1. 标的：NIO-US
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八、BaaS的第三个闭环─虚拟电厂
虚拟电厂（Virtual Power Plant，下文皆用简称VPP），是沈斐一直以来的
梦想，他的专业是电网，在入职蔚来之前研究能源互联网。
“电动车与电网之间，有很多生意可做。”沈斐在100度电池包发布会后，
如此向媒体说道。
这位蔚来电源管理副总裁，是蔚来做能源生意的关键人物，因此他的新头衔─
蔚能董事长，丝毫不令人意外。
“电网很特殊，像一个天秤一样，发电和用电要随时平衡。
车有了电池之后，可以与电网形成互通，当电网电多的时候，你就给它多
充一点；电少的时候，让车给它补一点。”
蔚来上海总部大楼停车场，就有15个双向充电桩试点，能充能放，“
晚上用0.3元的电充好，带到公司给公司用，公司是1.3元一度电，一天赚个
午饭钱。”
此概念是随着电动车发展火红的V2G(Vehicle to Grid)，
是VPP其中一个应用场景。
https://imgur.com/Q3EIhkR
讲解VPP之前，有很多人会把它跟分布式能源(Distributed Energy Resources，
DER)搞混。
分布式能源包含小型发电设备(太阳能板等)、储能装置和公共电网连结的系统。
分布式能源可实现能源梯次利用、弥补电网稳定性和对环境友善。
但它本质的缺点在于不可控和随机波动性。
在装机过多，缺乏统筹的能源资讯管理系统(Energy Information Management
Systems，下文用简称EIMS)，当同时将多余电力馈入电网(比如中午满载)，
反而会造成电网的安全和可靠性问题。
VPP在于它拥有可控的EIMS，将原本分布在不同地区的分布式能源，
用通讯技术统筹，如同发电厂般调度，却不拥有实体，因此被称为“虚拟电厂”。
VPP是能源互联网中，重要的能源聚合形式，随着中国将碳达峰与碳中和
列为十四五政策重点，大力发展绿电，VPP是调节绿电不可或缺的发展重点。
(一)VPP与中国能源发展关系
1.促进绿电的利用率
中国2020年风电新装机容量高达71.67GW，比前三年总和还高(3年总和61.42GW)，
太阳能发电新装机容量48.2GW，风光合计120GW。
全中国2020年新增装机总容量不过191GW，风光占全部新增的63%，再加上
水电的13GW，再生能源占(风光水)全部新增的70%，可以说在政策明确支持下，
接下来几年，新增装机依然是绿电的天下。
但绿电具有不确定性及不可预测性，才会被电网称为垃圾电，
对电网可靠与安全性是很大的挑战。
为何绿电会被称为垃圾电？
(1)鸭子曲线(Duck curve)
鸭子曲线是以光伏发电为主的绿电会遇到的问题。
https://imgur.com/0UE1x9A
这是美国加州2016/10/22的用电曲线，蓝线是加州电力负载，
橘线是电力负载减去灰线(光伏发电)和风电的净负载，
蓝色跟橘色曲线合起来看起来像只鸭子，所以叫“鸭子曲线”。
太阳能是种间歇性能源，白天，尤其是中午时段，是光伏发电最强的时刻，
太阳一下山，发电量骤减，此时是下班时刻，各种家电打开，正需用电，
就会造成问题。
一个地区的光电占比越高，鸭肚子越大或鸭脖子越细(傍晚用电)，
造成的电力调度问题就会越大。
中午发电如果超过用电量，要设法消耗；傍晚则要快速将电能缺口补上，
以免大停电。
美国是用天然气发电调节，燃气机组启动快速，适合短时间内填补电力缺口。
然而美国是天然气生产大国，多到可以出口，中国则要进口，此方法不适用中国，
况且中国的光伏发电跟用电不在同一地。
中国光伏发电主要区域在西部，跟东部有时差，因此鸭子曲线的问题较小，
主要是光伏发电受天气影响很大，并且峰值时段集中，没法稳定供给，
依然要靠储能调节。
https://imgur.com/PpmAyet
随着西电东送和北电南送的特高压逐渐完成，光伏利用率有显著提升，
然而要更有效利用，储能的大规模应用必不可少。
2.垃圾电之王─风电
如果说光伏是垃圾电，那风电就是垃圾电中的霸主，堪称垃圾电之王。
光伏跟风电一样有间歇性，但风电比起光伏更为随机，对电力潮流的冲击更大。
光伏至少可以参考太阳的运行规律，风电虽然能归纳出季节特性，
但风力忽大忽小、时有时无，起伏更为剧烈，此谓之随机性。
光伏发电时间与负载高峰正相关，开发利用较方便，风电晚上大、白天小；
早晚大、中午小，跟负载高峰反著来，此谓之逆调峰。
https://imgur.com/4SYvlwP
可以看到陆基型的风电，尤其设立在沙漠的风电站，发电高峰在夏季，
冬季不强，跟离岸风电相反。
逆调锋明显，晚上的发电量比早上多，中午时段最低。
因为风电的特性，造成电网很大压力，近年来已经好几次大停电主因是风电。
如2016/9/28南澳大停电、2019/8/9英国大停电，皆是电网受天气影响
电压不稳，风电并网受电压扰动脱网，产生连锁反应大停电。
南澳大停电造就南澳全力推进VPP，主要合作厂商是特斯拉，先盖南澳大电池
(Battery farm)，一个100MW/129MWh的大型储能电站。
再补助住户安装Powerwall，由于南澳本来家庭安装太阳能比例就高，
这种分布式能源，已对电网形成压力，由特斯拉建立VPP，可以有系统的调节，
减缓电网压力。
英国大停电使英国重视储能的发展，2020年英国修改容量市场规则，
让储能更容易参与容量市场竞价，另一方面推动兴建大型储能电站的计画。
不管光伏或风电，皆需储能调节，否则容易造成电网极大压力，
甚至大规模停电，也因此被称为垃圾电。
VPP能视为一个大型的分布式储能电厂，帮助电网调峰调压调频。
2.推进电力市场体制
中国从2015年下达《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》
(中发【2015】9号文，以下简称为新电改9号文)，一直力推电力市场改革。
(1)电力交易市场
在新电改9号文之后，明确要建立电力交易中心、输配电价和售电侧改革，
并在8个省级电网进行电力现货市场试点，但跟新电改想达成的目标，相差甚远。
“无现货，不市场”，电力现货市场的建立，是电力市场重中之重的任务，
但几次的电力现货试点，没一次能跑完试验周期。
问题诸如电力交易公平性、大额不平衡资金和分布式能源就地交易等，
不一而足。
最大的问题是政府。
有很多电力政策要保障居民与工商用电价格平稳，无形中使电力市场价格
扭曲，此点虽逐步放开管制，然而短期内难以改变。
既然现有电力体制不好动，那就放条鲶鱼进来搅一搅，
VPP承担就是那鲶鱼的工作。
https://imgur.com/tuf250k
VPP可以统合本来难以进入电力市场的分布式能源，参与电力市场的交易。
由于VPP是建立在通讯技术之上，对需求的响应更快，可以即时调节，辅助
电网的平稳，对电力市场的现货交易与出清很重要。
VPP是物联网的一环，通过物联网的数据整合，优化运行参数，达到降本增效，
强化竞争，可以倒逼电力产业更快应用新技术，将手上的大数据做更有效率的运用。
从上面可以看出储能是发展绿电重要关键，那为何不直接推动储能发展，
要透过VPP？
(2)储能政策发展
中国政府曾经推过。
在2017年10月发布的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，
造成2018年储能市场大爆发，尤其是电化学储能爆发式的成长
(2018年电化学储能新增0.6GW，同比增长414%)。
每次补助造成很多骗补公司，在电动车、芯片上，中国经历过太多，2018年储能市场
的过度火热，使中国意识到如果靠政府补助，最后一定又是满地鸡毛。
因此在2019年5月的《输配电定价成本监审办法》第十条，不得计入
输配电定价成本中，把电动车充换电服务跟电储能设施列入。
简单讲，就是充换电站跟电储能，不能列入电网成本中。
此条是电网公司与政府争执的要点，最终结果，政府认为不得列入，
电网公司从此对充换电站和储能推广失去兴趣，储能市场一下子被打入寒冬。
原本在电网侧的储能可以采用租赁模式。
业主建立储能站后，通过电容量租赁契约，由电网公司支付租赁费，
等于电网公司兜底，所以电网公司希望能列入电价成本，可以透过电费回收
租赁费，达到快速推广的目标。
既然被否决，电网公司当然对此失去兴趣。
电源侧储能，现在是各地政府强加到再生能源开发商身上，如湖北
风电项目要配置10%的储能容量、内蒙光伏项目要5%以上的储能容量等。
用户侧储能因峰谷电价差价小，纵使获利，利润甚微，那一丁点利润
根本无法引起用户兴趣。
白话的说，目前储能在中国的发展困境是：
电网侧不推、电源侧硬推、用户侧推不动。
要破局，需要电力市场。
使储能电容量透过市场价差和辅助服务收费，达到自己造血，不用政府输血。
而成立VPP，本就需要储能装置，推动VPP等于促进储能发展，又能加快
电力市场发展，可谓一举两得。