——“碳中和”背景下澳大利亚电力金融市场的发展及其与中国的对比
悉尼时间2023年8月9日下午，清华大学“碳澳清风”支队前往悉尼大学与朱建国教授(Prof. J. Zhu)进行会谈。在会谈期间，朱教授带领支队参观了电力系统实验室，介绍了澳大利亚电力系统的基本概况，提到了虚拟电厂(Virtual Power Plant, VPP)和微网(Micro Grid, MG)的概念，并突出了金融视角在澳大利亚的电网中的重要作用。
澳大利亚的可再生能源资源极其丰富，尤其是太阳能。澳大利亚全国一类地区太阳年辐照总量7621～8672MJ/m2，主要在北部地区，占总面积的54.18%。二类地区太阳年辐照总量6570～7621MJ/m2，占总面积的35.44%。
《2023年澳大利亚清洁能源报告》[5] 表明，2022年澳大利亚发电总量新能源占比35.9%。（对比看，中国此比例为29%[7]）
如此丰富的可再生能源资源，让澳大利亚在“碳中和”(net zero)之路上如虎添翼。
但这并不代表澳大利亚可以毫不费力地实现一个完全清洁的电网。主要原因在于，新能源并入电网后，会带来一个严重问题——不稳定。
以光伏电池板(PV)为例，由于光照强度受天气影响十分显著，光伏发电阵列输出的实时电能功率会大幅度波动，而且这种波动很难被人为控制或干预。这就给电网带来了巨大的挑战：因为电网总要保证发电量=用电量，不平衡就会崩溃。如果要保证在最坏情况下（输出功率最小）还能让负载正常工作，就必须额外增加大量富余装机容量，造成经济成本的浪费。因此，必须找到一种让新能源能够稳定输出电力的方法。
因此，科学家们提出了“虚拟电厂”(Virtual Power Plant, VPP)这个概念。这个概念最早由西蒙·阿韦布赫（Shimon Awerbuch）博士于1997年提出，后来其内涵被逐渐丰富。在今天，其内涵可以概括为，通过物联网、云计算等技术，将用电方、储能方、分布式电源聚合起来，使众多“小型电站”组合成一个发电量可观的虚拟电厂，实现电力的弹性调整。[1]
有了虚拟电厂这个技术，就可以让新能源整体表现出一种相对可控、较为稳定的特性，一定程度上消解了高比例新能源给电网带来的挑战。
在交流中朱教授提到，虚拟电厂除了带来稳定的优势之外，其经济效益也不容忽视。在澳大利亚，电网高度市场化、金融化，电力费用牌价每5分钟就会结算一次。在用电高峰，电价上涨；反之电价下跌。高低之间可以相差十倍。在此就产生了商机：如果有一家第三方企业，通过信息技术进行预测与计算，在低价的时候从电网购入大量电力，然后进行储能，在高价的时候卖给相关用户，这就能够替用户节约大量用电成本。如果企业从中抽取一部分金额，就能创造大量利润。
事实上，澳大利亚现在已经有很多成熟的虚拟电厂项目，例如西澳最大的一个虚拟电厂项目——Symphony，现在已拥有650个分布式能源客户，规模为西澳第一。其实现了多个电力设备之间的实时协同与互相操作，也在西澳电力市场上引入了先进的能源交易机制和定价模式。
在这次访谈中，朱教授还提到了“微网”(Micro Grid)这个概念。与电网的概念相对应，微网指仅包含少量分布式能源资源的电力子系统。一般来说，一个微网包括分布式发电、负荷、储能装置、控制元件四个部分。[3]
在“碳中和”背景下，微网的构建成为电力系统转型的必由之路。
未来的电网需要大量分布式的发电装置和负载，例如屋顶光伏板和电动汽车。这些分布式能源和负载如果直接并网，很难进行管控，带来极大的不稳定因素。因此我们需要构建“微网”，促进能源的内部消纳，多余电能可以回馈电网。如此，能提高能源的利用效率，也能够减少对于电网的冲击。
同时，微网也是一个市场。朱教授提到，澳大利亚存在电力的P2P(peer-to-peer)市场，自家用的光伏电池板发出的多余电力可以卖给邻居，也可以回馈电网。这种市场化的管理，让居民能够在数年之内让购买光伏电池板的成本回本，极大激发了居民安装光伏板的热情。
目前中国电力体制基本形成“厂网分开、配售分离”的市场格局，这与澳大利亚类似。
但中国输配电价收到政府的核定和监管，与澳大利亚基本完全放开电力市场有很大差别。同时，中国电力市场交易主体主要为实体发电企业、售电公司或电力用户，这与澳大利亚市场存在的纯金融投资机构、全部用户自由参与电力交易有较大差别。
因此，中国的虚拟电厂与微网市场化程度仍较低。[4]
中国目前投入使用的虚拟电厂有冀北虚拟电厂（用于调峰）、上海虚拟电厂（用于调峰）、江苏源网荷储互动系统（快速精准切除负荷[6]）、深圳虚拟电厂（需求侧响应）等，其共同特性为国家电网或南方电网掌控，主要目标为保证电网稳定，降费增效。
虽然目前中国的虚拟电厂和微网较西方国家发展略有迟滞，但近年来受到政府的大力支持，发展势头持续向好。[2]
澳大利亚电力系统运营经验对中国的启示在于，未来在风险可控的情况下，引入大型投资机构，开放个人投资准入，这样可以增强市场的流动性，发挥市场在资源配置中的重要作用，最终实现更稳定、更经济、更灵活的电网，助力达成“双碳”目标。
[1] 虚拟电厂究竟是什么？能缓解高峰用电紧张吗？ 郑漳华,北京日报，2023年8月9日。
[2] 冷媛,辜炜德.澳大利亚电力金融市场运营机制及对中国电力市场建设的启示[J].中国电力,2021,54(06):36-43+61。
[3] Moslem Uddin, Huadong Mo, Daoyi Dong, Sondoss Elsawah, Jianguo Zhu, Josep M. Guerrero, Microgrids: A review, outstanding issues and future trends, Energy Strategy Reviews, Volume 49, 2023, 101127, ISSN 2211-467X。
[4] 丁一,谢开,庞博等.中国特色、全国统一的电力市场关键问题研究（1）：国外市场启示、比对与建议[J].电网技术,2020,44(07):2401-2410.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2020.0422。
[6] 国家电网建设“源网荷储”友好互动系统 提升电网运行管理能力。
[7]《新型电力系统发展蓝皮书》，2023年6月。
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