1. 標的：NIO-US
2. 分類：心得
3. 分析/正文：
八、BaaS的第三個閉環─虛擬電廠
虛擬電廠（Virtual Power Plant，下文皆用簡稱VPP），是沈斐一直以來的
夢想，他的專業是電網，在入職蔚來之前研究能源互聯網。
「電動車與電網之間，有很多生意可做。」沈斐在100度電池包發布會後，
如此向媒體說道。
這位蔚來電源管理副總裁，是蔚來做能源生意的關鍵人物，因此他的新頭銜─
蔚能董事長，絲毫不令人意外。
「電網很特殊，像一個天秤一樣，發電和用電要隨時平衡。
車有了電池之後，可以與電網形成互通，當電網電多的時候，你就給它多
充一點；電少的時候，讓車給它補一點。」
蔚來上海總部大樓停車場，就有15個雙向充電樁試點，能充能放，「
晚上用0.3元的電充好，帶到公司給公司用，公司是1.3元一度電，一天賺個
午飯錢。」
此概念是隨著電動車發展火紅的V2G(Vehicle to Grid)，
是VPP其中一個應用場景。
https://imgur.com/Q3EIhkR
講解VPP之前，有很多人會把它跟分佈式能源(Distributed Energy Resources，
DER)搞混。
分佈式能源包含小型發電設備(太陽能板等)、儲能裝置和公共電網連結的系統。
分佈式能源可實現能源梯次利用、彌補電網穩定性和對環境友善。
但它本質的缺點在於不可控和隨機波動性。
在裝機過多，缺乏統籌的能源資訊管理系統(Energy Information Management
Systems，下文用簡稱EIMS)，當同時將多餘電力饋入電網(比如中午滿載)，
反而會造成電網的安全和可靠性問題。
VPP在於它擁有可控的EIMS，將原本分佈在不同地區的分佈式能源，
用通訊技術統籌，如同發電廠般調度，卻不擁有實體，因此被稱為「虛擬電廠」。
VPP是能源互聯網中，重要的能源聚合形式，隨著中國將碳達峰與碳中和
列為十四五政策重點，大力發展綠電，VPP是調節綠電不可或缺的發展重點。
(一)VPP與中國能源發展關係
1.促進綠電的利用率
中國2020年風電新裝機容量高達71.67GW，比前三年總和還高(3年總和61.42GW)，
太陽能發電新裝機容量48.2GW，風光合計120GW。
全中國2020年新增裝機總容量不過191GW，風光占全部新增的63%，再加上
水電的13GW，再生能源占(風光水)全部新增的70%，可以說在政策明確支持下，
接下來幾年，新增裝機依然是綠電的天下。
但綠電具有不確定性及不可預測性，才會被電網稱為垃圾電，
對電網可靠與安全性是很大的挑戰。
為何綠電會被稱為垃圾電？
(1)鴨子曲線(Duck curve)
鴨子曲線是以光伏發電為主的綠電會遇到的問題。
https://imgur.com/0UE1x9A
這是美國加州2016/10/22的用電曲線，藍線是加州電力負載，
橘線是電力負載減去灰線(光伏發電)和風電的淨負載，
藍色跟橘色曲線合起來看起來像隻鴨子，所以叫「鴨子曲線」。
太陽能是種間歇性能源，白天，尤其是中午時段，是光伏發電最強的時刻，
太陽一下山，發電量驟減，此時是下班時刻，各種家電打開，正需用電，
就會造成問題。
一個地區的光電占比越高，鴨肚子越大或鴨脖子越細(傍晚用電)，
造成的電力調度問題就會越大。
中午發電如果超過用電量，要設法消耗；傍晚則要快速將電能缺口補上，
以免大停電。
美國是用天然氣發電調節，燃氣機組啟動快速，適合短時間內填補電力缺口。
然而美國是天然氣生產大國，多到可以出口，中國則要進口，此方法不適用中國，
況且中國的光伏發電跟用電不在同一地。
中國光伏發電主要區域在西部，跟東部有時差，因此鴨子曲線的問題較小，
主要是光伏發電受天氣影響很大，並且峰值時段集中，沒法穩定供給，
依然要靠儲能調節。
https://imgur.com/PpmAyet
隨著西電東送和北電南送的特高壓逐漸完成，光伏利用率有顯著提升，
然而要更有效利用，儲能的大規模應用必不可少。
2.垃圾電之王─風電
如果說光伏是垃圾電，那風電就是垃圾電中的霸主，堪稱垃圾電之王。
光伏跟風電一樣有間歇性，但風電比起光伏更為隨機，對電力潮流的衝擊更大。
光伏至少可以參考太陽的運行規律，風電雖然能歸納出季節特性，
但風力忽大忽小、時有時無，起伏更為劇烈，此謂之隨機性。
光伏發電時間與負載高峰正相關，開發利用較方便，風電晚上大、白天小；
早晚大、中午小，跟負載高峰反著來，此謂之逆調峰。
https://imgur.com/4SYvlwP
可以看到陸基型的風電，尤其設立在沙漠的風電站，發電高峰在夏季，
冬季不強，跟離岸風電相反。
逆調鋒明顯，晚上的發電量比早上多，中午時段最低。
因為風電的特性，造成電網很大壓力，近年來已經好幾次大停電主因是風電。
如2016/9/28南澳大停電、2019/8/9英國大停電，皆是電網受天氣影響
電壓不穩，風電併網受電壓擾動脫網，產生連鎖反應大停電。
南澳大停電造就南澳全力推進VPP，主要合作廠商是特斯拉，先蓋南澳大電池
(Battery farm)，一個100MW/129MWh的大型儲能電站。
再補助住戶安裝Powerwall，由於南澳本來家庭安裝太陽能比例就高，
這種分佈式能源，已對電網形成壓力，由特斯拉建立VPP，可以有系統的調節，
減緩電網壓力。
英國大停電使英國重視儲能的發展，2020年英國修改容量市場規則，
讓儲能更容易參與容量市場競價，另一方面推動興建大型儲能電站的計畫。
不管光伏或風電，皆需儲能調節，否則容易造成電網極大壓力，
甚至大規模停電，也因此被稱為垃圾電。
VPP能視為一個大型的分布式儲能電廠，幫助電網調峰調壓調頻。
2.推進電力市場體制
中國從2015年下達《關於進一步深化電力體制改革的若干意見》
(中發【2015】9號文，以下簡稱為新電改9號文)，一直力推電力市場改革。
(1)電力交易市場
在新電改9號文之後，明確要建立電力交易中心、輸配電價和售電側改革，
並在8個省級電網進行電力現貨市場試點，但跟新電改想達成的目標，相差甚遠。
「無現貨，不市場」，電力現貨市場的建立，是電力市場重中之重的任務，
但幾次的電力現貨試點，沒一次能跑完試驗周期。
問題諸如電力交易公平性、大額不平衡資金和分佈式能源就地交易等，
不一而足。
最大的問題是政府。
有很多電力政策要保障居民與工商用電價格平穩，無形中使電力市場價格
扭曲，此點雖逐步放開管制，然而短期內難以改變。
既然現有電力體制不好動，那就放條鯰魚進來攪一攪，
VPP承擔就是那鯰魚的工作。
https://imgur.com/tuf250k
VPP可以統合本來難以進入電力市場的分布式能源，參與電力市場的交易。
由於VPP是建立在通訊技術之上，對需求的響應更快，可以即時調節，輔助
電網的平穩，對電力市場的現貨交易與出清很重要。
VPP是物聯網的一環，通過物聯網的數據整合，優化運行參數，達到降本增效，
強化競爭，可以倒逼電力產業更快應用新技術，將手上的大數據做更有效率的運用。
從上面可以看出儲能是發展綠電重要關鍵，那為何不直接推動儲能發展，
要透過VPP？
(2)儲能政策發展
中國政府曾經推過。
在2017年10月發布的《關於促進儲能技術與產業發展的指導意見》，
造成2018年儲能市場大爆發，尤其是電化學儲能爆發式的成長
(2018年電化學儲能新增0.6GW，同比增長414%)。
每次補助造成很多騙補公司，在電動車、晶片上，中國經歷過太多，2018年儲能市場
的過度火熱，使中國意識到如果靠政府補助，最後一定又是滿地雞毛。
因此在2019年5月的《輸配電定價成本監審辦法》第十條，不得計入
輸配電定價成本中，把電動車充換電服務跟電儲能設施列入。
簡單講，就是充換電站跟電儲能，不能列入電網成本中。
此條是電網公司與政府爭執的要點，最終結果，政府認為不得列入，
電網公司從此對充換電站和儲能推廣失去興趣，儲能市場一下子被打入寒冬。
原本在電網側的儲能可以採用租賃模式。
業主建立儲能站後，通過電容量租賃契約，由電網公司支付租賃費，
等於電網公司兜底，所以電網公司希望能列入電價成本，可以透過電費回收
租賃費，達到快速推廣的目標。
既然被否決，電網公司當然對此失去興趣。
電源側儲能，現在是各地政府強加到再生能源開發商身上，如湖北
風電項目要配置10%的儲能容量、內蒙光伏項目要5%以上的儲能容量等。
用戶側儲能因峰谷電價差價小，縱使獲利，利潤甚微，那一丁點利潤
根本無法引起用戶興趣。
白話的說，目前儲能在中國的發展困境是：
電網側不推、電源側硬推、用戶側推不動。
要破局，需要電力市場。
使儲能電容量透過市場價差和輔助服務收費，達到自己造血，不用政府輸血。
而成立VPP，本就需要儲能裝置，推動VPP等於促進儲能發展，又能加快
電力市場發展，可謂一舉兩得。