虛擬電廠行業(yè)深度報(bào)告：乘“電改”東風(fēng)虛擬電廠迎發(fā)展機(jī)遇期

虛擬電廠行業(yè)深度報(bào)告：乘“電改”東風(fēng)，虛擬電廠迎發(fā)展機(jī)遇期1.什么是虛擬電廠？什么是虛擬電廠？根據(jù)IEC，虛擬電廠是聚合優(yōu)化“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”清潔發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動(dòng)商業(yè)模式。其重點(diǎn)對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能、可調(diào)負(fù)荷等未納入電網(wǎng)調(diào)度的各類資源進(jìn)行聚合和控制，服務(wù)電網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)盈利。虛擬電廠主要分為三類，我國(guó)目前主要以需求側(cè)資源型為主。虛擬電廠主要分為需求側(cè)資源型、供給側(cè)資源型和混合資源型三類，我國(guó)虛擬電廠起步較晚，試點(diǎn)項(xiàng)目主要以需求側(cè)資源型為主。虛擬電廠與實(shí)體電廠、微電網(wǎng)有何不同？虛擬電廠是一種非實(shí)體的智能控制技術(shù)，在電力系統(tǒng)的定位是參與及聚合優(yōu)化，只能運(yùn)行于并網(wǎng)模式：虛擬電廠通過(guò)聚合和優(yōu)化DER組合達(dá)到調(diào)節(jié)資源的目的，始終與公網(wǎng)相連，不能像微電網(wǎng)一樣以離網(wǎng)模式獨(dú)立存在。虛擬電廠的發(fā)展歷程海外VPP發(fā)展較早且相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)起步較晚。歐洲以聚合分布式電源為主，北美以聚合可控負(fù)荷為主，澳洲以聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能為主，日本以聚合用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源為主。國(guó)內(nèi)起步較晚，目前處于試點(diǎn)階段，江蘇、上海等地陸續(xù)開(kāi)展需求側(cè)管理，冀北、深圳、山西等地區(qū)VPP項(xiàng)目已投入電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行和電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。虛擬電廠的發(fā)展分為邀約型、交易型、自治型三個(gè)階段，我國(guó)正處于邀約型到交易型的轉(zhuǎn)型升級(jí)階段。邀約型VPP通過(guò)需求響應(yīng)來(lái)削減峰荷，交易型VPP通過(guò)現(xiàn)貨市場(chǎng)交易達(dá)到電力平衡，自治型VPP能實(shí)現(xiàn)能源改革，項(xiàng)目主體逐步從政府轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)營(yíng)商，市場(chǎng)主體活力提升。虛擬電廠功能與價(jià)值虛擬電廠具有四大層面六個(gè)切入點(diǎn)的價(jià)值：虛擬電廠在電力生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用，在電力系統(tǒng)層面對(duì)“源網(wǎng)荷”均有積極影響，在監(jiān)管側(cè)促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)降低成本，在運(yùn)營(yíng)商側(cè)引入新的商業(yè)模式，從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看創(chuàng)造綜合收益、提供增值服務(wù)。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)虛擬電廠的技術(shù)中資源評(píng)估是前提，調(diào)度控制是核心，信息通信是基礎(chǔ)，資源分配是關(guān)鍵。智能計(jì)量是直觀獲取用電數(shù)據(jù)的工具，其他技術(shù)包含市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)、優(yōu)化運(yùn)行和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。通過(guò)加快虛擬電廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控模式從“源隨荷動(dòng)”向“源荷互動(dòng)”轉(zhuǎn)變。虛擬電廠：商業(yè)模式因地區(qū)而異不同地區(qū)虛擬電廠的商業(yè)模式有所差別：歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)普遍采用基于社區(qū)（用戶）的商業(yè)模式，歐洲還有以發(fā)電、售電、第三方運(yùn)營(yíng)商和電網(wǎng)公司為主體進(jìn)行組合的多種商業(yè)模式，亞太地區(qū)則多采用交易或獨(dú)立運(yùn)營(yíng)模式，具體模式因國(guó)家政策和電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)而異。2.海外虛擬電廠和電力市場(chǎng)德國(guó)：虛擬電廠高度成熟，NextKraftwerke龍頭領(lǐng)航電力市場(chǎng)自由度高、競(jìng)爭(zhēng)開(kāi)放，存在平衡市場(chǎng)，利于VPP深度參與各大模塊。1）發(fā)電和批發(fā)市場(chǎng)方面，德國(guó)采取拍賣競(jìng)爭(zhēng)方式，電價(jià)由供求決定，自由度高，利于VPP平等競(jìng)爭(zhēng)，并發(fā)揮自身靈活性優(yōu)勢(shì)對(duì)市場(chǎng)做出反應(yīng)；2）輸電和配電市場(chǎng)方面，德國(guó)存在平衡市場(chǎng)機(jī)制，輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商實(shí)時(shí)購(gòu)買或銷售電力以保持平衡，VPP可利用自身靈活性從此運(yùn)營(yíng)套利。高度注重可再生能源，契合VPP屬性。1）零售市場(chǎng)上，德國(guó)消費(fèi)者可自由選擇供應(yīng)商，VPP的可再生屬性使其成為大量環(huán)保消費(fèi)者首選；2）德國(guó)施行可再生能源法（EEG），可再生能源型電力生產(chǎn)者具有優(yōu)先購(gòu)電定價(jià)權(quán)，并將獲得補(bǔ)貼，這既促進(jìn)了VPP生產(chǎn)的電力整合入電網(wǎng)，又大幅提升了VPP的盈利能力。商業(yè)模式高度成熟，“發(fā)電側(cè)+需求側(cè)”雙側(cè)多核驅(qū)動(dòng)收入增長(zhǎng)。虛擬電廠依靠聚合、優(yōu)化、參與能源市場(chǎng)、電網(wǎng)服務(wù)、靈活性服務(wù)、客戶服務(wù)六種主要商業(yè)模式獲取收入。NextKraftwerke在發(fā)電側(cè)擁有強(qiáng)聚合能力，聚合光電沼氣等多類電廠形成聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，以此優(yōu)化電力輸出，需求側(cè)則借德國(guó)自由市場(chǎng)之便利，在平衡能源市場(chǎng)與靈活性服務(wù)上大放異彩，發(fā)揮自身受青睞的可再生能源屬性，在客戶服務(wù)上提供定制方案。美國(guó)：深耕加州市場(chǎng)核心，特斯拉多點(diǎn)盈利碳交易市場(chǎng)成熟，峰值需求廣闊。1）美國(guó)具備完善的碳交易體系，多數(shù)州實(shí)施可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)，而VPP具有高可再生能源發(fā)電比例，在市場(chǎng)上具備顯著優(yōu)勢(shì)。2）美國(guó)國(guó)土面積廣闊，在夏冬季均有不同州會(huì)面臨供冷/供暖峰值需求，需要靈活調(diào)節(jié)，而VPP的強(qiáng)靈活性使其能夠完美契合市場(chǎng)。VPP市場(chǎng)一超三強(qiáng)格局，各有側(cè)重差異發(fā)展。特斯拉為美國(guó)VPP龍頭，深耕加州市場(chǎng)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)整合優(yōu)化家庭電池和工業(yè)發(fā)電兩類VPP。AutoGrid則注重平臺(tái)服務(wù)，不運(yùn)營(yíng)自有VPP，Stem利用AI優(yōu)化能源利用，sunrun注重住宅能源市場(chǎng)。特斯拉業(yè)務(wù)線廣闊多點(diǎn)盈利。特斯拉業(yè)務(wù)涵蓋平臺(tái)、人工智能優(yōu)化、小型綠色發(fā)電廠、家庭太陽(yáng)能四大VPP領(lǐng)域，業(yè)務(wù)涵蓋其他三強(qiáng)總和，在加州已有超5700戶家庭加入VPP，并已與政府簽訂供電協(xié)議，成熟的Autobidder平臺(tái)切合VPP靈活定價(jià)屬性，多點(diǎn)盈利下VPP業(yè)務(wù)已步入星辰大海。澳大利亞：聚焦家庭太陽(yáng)能，EnergyLocals與Tesla合作共贏高頻定價(jià)市場(chǎng)創(chuàng)設(shè)巨大套利空間。澳大利亞電力批發(fā)市場(chǎng)施行實(shí)時(shí)定價(jià)制，價(jià)格每5分鐘依據(jù)供求關(guān)系確定一次，VPP靈活定價(jià)能力完美匹配高頻市場(chǎng)，可以迅速響應(yīng)市場(chǎng)變化，達(dá)成日內(nèi)交易套利政府設(shè)立定額可再生能源交付義務(wù)，輔助市場(chǎng)收益顯著。澳大利亞政府規(guī)定零售商等實(shí)體每年必須交付一定數(shù)量的可再生能源證書(shū)（RECs），而VPP所整合的大量中小綠色電廠是RECs的生產(chǎn)者，VPP通過(guò)在輔助市場(chǎng)銷售大量RECs獲取可觀收入。專注整合住宅太陽(yáng)能，聚焦電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)。與美國(guó)、德國(guó)不同，澳大利亞的幾大VPP廠商多關(guān)注住宅太陽(yáng)能與電池業(yè)務(wù)，從家庭中整合綠色能源構(gòu)建VPP，而多家庭整合的基礎(chǔ)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)。老牌企業(yè)進(jìn)軍VPP，核心南澳大利亞市場(chǎng)。EnergyAustralia,OriginEnergy,Tesla等均為老牌能源強(qiáng)企進(jìn)軍VPP市場(chǎng)。由于地理因素，澳大利亞人口大多分布于南澳大利亞地區(qū)，導(dǎo)致住宅太陽(yáng)能市場(chǎng)也聚焦于此，南澳市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，EnergyLocals通過(guò)與特斯拉合作市占率超50%一騎絕塵。英國(guó)：差額合約下多類企業(yè)協(xié)同布局，VPP正處高速增長(zhǎng)期去中心化自由市場(chǎng)鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)。英國(guó)市場(chǎng)允許廠商自由進(jìn)入，整體呈現(xiàn)去中心化特質(zhì)，價(jià)格由供求關(guān)系決定，使VPP可以積極介入生產(chǎn)側(cè)市場(chǎng)，利用靈活性低買高賣競(jìng)爭(zhēng)獲利。差額合約機(jī)制保證穩(wěn)定收益，VPP現(xiàn)金流平穩(wěn)前景大好。低碳能源生產(chǎn)商與英國(guó)政府可簽訂差額合約，合約設(shè)定了一個(gè)保證價(jià)格，當(dāng)市價(jià)低于保證價(jià)格時(shí)，政府會(huì)給予廠商補(bǔ)貼；市價(jià)高于保證價(jià)格時(shí)廠商給予政府一定的利潤(rùn)償還。差額合約機(jī)制使VPP擁有較為穩(wěn)定的現(xiàn)金流和穩(wěn)健的財(cái)務(wù)狀況，保證未來(lái)投資發(fā)展與業(yè)務(wù)擴(kuò)大。電池儲(chǔ)能增長(zhǎng)迅速，電動(dòng)車攜屋頂太陽(yáng)能合力推動(dòng)VPP發(fā)展。英國(guó)VPP市場(chǎng)始于2009年，超過(guò)50%的VPP容量來(lái)自電池儲(chǔ)能，近五年受以特斯拉為代表的科技廠商在電池儲(chǔ)能技術(shù)的突破，以及屋頂太陽(yáng)能、家庭/電網(wǎng)電池、電動(dòng)車等分布式能源資產(chǎn)滲透率的提高推動(dòng)，市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛。預(yù)計(jì)2025年市場(chǎng)總產(chǎn)能將增長(zhǎng)到20GW。多類公司齊力布局，市場(chǎng)分散度較高。英國(guó)VPP市場(chǎng)主要參與者以Centrica為代表的大型公用事業(yè)公司、以Limejump為代表的獨(dú)立聚合商，以及以Flexitricity為代表的科技公司。但由于市場(chǎng)尚處于高速增長(zhǎng)期，22年市占最高的Centrica也只有25%左右市占率，整體分散度較高。3.我國(guó)的實(shí)踐和存在的問(wèn)題負(fù)荷側(cè)由“消費(fèi)者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爱a(chǎn)銷者”“剛性消費(fèi)者”轉(zhuǎn)向“柔性產(chǎn)銷者”，光儲(chǔ)充協(xié)同加快虛擬電廠建設(shè)腳步。18-22年中國(guó)公共充電樁年新增量由7.5萬(wàn)座增加至65.1萬(wàn)座，CAGR達(dá)72%。新增分布式光伏裝機(jī)由20.96GW增加至51.11GW，CAGR為25%。21Q1以來(lái)季度棄光率維持在2%左右。新能源廣泛接入加速虛擬電廠發(fā)展，消納需求進(jìn)一步推動(dòng)項(xiàng)目落地。新能源建設(shè)推動(dòng)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)能源結(jié)構(gòu)快速升級(jí)，新型電力系統(tǒng)建設(shè)全面啟動(dòng)：2010-2022年能源結(jié)構(gòu)從“火電74%+太陽(yáng)能0%”轉(zhuǎn)為“火電52%+太陽(yáng)能16%”，新能源的接入增加了電網(wǎng)的波動(dòng)性，系統(tǒng)升級(jí)迫在眉睫。6月2日國(guó)家能源局發(fā)布《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》，電力系統(tǒng)全面加速發(fā)展。我國(guó)“電改”已初具成效自2015年第三輪“電改”以來(lái)，我國(guó)電力市場(chǎng)化探索步入第9個(gè)年頭，以2~3年為一個(gè)階段，不斷試錯(cuò)、糾錯(cuò)、創(chuàng)新和完善，逐步打開(kāi)市場(chǎng)化交易局面，到現(xiàn)在已初步形成規(guī)模龐大、運(yùn)行平穩(wěn)的市場(chǎng)體系。全國(guó)市場(chǎng)交易電量占比持續(xù)增加市場(chǎng)交易電量占比持續(xù)提升。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，19-22年市場(chǎng)交易電量占比持續(xù)提升，22年市場(chǎng)交易電量高達(dá)52543億千瓦時(shí)，同比+39%，占比達(dá)到60.8%，23H1市場(chǎng)交易電量同比+7%，占比約為61.5%。市場(chǎng)交易以中長(zhǎng)期交易為主，現(xiàn)貨直接交易為輔。19年以來(lái)，中長(zhǎng)期電力直接交易量持續(xù)增加，22年達(dá)到41408億千瓦時(shí)，CAGR約24%。從交易類型來(lái)看，市場(chǎng)交易電量是以中長(zhǎng)期交易為主，23H1約占市場(chǎng)化交易電量80%。VPP參與電力市場(chǎng)：樁/車市場(chǎng)應(yīng)用舉例VPP應(yīng)用場(chǎng)景靈活，樁/車市場(chǎng)虛擬電廠、電網(wǎng)企業(yè)和用戶均獲益。根據(jù)《新型電力系統(tǒng)環(huán)境下的虛擬電廠輔助調(diào)峰市場(chǎng)機(jī)制及其商業(yè)模式設(shè)計(jì)》，大部分電車用戶充電時(shí)間與居民用電高負(fù)荷期有85%的重合率，倘若維持現(xiàn)有方式就需要擴(kuò)容改造供電網(wǎng)絡(luò)，單就北京改造投資額將高達(dá)64億元，虛擬電廠有望成為破解難題的重要思路。4.市場(chǎng)空間測(cè)算中游參與者眾多，下游尚無(wú)明確主體虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈可分為三大部分：上游能源包括可控負(fù)荷&分布式能源&儲(chǔ)能，中游為軟件供應(yīng)商&硬件供應(yīng)商&解決方案供應(yīng)商，下游含發(fā)電集團(tuán)&電網(wǎng)公司&售電公司&大用戶。整合、優(yōu)化、調(diào)度、決策來(lái)自各層面的數(shù)據(jù)信息，是虛擬電廠產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。市場(chǎng)空間測(cè)算：中游設(shè)備端從設(shè)備和系統(tǒng)投資角度，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商需要投資包括通訊網(wǎng)關(guān)、規(guī)約轉(zhuǎn)換、計(jì)量終端和虛擬電廠運(yùn)營(yíng)平臺(tái)系統(tǒng)等硬件和軟件設(shè)備。我們假設(shè)：22年全系統(tǒng)投資成本約為1000元/kWh，23-25年隨著技術(shù)成熟和降本，成本年降5%測(cè)算價(jià)格；22年全國(guó)最大用電負(fù)荷為12.9億千瓦，根據(jù)中電聯(lián)《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2022》預(yù)測(cè)到25年我國(guó)最大負(fù)荷約為16.3億千瓦；需求側(cè)響應(yīng)能力從22年的3%發(fā)展到25年5%，并且全都由虛擬電廠完成響應(yīng)。經(jīng)過(guò)測(cè)算，我們預(yù)計(jì)到25年虛擬電廠中游設(shè)備端市場(chǎng)空間約為699億元。5.重點(diǎn)公司分析安科瑞：微電網(wǎng)解決方案領(lǐng)先企業(yè)微電網(wǎng)解決方案領(lǐng)先企業(yè)，虛擬電廠的重要組成部分。公司是用戶側(cè)微電網(wǎng)系統(tǒng)能效管理系統(tǒng)的硬件+軟件的系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商（終端表計(jì)、電量傳感器等硬件+各能源管理軟件），形成了“云-邊-端“完整的產(chǎn)品生態(tài)體系。微電網(wǎng)打破對(duì)用戶內(nèi)部負(fù)荷、光、儲(chǔ)、充的信息孤島，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，為后續(xù)虛擬電廠或者負(fù)荷聚合商的聚合提供信息接口和控制通道。國(guó)能日新：發(fā)電預(yù)測(cè)龍頭，虛擬電廠打開(kāi)新的成長(zhǎng)空間新能源發(fā)電預(yù)測(cè)龍頭，虛擬電廠打開(kāi)新的成長(zhǎng)空間。公司主要面向新能源電站、發(fā)電集團(tuán)和電網(wǎng)公司等新能源電力市場(chǎng)主體提供產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)，以新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)產(chǎn)品為核心，22年?duì)I收占比72%，同時(shí)圍繞“電改”主線推動(dòng)電力交易輔助決策平臺(tái)、儲(chǔ)能EMS系統(tǒng)以及虛擬電廠運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)，積極打開(kāi)新的成長(zhǎng)空間。利用自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，探索虛擬電廠運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)。22年6月公司設(shè)立控股子公司“國(guó)能日新智慧能源（江蘇）有限公司”探索虛擬電廠運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)，7月發(fā)布定增預(yù)案，擬融資8.6億投資微電網(wǎng)及虛擬電廠綜合能源管理平臺(tái)等業(yè)務(wù)，為后續(xù)開(kāi)拓新市場(chǎng)打下基礎(chǔ)。國(guó)電南瑞：電網(wǎng)信息化龍頭，虛擬電廠有望成為新的業(yè)績(jī)?cè)隽抗臼悄茉椿ヂ?lián)網(wǎng)整體解決方案提供商，是電網(wǎng)信息化龍頭企業(yè)。公司是國(guó)網(wǎng)旗下以能源電力智能化為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)整體解決方案提供商，為電網(wǎng)、發(fā)電及用戶提供能源整體解決方案。22年電網(wǎng)自動(dòng)化及工業(yè)控制（電力市場(chǎng)和虛擬電廠業(yè)務(wù)歸屬這個(gè)板塊）實(shí)現(xiàn)營(yíng)收255.59億元，占總營(yíng)收55%，是公司的支柱業(yè)務(wù)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)貨交易系統(tǒng)的主要供應(yīng)商，虛擬電廠建設(shè)引領(lǐng)者。公司22年落地15個(gè)省市電力現(xiàn)貨市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)首個(gè)省級(jí)虛擬電廠運(yùn)營(yíng)管控系統(tǒng)，在上海、福建、江蘇等地成功落地多個(gè)樣板工程，是虛擬電廠建設(shè)的技術(shù)引領(lǐng)者。未來(lái)有望為公司帶來(lái)新的業(yè)績(jī)?cè)隽俊|方電子：電網(wǎng)調(diào)度老兵，虛擬電廠建設(shè)先行者電網(wǎng)調(diào)度老兵，參與南網(wǎng)首個(gè)區(qū)域級(jí)虛擬電廠建設(shè)。公司起家于電力系統(tǒng)自動(dòng)化，發(fā)展至今已形成覆蓋電力全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品和服務(wù)體系，產(chǎn)品與服務(wù)覆蓋“發(fā)、輸、變、配、用”各個(gè)環(huán)節(jié)。公司憑借在自動(dòng)化、信息化和數(shù)字化領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)，打造“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能終端、綜合能源管理、源網(wǎng)荷儲(chǔ)智慧管控、云化智能運(yùn)維、虛擬電廠和碳資產(chǎn)管理”等核心技術(shù)和綠色低碳產(chǎn)業(yè)鏈。虛擬電廠先行者，多個(gè)項(xiàng)目落地實(shí)施。公司完成南方電網(wǎng)虛擬電廠建設(shè)和上線市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)；參與國(guó)網(wǎng)湖北綜能虛擬電廠建設(shè)和浙江寧波新型電力系統(tǒng)和勝利油田源網(wǎng)荷儲(chǔ)智慧管控等項(xiàng)目。國(guó)網(wǎng)信通：“云網(wǎng)融合”服務(wù)提供商，虛擬電廠多地順利試點(diǎn)“云網(wǎng)融合”產(chǎn)業(yè)服務(wù)提供商，數(shù)字化應(yīng)用成熟。公司是國(guó)網(wǎng)旗下領(lǐng)先的云網(wǎng)融合技術(shù)產(chǎn)品提供商，以“數(shù)字底座+能源應(yīng)用”為核心定