之地。



「科技智谷」
新型科创产业服务平台,原硅谷密探,科技转化第一站,科学家CEO的摇篮。


「青年投资家俱乐部」
有见旗下金融产业俱乐部,汇聚来自金融机构、政府机构、上市公司、产业公司、三方服务的数万名专家资源。

欢迎添加Alex微信
链接一线创业者、投资人
推荐阅读