2023虚拟电厂行业深度研究部报告-发现报告

2023年虚拟电厂行业深度研究报告7前言 2 3虚拟电厂定义 3 6 9虚拟电厂相关主体 38 50 53 58 58 63 64 65电网信息化类企业 66 72 74免责声明 812什么是虚拟电厂?为什么要大力发展虚拟电厂?据测算，到2025年我国虚拟电厂市场空间将达784亿元。发展方向集中于多元辅助服务品种、虚拟电厂行业概况虚拟电厂定义虚拟电厂概念最早起源于1997年《虚拟公共设施：新兴产业的描述、技术与竞争力》一书中对化配落及和具有“源-荷”双重身份储能了4虚拟电厂根据发展阶段分为3种：图2:虚拟电厂和微电网的区别虚和意厂握电用其栋农内就电用的法行种性别由能电系就操作图流行的量年网试行叶：每外都果就的相果作用融解句分网通点要控制目1.用择工寄时的并用道行5分布式能源(distributedenergyresource。DER)范图中接入35KV及以下也压等级电网，位于用户附说，在3DG,储能，集成育，微电网、热电联供，应急和IEA国际能源暑提入配电网或位于负荷中心附近的天然气分布式能资料来源：电网技术-“虚拟电厂对分布式能源的管理和互动机制研究综述”(2的，短期及临时性的服务，如阻塞管理，电压控制高低高微电网电网络，可进行主动孤网运行；内部网，使得微电网的应用受到限制中高低信息(可观，可测和进行较准确)电力价格市场需要进一步完善高中高的收益中高低时具有异构性，即各参与者的所属主异VPP通过对DER的有数中中低横向看：站控层+过程层+资源层67过程层：实现对资源数据的采集、测量和控制。虚拟电厂过程层安装在用户资源现场的数据采集、通信及控制设备柜，主要由数据终端组成。对上，过程层向站控层通过通信远程传送运行数据，并接收站控层下发的控制指令；对下，过程层实现对接入资源实时运行数据的采集和测量，并下发控制指令。资源层：虚拟电厂的基础单元。资源层主要包括各类具备调节能力的分布式资源，是站控层建立虚拟电厂模型的基础，也是执行优化调度指令的最终主体。medbus制下行：控制指令虚拟电虚拟电厂modbus等智能可调节性是资源层的核心。资源层的调节能力和质量决定虚拟电厂完成调度指令的能力，工商业储能作为最优质的调节资源之一，是虚拟电厂大发展的重要前提条件。8纵向看：高效完成多功能“聚合”和“解聚”9虚拟电厂的核心技术D2D(设备到设备)通信虚拟电厂相关主体虚拟电厂市场主体分三大部分，服务购买方、市场运营方、服务提供方。服务购买方主要包括电网、新能源电站、提供辅助服务的电力交易主体(调峰电厂、旋转备用/热备用)等。市场运营方主要负责负责日常运营，向相关机构提供调用结果等信息。服务提供方以聚合商为主，他们通过先进的控制、通信等技术，通过对一定区域内的分布式电源、储能系统等的协调控制和优化运行，来实现需求侧响应并且收取相关服务费用。市场主体功能定位电网电网供电尖峰阶段，利用尖峰电价资金池购买需增/需减服务(对应需求响应的填谷/削峰业务)来维持电网供需平衡。因故无法完成调峰目标时，购买需增服务以规避调峰辅助服务考产生弃风弃光时，购买需增服务促进清洁能源消纳并获得相应补旋转备用/热备用因故无法完成备用目标时，购买需减服务以规避的备用辅助服务考核我国风电装机389.21GW,太阳能装机470.67GW,风光合计占总装机的31.76%。其中，2023年H1我国风电新增装22.99GW,对比22年同期新增12.94GW,同比+77.67%;太阳能新增装机78.42GW,对比22年同期新增30.88GW,同比+153.95%,风、光均加速增长。风光发电在全天候场景下存在明显的“波动性”、“低出力”特征，风光发电装机量递增，对应峰谷调拨及合理消纳需求旺盛。电力即发即用，而风电一般凌晨大发，光伏中午大发，用户侧用电高峰主要集中在上午和晚上，发/用电天然不匹配，会产生电力消纳问题，处理不当会引发电力系统安全事故，且造成投资的浪费。为解决新能源发电-负荷侧用电的时间错配问题，电力系统对灵活性调节需求不断提升。图9:风电光伏占比提升增加电力系统灵活性调节需求g建设虚拟电厂是解决时间错配的有效措施。发用电的时间错配问题，可以分为发电侧和负荷侧有两类解决措施。供给侧的解决方式主要为三种：1)火电灵活性改造；2)独立共享储能或新能源3)虚拟电厂。其中，虚拟电厂便是负荷侧中解决时间错配的有效措施，通过整合分散的分布式资源，根据电力系统需求进行削峰填谷，整体可以同时作为“发电侧”或“用电侧”。虚拟电厂是需求侧响应的延申，需求侧响应是主动的负荷管理。负荷管理主要靠管制措施有计划的限制企业的用电，比如“有序用电”、“拉闸限电”,具有强制性，可能会影响公司的经营生产。需求侧响应则是市场驱动的、主动性的负荷管理，通过经济性驱动，让企业主动进行的负荷管活性资源主要是用户侧的可控负荷。虚拟电厂的范围更广，是通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式能源、储能系统、可控负荷、电动汽车等的聚合和协调优化，以作为一个特殊电近十年以来，我国第二产业增速相对较低，在用电结构占比明显降低，从2013年的74%下降至2022年的66%,第三产业和城乡居民生活用电占比之和则由2013年的25%提高至2022年的图10:2010-2022年中国电力消费分布结构用电结构变化带来负荷新变化：1)日负荷峰谷差更大；2)受极端天气和消费能力等因素影响，转移(削峰)以保障电力供应。中电联预计2023年正常气候情况下，夏季全国最高用电负荷为13.7亿千瓦左右，同比增加8000万千瓦，如果出现长时段大范围极端高温天气，全国最高用电负荷可能同比增加近1亿千瓦。图11:2020-2025年中国新兴产业电力消费结构图12:2020-2025年中国新兴产业电力负荷结构截至2023H1,我国公共充电桩保有量为214.86万台，同比+40.63%。2023H1,新能源汽车销量同比+44.13%,保持快速增长，可以预见未来随新能源汽车销量继续快速提升，充电桩保有量时间资源闲置；(3)充电负荷波动带来网络损耗等。172023年6月，国家能源局发布《新型电力系统发展蓝皮书》,标志着新型电力系统建设进入全面蓝皮书提出新型电力系统转型加速期(当前-2030年)用户侧目标之一为电力消费新模式不断涌现，分散化需求响应资源进一步整合，用户侧灵活调节和响应能力提升至图13:新型电力系统演变路径电面变革需求侧响应能力力争达到最大负荷的3%-5%源装机占比不高，电力系统对灵活性资源需求不强；二现代能源体系规划》提出，力争到2025年，电力需求侧响应能力达到最大负荷的3%～5%,其中华东、华中、南方等地区达到最大负荷的5%左右。虚拟电厂政策密集发布，成为新型电力系统建设的重要一环，政策力度有望持时国AX电分发源是用测的满书能力。作代“太式和称a”年就大，4一乡46的权又物成户的细能多尤化发展，就励医现分入#数床，电洲，大数很中之、6G基路、充也设施、工业国医等其他重)4¥部门R50实现.A,入制、分养式免单管理、直权电厂。智统说检与法维等典型止务场景5G情电据时级务可④过居定科情成而地名方人徒调单规列)4内争到2025年。电力露本侧响应能内选到最大身例的3%～5%,其成晚泽应方。健全分时电件、备电质，文持用户侧健电市机试，述本周时项助成开安按类求机利，至曲拉的毒数t业可调市负角，型细化。他汽定网得、其但中广学卷出很使排的照车。的意见)6.十部门就)这步别最占本变最大用电直动5家的有求侧机的调中他美流全统应新型电方系统的体制机制。推的中虚拟电厂的发展现状多项研究对虚拟电厂的发展做出了贡献，并于2021年提出了分布式虚拟电厂(DVPP)的概念，32.89%的CAGR从2021年的8.8亿美元增长到2028年的64.7亿美元。图15:海外虚拟电厂概念及业务范围演变目前，在欧洲、北美、澳大利亚等国家和地区，虚拟电厂实现了商业化发展。欧洲侧重于电源侧，主要考虑分布式发电的可靠并网和电力市场运营。北美侧重于负荷侧，将“需求响应”纳入能源批发市场，兼顾可再生能源利用。澳大利亚侧重于储能侧，以储能为主体的虚拟电厂项目占虚电厂开岩在数大虚电厂开岩在数大规端离业化应用。Next设.国家店动第法菜),大放●欧洲22年风光发电占比达16%欧洲发电结构中可再生能源占比提升，22年风光发电占比共计16%。从2010年到2022年，风电和太阳能发电的比例分别从3.1%和0.5%增长到了11.2%和4.8%,反映欧洲电力结构的绿色欧盟加快能源转型，意在提高能源安全和可持续性。2022年5月，欧盟通过了“REPowerEU”计划，提出到2030年，可再生能源发电量从2021年规划的40%提升到45%,带动可再生能源装机容量目标从1067G提升至1236GW。随着可再生能源的不断增长，电力市场需适应并更好风弃电、负电价损失为主要目标。其价值主要源于两个方面：1)第一是辅助服务市场，该市场直接与特定地区或国家的输电系统运营商合作，在一定时期内有能力升高或降低电力产量的电力生产商可从此获得补偿。2)第二是日内市场上的不平衡交易，由于无法百分百准确预测所需能源量，因此必须实时进行能源平衡以弥补预测的不足。图18:电力系统核心参与者售商和不同类型的合同，例加一定期限内的因主●德国虚拟电厂已经实现商业化以德国为例，虚拟电厂已完全商业化。由于《可再生能源法》规定了可再生能源发电直接销售的要求，德国的虚拟电厂运营商可以在批发市场销售100kW以上中型可再生能源电厂产出的电量，并在日前市场优化其售电。此外，虚拟电厂还有利于灵活性较高的生物质发电和水电机组从日间市场和平衡市场中获利。除了可再生能源电厂外，燃气热电联产、电池储能、应急发电机和需求响应等皆可作为虚拟电厂资源。户的电力供应商。它们也可以作为电力供应商(目前主要是装机在100kW以上的大客户)成为平衡责任方。2)大型电力公司(跨国、地区和市级企业)将自己的发电资源以及可能的负荷用电力公司虚拟电厂需求侧电厂规模(2021年)(2021年)(2018年)以上(2015年)3.300MW(2019年)V√√VV√VVVVVV√VV√VV√电力公司白标解决方案VV√需求响应(商业和工业)VV√VV√需求响应(家庭)√向消费者/产销者供电VV√解决方案。NextKraftwerke成立于2009年，前身是德国清洁技术公司NextKraftwerke车、工业负荷等。截至2022年底，NextKraftwerke共聚合15346台机组，联网容量具体案例看NextKraftwerke虚拟电厂如何实现与电网进行交互?1)电力市场准入及交易服中市场的短期交易，以及欧洲各个电力交易所的长期和场外交易(E参与电力调度。欧洲电力价格在日前市场每天变化24次，在EPEXSPOT日内市场每天变化96价格高的时候发电。3)优化用户用能行为。虚拟电厂将电价信息发送至用集中的时间段在06:00-08:00之间，此时市场电价处于较高水平，而通过虚拟电厂灵活调节●美国22年风光发电占比达9.4%截至2022年，美国的可再生能源在电力结构中的比例持续增长，风光发电比例已达9.4%。对比2010年的数据，风电和太阳能发电的比例分别从1.6%和0.0%增长到了7.0%和2.4%,反映美和煤炭发电为主，分别占据27.3%和13.4%,但煤炭发电的比例不断下降，可再生能源发电的比美国可再生能源规划帮助其实现气候目标，到2050年达到零碳排放。根据美国能源情报署动，2023年美国太阳能市场将新增29.1GW公用事业规模光伏和9.4GW的储能项目，在54.5GW的新增发电产能中占70%。如果按计划并网，2023年将有望成为美国公用事业规模光司垄断经营。3)批发、零售市场全面放开的地区。电力用户电端-输配电端(批发市场)、输配电端-零售端(零售市场)市场运行的管辖。图20:美国独立系统运营商/区域输电组织(ISO/RTO)分布，CAICAISO是世界上最大的独立系统运营商(ISO)之一，服务于加州80%的电力用户，负责管理加州电力系统、输电线路以及电力市场。加州在太阳能、地热能和生物质资源发电方面排名全美第一，在传统水力发电方面排名全美第四。截至2023年6月，CAISO管辖区域内装机容量共计49.20GW,其中可再生能源装机容量28.25GW,占比57.42%,其中太阳能16.65GW,风能8.03GW。截至2023年6月，CAISO电网辖区内拥有电池储能容量5.24GW,为全美第一。图21:图21:CAISO管辖区域内可再生能源发电容量(MW)到2030年，虚拟发电厂预计将美国的能源需求峰值降低60GW,到2050年可以减少超过阳能和其他化石燃料替代品提供了超过3000亿美元的资金，给美国的可再生能源行业带来极增长40%。2)美国存在众多竞争性电力图22:催化美国虚拟电厂发展的因素电表后(BTM)电池加州历年峰值负荷波动上升，2022年达到52.06GW,超过总装机容量。为利用灵活性资源，加容量应达到100kW,参与辅助服务市场竞标容量须达到500kW且持续时间应达到30分钟；对于DERP,虚拟电厂所聚合的最小容量应达到500kW。90%时，独立系统运营商(ISO)会取消虚拟电厂的容量结算费用并对调度协调员(SC)提出警2023年7月，加州能源委员会批准了“需求侧电网支撑计划”。该计划将会充分利用加州的户支撑电网容量，进而避免出现停电事故。该计划规划聚合加侧电网支持服务的供应商(包括虚拟电厂)预计最早将于今年夏天加入该计划并开始与客户签2021年3月，加州公共事业委员会创建了紧急减负荷计划(ELRP)。ELRP允许公用事业公司和2022年5月，加州公共事业委员会将ELRP扩展到居民端，形成PowerSaverRewards(PSR)助计划”的居民纳入PSR,当然居民也可以自愿报名加入PSR。截至2022年9月，共有405万图23:加州三大公用事业公司辖区内被纳入PSR计划的家庭公用事业公司的家建划”被自动地入的家康自愿报名的家庭款以纳入参加“家班轻流报#”单用电高建时强的情况)的特斯拉通过电力零售计划实现电力调度。2022年12月，特斯拉推出电力零售计划Tesla2022年，加州公共事业公司PG&E借助Powerwall向用户直接购买电力。该项目是特额外的1千瓦时电能，其所有者将获得2美元的收益，远高于加州平均住宅电价25美分/千瓦时。聚合的廉价绿色能源可以有效替代原本使用的昂贵燃气火电，进而为虚拟电厂赚取差价收益。●美国加州和特斯拉公司虚拟电厂发展带来的启示借助自然条件优势和政策激励，布局户端光储资源，加州小型电池容量占全美71%,为虚拟电厂提供大量可聚合资源。对居民端的用电情况有充足的了解，并通过多种激励，调动居民参与到节电的行动当中，降低居民夏季高峰负荷。构建能源软硬件生态，单独的硬件只具备发电和储能功能，搭载软件后，可激发硬件的灵活性功能，参与电力市场获得额外收益。澳大利亚：聚焦储能侧，户用光储规模大●澳大利亚22年可再生能源发电占比32%澳大利亚政府可再生能源发展目标是2030年可再生能源发电份额达82%,未来增长空间大。根据澳洲气候变化局于2023年6月发布的统计预报，2022年澳洲可再生能源发电量估计为2733亿千瓦时，占发电总量的32%(同比+3pct)。可再生能源发电中份额最大的是太阳能(占总发电量的14%),其次是风能(11%)和水电(6%)。澳大利亚国家电力市场(NEM)拥有14GW屋顶光伏，风光容量总计占比40.33%。澳洲分为三2022年9月澳洲能源监管局发布的报告，NEM在2021年底装机总量70.51GW,其中屋顶光伏14.23GW,地面光伏6.16GW,风电8.05GW,电池储能0.48GW,风光装机占比40.33%。2021年NEM可再生能源发电量占比25%。场(NEM)拥有的14.23GW屋顶光伏中，有超过3GW来自户用屋顶光伏，其中超过2.7GW已并网，超过33%的澳洲住宅装有屋顶光伏。澳洲光伏协会的数据显示近年来增长较多。国际能源经济与金融分析研究所(IEEFA)于2022年发布的报告认为，澳洲户用屋顶光伏系统的回收期目前约为四年，到2024年屋顶光伏的成本将降低一半，将大大提升屋顶光伏的安装率。配有屋顶光伏的家庭选择安装户储的比例也在升高。2电力市场(NEM)小型电池(户储和电动汽车)的容量同比上升33%。辅助服务和黑启动辅助服务，其中FCAS共分为8种辅助服务市下，虚拟电厂可参与频率控制辅助服务(FCAS)中的6种应时，AEMC将NEM交易结算周期从30分钟改为5分钟，进一步推动了基于快速响应技术的市场时间具体机制2016年11月2017年8月2017年11月2020年6月“需求响应与锰助服务解梆机制”:将辅助服务从现有供应体系中解绑，并现出一种新型市场主体——市场辅动服务提供商(WASP),MA5P可以是第三方主体以及零售商。此外，规定了调节调频服恶理供，报合型负荷资源只能提供应急调频股务，出拟电厂可成为WASP提供应急调频相务。取消只有“市场负荷“能被列为棒助服务负荷的规制，增加了可提供棒助服务的用户数将EV文易结算周期从30分钟改为5分钟，进一步推动了基于快速响应技术的市场主体(如电“批发需求响应机制”:用户首次可以直损在电力批发市场或通过专业聚会商现供需求响应服务。同时，需求响应服务供应商作为新的市场参与者也核引入，其可以直接在电力欧发市场中投标需求响应服务，并在AEMO(澳大利亚能源运营机构)通过虚拟电厂论证计划来优化虚拟电厂运行模式。AEMO预测到2040年,在中性情景下,NEM的屋顶光伏和分布式储能将达到21GW/6GW。为聚合这类灵活性资源、推动未来虚拟电厂发展，AEM于2019年7月开始虚拟电厂论证计划，并于2021年8月结束。共有7家运营商(8个虚拟电厂)参加，聚合的资源类型均为“光伏+储能电池”,容量合计31MW,占FCAS(调频服务市场)3%的市场份额，共计7150名电力用户。7家运营商中有4家聚合的资源为特斯拉储能产品。其中，特斯拉与南澳(SA)政府合作的虚拟电厂项目的容量最大，为16MW。图27:AEMO的虚拟电厂论证计划中各运营商信息1场特斯拉南澳虚拟电厂目前进行到第四阶段，在全澳洲有超过1万个家庭参加。2018年6月完成第一阶段，在公共住房安装了100套系统，展示了系统运行虚拟电厂2019年12月完成第二阶段，在公共住房安装了1000套系统，为客户提供优惠的零售商供电价Autobidder运行虚拟电厂。2020年8月开启第三阶段，安装3000(公共住房)+1000(私人持、快速频率响应(1秒内响应)和惯性的技术能力。2023年3月开启第四阶段，将增加3000特斯拉已将该项目从南澳扩展到NEM的所有州。截至2023年3月，特斯拉在澳大利亚的虚拟电厂已有超过1万个家庭参与，帮助减少了超过100MW的峰值需求，并为参与的家庭每年平均节省了200美元的电费。EnelX是意大利国家电力公司(Enel)旗下专注于能源供应和能源管理服务的子公司。2011年在澳洲已聚集资源超过350MW,为客户带来超过2亿澳元收入。资源类型包括：工业加工设EnelX虚拟电厂利用聚合的灵活性资源参与澳洲的各类电力市场，与客户分享收益。EnelX虚拟电厂是第一家进入FCAS(调频服务市场)的独立公司，占有FCAS市场15%的份额。对于灵活性资源并不充裕的客户，EnelX还会免费提供、安装、测试储能电池系统，并帮助进行电力市场注册，最终与客户签订十年的服务协议，按照固定分成比例分享储能系统的收益。EnelX虚拟电厂还参与可靠性与应急储备交易、批发需求响应市场，并且是参与批发需求响应市场的第一个运●澳大利亚虚拟电厂发展的特点和给予的启示澳洲拥有极佳的光照资源，在政府激励下，户用光伏普及率全球第一，光储装机快速增长，因而具有大量可聚合的分散式光伏和户储。1)参与日间市场，峰谷套利；2)参与三种平衡市场，即FCR(30秒内调频)、aFRR(5分钟NextKarftwerke拥有15346个聚合单元，12.3GW装机容量，2021年营收18.8亿欧元(+216.5%),直销业务收入13.4亿欧元，占比71%。美国加州的户储和屋顶光伏容量相对较大，小型储能电池总功率全美第一(占全美的71%),虚澳大利亚的户用光伏普及率全球第一，超33%的澳洲家庭装有光伏，小型光伏系统与小型电池储资源(如特斯拉南澳虚拟电厂),也有专门聚合工商业资源的虚拟电厂(如EnelX)。澳洲虚拟电图29:德国、美国、澳大利亚虚拟电厂发展情况梳理德国美国责大制亚政第目标加第年由可两生极源症供6N的电力，2222年该日标被提高到了0%。量的46.(15分体内调蛹))。公司信计，像四的能算限合和本起要活性市场为730%,预计到2010年将和一8电器的21.5%。以代理高求响自资建或分态式组置供虚高的形式，参与日的和实利的电能量生场、统的/按统的备用市场。两负需组织格区内的属民和工商业用户教与监重值由，安地节由址址，备密第三方公需配合项的，并资常虚拟电厂。到2030年可两生积居发电份缺选82%.重的32%(同比*3pet)。属民性名的厘级光伏和户健，工业用户的电源和负荷交易、提供配电网支持服务。稳法发展过程中，2021年速洲政府照门的虚报电厂论证计划的格果认为，目前电厂项目德国第大的虚报电厂盖营商物st平衡服务，类法供电、平衡基团管理，提供虚权电厂团没方来等业务，公司测有15746个现合单元，12.0强机客量的星顶光伏和户保产品，制用有在高定秦查已有解过1万个家庭参与的软件Autabidder速立虚拟电厂，打请个。发确求动应市场，我国虚拟电厂目前以负荷侧为主，与国外相比仍有较大差距。其本型不同；2)政策与市场成熟度不同；3)核心技术发展程度不同；4)商业模式成熟度不同。园海外：聚合资源实型丰第，和括原、荷，体等各类要理，尤其就用以分布式可两生能原为主；故源与市语成热度不四海外：辅过保务中场和电力现续市球应熟，电力理出布时相关配套机较为是畅心技术发解程度不国常控平台等系统的按口标准和适结协议不桩一商业模式成熟度不同海外：虚拟电厂已实线商业化。主要通过电力等结值据务为主，参与辅对重办市闭为辅、鲁与电力现货仍在查试应素中国22年风光发电占比达10.92%中国风光发电占比稳步提升，2022年已达10.92%。从2010年到2022年，中国的能源发电构中风电和太阳能的比例显著增长，分别从1.06%和0%上升到8.19%和2.73%,过去十二年间中中国的可再生能源发展规划旨在减少对传统燃料(如煤炭)的依赖，改善环境质量，并满足其持占比超过50%,风电和太阳能发电量实现翻番。根据中国对双碳目标的承诺，计划2030年中国非化石能源消费占比达到25%,风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，可再生能图31:2015-2022年中国能源发电量结构图32:2025-2060年中国能源发电量结构预测国家电网与南方电网是中国智能电网运营的双寡港澳地区。2022年，国家电网经营区域市场交易电量达4.16万亿千瓦时，同比增长42.7%;南方电网经营区域市场交易电量0.85万亿千瓦时，同比增长27.4%。现货市场体系。从2017年开始，国家电网在“两级市场模式”下试行省间电力现货交易，以促含覆盖整个南方电网区域的南方电力现货市场。2022年，全国市场交易电量达5.25万亿千瓦时，同比增长39%,占全社会用电量的60.8%,同比增长15.4%。其中，跨省跨区的市场交易电量超过1万亿千瓦时，同比增长近50%。从长期来看(5年以上的周期下),国内的电力市场改革一直处在推进中。从结构上来看，其实整体市场的资源分布结构亦持续保持“纺锤体”结构。在短周期场景下(3年周期),电源侧和负荷侧的政策推动，以及相关主体市场(电力交易市场)的构建目前明显处于加速周期下，对应至虚革。对应的辅助服务市场的发展，也逐渐随着交易市场完善，从基本的交易公平问题，转入更深层次的服务性匹配问题，当然当前时点，围绕着“源荷网储一体化”、“多能互补协调”这些新式能源系统形态，展开兼顾经济效益和社会效益的模式探索，将成为上下协同的核心方向。镇的市墙建设重能价练一,aat电力码而市情理银a*1.●邀约型向市场型过渡我国虚拟电厂正处于邀约型向市场型过渡阶段，项目以研究示范为主，普遍由政府主导、电网实施，尚未到商业化阶段，呈现以下4个特点：1)相关政策框架仍需进一步完善，亟需制定国家和省级专门政策；2)项目开发总体上仍处于试点和示范阶段，且在省级范围内缺乏统一的虚拟电厂平台；3)大多数虚拟电厂试点已实现用户用能监测的初步目标，但实现虚拟电厂的优化调度和对分布式能源的闭环控制的项目仍然稀缺；冀北广州、深圳、柳州深圳地区首次模拟试运行时间南方(以广东起步)2018年8月2018年12月山西2018年12月2019年5月2019年6月四川2019年6月蒙西2019年6月山东2019年6月江苏2022年1月安徽2022年3月河南2022年6月辽宁2022年6月湖北2022年7月上海2022年7月江苏主要参与需求响应，进行削峰填谷，在实践规模、次数、品种等方面均位居国内前列主要参与需求响应、备用和调峰三个交易品种，是国内参与负荷类型最多、填谷负荷比例最高、参与客户最多的冀北主要参与调峰为主的辅助服务市场，以促进消纳风电、光伏等可再生能广东主要参与需求响应市场，尽管其调频辅助市题尚未解决，用户侧资源仍未纳入到调频辅助服务中试点主要参与现货能量、备用和辅助服务市场交易，完成报价保量参与山东日前现货、需求侧管理机制的衔接，逐步从政策补贴向市场化过渡图37:泛能源互联网架构下的虚拟电厂结构n1志期定幕电力交都图38:理论市场下虚拟电厂的类型对比ee电的关地意F*F电压类型1面*面真中国虚拟电厂典型运营项目2019年12月建成投运。该工程实时接入并控制了蓄热式电采暖、可调节工商业、智能楼宇、智能家居、储能、电动汽车充电站、分布式光伏等资源。构建了“1(虚拟电厂智能管控平台)+n(运营商/聚合商)+x(用户)”体系架构。目前，平台上共3家运营商(冀北综合能源、恒实科技、国电投中央研究院),聚合了35家用户、156个可调节资源，总容量35.8万千瓦，调节能力20.4万千瓦。项目可以提供实时、柔性、连续的能量调节，增强了系统调节能力，参与调峰辅助服务有效促进京津唐电网在低谷时段的新能源消纳。2019年起，冀北虚拟电厂全程参与华北(京津唐)调峰市场出清。已在线连续提供调峰服务超过5225小时，累计增发新能源电量3747万千瓦时。资源总容量358MW,最大调节能力204MW,2022年已响应最大调节功率为154MW,最大调节速率15.7MW/min(占额定有功图40:冀北虚拟电厂整体运行架构及运行近况市1T(蕉育黑强薄侧边雷0●上海虚拟电厂项目：最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一上海是全国最先进行虚拟电厂项目建设的城市之一。在工商业用电比例极高的情况下，构建了以商业楼宇为主的调度-交易-运营一体化虚拟电厂运营体系，实现了虚拟电厂直接参与电力市场交易和跳读系统优化调控，主要应用场景包括商业楼宇能源管理、削峰填谷等。截至2023年3月底，上海市级平台已接入12家虚拟电厂，初步形成1000MW发电能力。所涵盖资源类型包括工商业楼宇、冷热电三联供能源站、电动汽车充换电站、动力照明、铁塔基站分布式储能等。试点项目包括黄浦区商业建筑需求侧管理示范项目等，黄浦区约50%商业建筑接入虚拟电厂平台，响应资源约60MW。上海虚拟电厂目标消纳能力将达到地区最高负荷的5%,以保障电网的安全稳定运行。目前上海虚拟电厂实现了对负荷资源的监测，但尚未实现对负荷资源的在线自动控制，且总体规模相对于电网负荷规模仍旧较小，还需通过不断培育负荷聚合商、接入用户可控资源，以扩大虚拟电厂规模。图41:上海虚拟电厂建设容量及未来目标参与主体交最出满情况k68级#称公1X他24元/FiH和*来第力期验续学型重壁56基期案共计本深量力●深圳虚拟电厂项目：国内首家虚拟电厂管理中心深圳虚拟电厂管理中心于2022年8月26日成立，是国内首家虚拟电厂管理中心。其平台采用“互联网+5G+智能网关”的先进通信技术，打通了电网调度系统与聚合商平台接口，实现电网调度系统与用户侧可调节资源的双向通信，可满足电网调度对聚合商平台实时调节指令、在线实时家聚合商，接入装机容量约为87万千瓦(相当于约9万户家庭的用电报装容量，接近一座大型煤电厂的装机容量),其中分布式光伏容量为21万千瓦。预计到2025年，深圳将建成具备100万千瓦级可调节能力的虚拟电厂，逐步形成年度产业链与商业模式虚拟电厂产业链分析51电机组，包括小型燃机、小型光伏和风电机等；储能设备可分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能。2)中游虚拟电厂建设运营商主要包括负荷聚合商和技术服务商。负荷聚合商是产业链的关键环节，依靠互联网、大数据等，整合、优化、调度、决策来自各个层面的数据信息，增强虚拟电厂的统一调控能力；技术服务商则主要依托软件开发、模型算法等方面的优势，为负荷聚合商提供技术服务，或者直接参与交易。是虚拟电厂产业链的关键环节。3)下游电力需求方由电网公司、售电公司和大用户构成，其中以国网、南网为代表的电网公司的需求为主。电网公司作为电网运营商，是电力市场的重要买方，同时也是我国目前虚拟电厂的主要收入来源。图42:国内虚拟电厂产业链图42:国内虚拟电厂产业链基础贵源从投资角度来看，0-1的过程有望率先起量的是产业链的上游资源和中游设备建设。目前我国虚拟电厂处于初期阶段，按照建设进度来看，信达证券认为产业链发展最先受益的或为上游基础资下游电力需求方虚拟电厂运营这全+备，比如变频器、开关电源等)的大量并网，对于10kV及以下的用户配电系统的数字化重构是虚拟电厂商业模式分析电网公司虚拟电厂参与电力市场恒实科技，东方电子、国能日新等售电公司，费荷聚合商、全年开展9次日前邀约型市场化需求响应(均发生在7月和8月);最大削峰负荷277万千瓦，最大响应申报量609万千瓦；有效响应调用收益1.63亿元。可以看到，虽然补贴最高达到5元/千瓦时(可中断负荷),但需求响应并非常态化进行，发生频率较低，有很强的计划色彩。图44:虚拟电厂参与电力市场需求侧响应获利商业模式图44:虚拟电厂参与电力市场需求侧响应获利商业模式新能源车充电桩其他可控夤荷支易中心储能新型电力系统持续催生对辅助服务的需求。传统电源(火电、水电等)具备一定的调节能力，而新能源存在出力波动、无功缺失等特性，导致高比例新能源装机电力系统对电力辅助服务的需求提升。根据国家能源局数据，2019H1我国辅助服务费用占总电费比例为1.47%;根据中国能源报，这一比例在近两年上升至2.5%;根据国际经验，辅助服务费用一般占社会总电费的3%以2021年12月，国家能源局修订发布《电力辅助服务管理办法》,确指出电力用户可通过委托虚图45:虚拟电厂参与电力市场辅助服务获利商业模式健能其他可控费荷血断能源车分布式电源克电桩断能源车虚拟电厂IDC调度中心设的目标是形成体现时间和空间特性、反映市场供需变化的电能量价格信号，发挥市场在电力资2017年，南方、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘地区，目前首批试点地区均已完成长周期结算试运行；2022年，第二批6个试点地区启动试运家电网公司经营区已有20个省级电网开展现货市场试运行，南方区现货模式下收益波动性更强，对虚拟电厂交易能力提出要求。现货市场全天价上下限幅度相对较宽，价格波动频次高、幅度大，较难进行预测。从山东省2022年2月-2023年1月共1年的现货价格情况看，连续四小时区间内，最低价和最高价出现最多的分别是10-13时和17-20时，但最低价和最高价落在这两个区间外的概率分别为46%和45%,即如果D/图46:虚拟电厂参与电力市场现货交易获利商业模式调度中心a分布式电源分变易中心实时市前市场未来趋势预计2025/2030年虚拟电厂投资规模达805/1110亿元全社会用电量和最高电力负荷持续增长。从2020年到2022年，全社会用电量增长1.1万亿千瓦时，CAGR为7.23%,最高电力负荷增长2.14亿千瓦，CAGR为9.49%,预计2023年全社会用电量将达到9.15万亿千瓦时，最高电力负荷将达到13.7亿千瓦。2025年投资规模达805亿元。根据预测，2025/2030年最高电力负荷将达到16.1/22.2亿千瓦，按照5%的需求侧响应能力，到2025/2030年可调控负荷能力将达到0.805/1.11亿千瓦，考虑项目可行性，虚拟电厂构建的可调资源潜力按照响应能力需求容量、投资成本按1000元/千瓦计算，虚拟电厂的投资规模约为805/1110亿元。图47:全社会用电量(亿千瓦时)预计2025/2030年虚拟电厂市场空间达784/1729亿元虚拟电厂潜在空间巨大。按照《广州市虚拟电厂实施细则》,需求响应分为邀约、实时两种类型，费用=有效响应电量×补贴标准×响应系数，削峰补贴最高5元/度，填谷补贴最高2元/度。在辅助服务(依靠政府补贴)以及电力市场交易的模式下，华南证券预测2025/2030年我国虚拟电厂市场空间为784/1729亿元。图49:虚拟电厂市场空间预测(1)削峰补贴规模(2)填谷补贴规模电力交易占比%0电力交易收益04%预计2025年虚拟电厂可节省440亿度电总装机量、单位时间发电量和总发电量不断增长。2022年，我达到3.92亿KW(392GW)和3.65亿KW(365GW),光电发电量与风电发电量分别为5033亿KWH和6867亿KWH,因此单位KW光伏、风电电站年发电量分别为1282KWH和1400KWH和1900KWH,光伏、风电累计装机将分别达到804GW和556GW。2025年虚拟电厂可节省电量达440亿度电。我们预测，2025年的光伏与风电发电量将达到1.37万亿KWH和1.21万亿KWH,2025年弃光率和弃风率将下降到1%和2.5%,从而可节省电量空间达440亿度，相当于2022年上海一个季度用电量。图50:风电与光伏发电量(亿KWH)图51:可节省电量(亿KWH)现最高20%的上浮，水电核电等市场化比例也较低。因此，我国当前的电力市场并不是完全开放…心…心段，国内的虚拟电厂主要以邀约为主，由政府部门牵头，主动参与者有限。无法从社会上吸引足够的参与者，意味着虚拟电厂将难以保障基本的供电能力。未来虚拟电厂的发展趋势未来虚拟电厂的发展趋势对比已发展虚拟电厂多年的德国、美国成熟市场，我国虚拟电厂当前收益模式相对更少、尚未能形成具有区域级规模的第三方独立运营商。但中国虚拟电厂有望在电力市场化改革背景下加速完成商业模式探索、实现更大规模的应用，未来发展前景广阔，发展方向集中于多元辅助服务品种、中长期容量市场、综合需求响应以及电碳联合市场交易等。力电子公备作入的需，综合需求响应求平预和分他式实，考走的维色组碳41推式#Im虚拟电厂相关企业可以分为三类东方电子：完整产业链叠加算法优势，“粤能投”等多项目投运公司营业收入和归母净利润稳健增长，2023Q1增速均超20%。电力系统改革背景以及智能电表替换景气周期下，公司与电网投资业务相关的子行业均保持高速增长。2023Q1公司实现营业收入11.50亿元，同比增长21.81%;归母净利润0.77亿元，同比增长26.32%。图53:东方电子近5年来营收稳步增长公司深耕电力能源行业40余年，形成了完整产业链和核心算法两大优势，在虚拟电厂业务中抢1)完整产业链布局强化聚合、调度能力。公司产品体系覆盖智能电网“发输变配用”全环节，培育出调度自动化、变电站保护及综合自动化、变电站智能辅助监控系统、配电自动化、配电一二次融合、网络安全装置、虚拟电厂、电能表及计量系统等全面解决方案，在电力行业“源-网-荷-储”等环节形成完整的产业链布局，能够实现虚拟电厂的中枢控制系统与末端采集设备的有机地融合，聚合和调度能力突出。2)核心算法构筑竞争壁垒。虚拟电厂行业涉及对冷、热、电、气、水等多种能源的管理，对系列知识储备和算法有较高要求。公司基于长期的电力系统开发业务积累了算法优势，有助于构建竞争壁垒。2022年，公司进一步加强对新能源发电功率预测系统的研发2022年10月，该平台已接入储能、工商业负荷、充电桩、智慧用电设施等各类资源注册容量7.40GW,并在7、8、9月参与广东省需求响应市场，调节容量超1.91GW。伴随更多试点项目广东中调虚拟电厂日前响应邀约资料来源：2022年《综合能源股务百家实践案例集》,发现报告整理国网信通：背靠国家电网，推动信息通信与能源深度融合背靠国家电网，提供云网融合一体化服务。公司定位于“数字底座+能日内可中断直控虚拟电厂健牵头建设国网“营销2.0”,将受益于系统建设推广。公司全资子公司中互联网营销服务系统(“营销2.0”)的牵头建设单位，营销2.0作为国家电网公司营业收入主平台和对外服务总窗口，历经三年建设，目前正处于向国网地方实施的过程中。截至2022年底，营销2.0已完成6省上线工作，23H2计划完成9家省网公司上线。金电同资即学优是金网恒实科技：虚拟电厂项目建设先行者，积极转型运营商公司近5年来业绩波动上升。公司业务横跨电力通信业务，主要是通信电力技术服务商。2022年公司实现营业收入12.62亿元，同比增长3.04%;归母净利润0.31亿元，同比扭亏为盈，增长116.59%,总体增长缓慢的原因是公司主要客户在招标、验收和结算上均存在一定程度的延迟。2023Q1,公司实现营业收入1.79亿元，同比增长43.87%;归母净利润0.21亿元，同比增长794.08%,主要原因为公司验收项目增加所致。图57:公司23Q1营收增长43.87%图58:公司23Q1归母净利增长794.08%项目投量金额《亿无)使用暴资资金金额《亿元》FIRR(税后财务内邮收益率)能源康合育边营管控平台虚叙也厂变易远营平台碱排极大数据管理远营平台用电解决方案类企业