報(bào)告摘要
■虛擬電廠發(fā)展到什么階段？海外對(duì)虛擬電廠概念的研究日臻完善，全球呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)。目前我國(guó)虛擬電廠以負(fù)荷側(cè)為主，與國(guó)外相比仍有較大差距。其本質(zhì)原因在于：1）聚合資源類(lèi)型不同；2）政策與市場(chǎng)成熟度不同；3）核心技術(shù)發(fā)展程度不同；4）商業(yè)模式成熟度不同。
■歐洲：以聚合發(fā)電側(cè)資源為主。由于歐洲發(fā)電資源較為分散，虛擬電廠起步于電力供給側(cè)，聚合分布式發(fā)電資源，從而幫助可再生能源穩(wěn)定并網(wǎng)，并協(xié)調(diào)發(fā)電功率，以降低棄風(fēng)棄電、負(fù)電價(jià)損失為主要目標(biāo)。
■美國(guó)：聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)。美國(guó)的虛擬電廠以聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)為主，其原因主要有兩點(diǎn)：1）美國(guó)擁有眾多直接連接到用電側(cè)的分布式太陽(yáng)能資源。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，到2022年為止，美國(guó)家庭用光伏裝機(jī)容量已達(dá)28.8GW，同比增長(zhǎng)25.71%。2）美國(guó)存在眾多競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)。公共事業(yè)企業(yè)對(duì)發(fā)電-輸配電環(huán)節(jié)的壟斷被ISO打破后，電力批發(fā)與零售市場(chǎng)相較于歐洲更為活躍，與C端用戶(hù)聯(lián)系緊密。
■中國(guó)：邀約制下的需求側(cè)響應(yīng)。我國(guó)虛擬電廠正處于邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡階段。項(xiàng)目以研究示范為主，普遍由政府主導(dǎo)、電網(wǎng)實(shí)施，尚未到商業(yè)化階段。呈現(xiàn)以下4個(gè)特點(diǎn)：1）相關(guān)政策框架仍需進(jìn)一步完善；2）項(xiàng)目開(kāi)發(fā)總體上仍處于試點(diǎn)和示范階段，且在省級(jí)范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺(tái)；3）大多數(shù)虛擬電廠試點(diǎn)已實(shí)現(xiàn)用戶(hù)用能監(jiān)測(cè)的初步目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度和對(duì)分布式能源的閉環(huán)控制的項(xiàng)目仍然稀缺；4）商業(yè)盈利模式尚未明晰，仍在探索階段，目前主要通過(guò)價(jià)格補(bǔ)償和政策引導(dǎo)來(lái)參與市場(chǎng)。
■投資建議：短期來(lái)看，虛擬電廠能夠解決迎峰度夏引發(fā)的保供電需求，長(zhǎng)期來(lái)看，受益中國(guó)電力市場(chǎng)改革的穩(wěn)步推進(jìn)，建議關(guān)注兩條主線：
主線一：分布式能源實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)就地消納，建議關(guān)注：虛擬電廠【安科瑞】【東方電子】【恒實(shí)科技】【國(guó)網(wǎng)信通】；EPCO模式服務(wù)商【蘇文電能】【澤宇智能】；分布式能源運(yùn)營(yíng)商【芯能科技】【南網(wǎng)能源】；新能源微電網(wǎng)【金智科技】；功率及負(fù)荷預(yù)測(cè)【國(guó)能日新】。
主線二：配網(wǎng)智能化提升消納效率，建議關(guān)注：一、二次設(shè)備端【國(guó)電南瑞】【四方股份】【思源電氣】、智能終端【威勝信息】【鉅泉科技】；智能電表【炬華科技】【海興電力】【林洋能源】等。
■風(fēng)險(xiǎn)提示：電網(wǎng)投資不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)；原材料供貨緊張及價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。
1 虛擬電廠發(fā)展到什么階段？
1.1 虛擬電場(chǎng)發(fā)展：1997年提出，目前全球呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢(shì)
海外對(duì)虛擬電廠概念的研究日臻完善，全球呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì)。1997年， Shimon Awerbuch博士使用了"虛擬公共事業(yè)"（virtual utility）的術(shù)語(yǔ)引入了虛擬電廠的概念。此后，多項(xiàng)研究對(duì)虛擬電廠的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，并于2021年提出了分布式虛擬電廠（DVPP）的概念，使其通過(guò)集成靈活調(diào)控、內(nèi)部平衡波動(dòng)以及在批發(fā)市場(chǎng)出售總發(fā)電量，助力可再生能源發(fā)電機(jī)融入電網(wǎng)。
全球虛擬電廠市場(chǎng)潛力可期。根據(jù)Fortune business insights預(yù)測(cè)，全球虛擬電廠市場(chǎng)將以32.89%的CAGR從2021年的8.8億美元增長(zhǎng)到2028年的64.7億美元。
1.2 虛擬電廠盈利模式多樣
分類(lèi)：根據(jù)聚合優(yōu)化資源類(lèi)型不同，可分為負(fù)荷型、電源型、儲(chǔ)能型和混合型四種類(lèi)型。1）負(fù)荷型：指虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商聚合其綁定的具備負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的市場(chǎng)化電力用戶(hù)（包括電動(dòng)汽車(chē)、可調(diào)節(jié)負(fù)荷、可中斷負(fù)荷等），作為一個(gè)整體（呈現(xiàn)為負(fù)荷狀態(tài)）組建成虛擬電廠，對(duì)外提供負(fù)荷側(cè)靈活響應(yīng)調(diào)節(jié)服務(wù)。2）電源型：在能源發(fā)電側(cè)建立，可以進(jìn)行能量出售與輔助服務(wù)。3）儲(chǔ)能型：能量出售與輔助服務(wù)均可進(jìn)行。4）混合型：兼具負(fù)荷型、電源型與儲(chǔ)能型虛擬電廠特點(diǎn)。
盈利模式：1）可再生能源發(fā)電的預(yù)測(cè)與監(jiān)控：增強(qiáng)對(duì)電力投資組合的預(yù)測(cè)與控制，幫助公用事業(yè)公司節(jié)省投資組合與實(shí)際需求差異導(dǎo)致的平衡成本。2）電網(wǎng)彈性聚合：通過(guò)容量招標(biāo)及輔助服務(wù)盈利。3）需求響應(yīng)聚合：通過(guò)輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)標(biāo)收入、降低電力采購(gòu)成本盈利。4）戶(hù)用虛擬電廠：聚合商通過(guò)為用戶(hù)提供輔助服務(wù)盈利，公用事業(yè)公司通過(guò)減少電網(wǎng)升級(jí)費(fèi)用來(lái)增加收入。
1.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)比：存在差異，國(guó)內(nèi)處于探索階段
我國(guó)虛擬電廠目前以負(fù)荷側(cè)為主，與國(guó)外相比仍有較大差距。其本質(zhì)原因在于：1）聚合資源類(lèi)型不同；2）政策與市場(chǎng)成熟度不同；3）核心技術(shù)發(fā)展程度不同；4）商業(yè)模式成熟度不同。
2 歐洲：以聚合發(fā)電側(cè)資源為主
2.1 歐洲22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)16%
歐洲發(fā)電結(jié)構(gòu)中可再生能源占比提升，22年風(fēng)光發(fā)電占比共計(jì)16%。從2010年到2022年，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的比例分別從3.1%和0.5%增長(zhǎng)到了11.2%和4.8%，反映歐洲電力結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型以及減少碳排放的堅(jiān)定決心。盡管歐洲各國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)能源，如天然氣和煤炭的依賴(lài)依然存在，但從總體趨勢(shì)來(lái)看，歐洲正在逐步減少對(duì)化石能源的依賴(lài)，轉(zhuǎn)向可再生能源，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的電力生產(chǎn)和使用。
歐盟加快能源轉(zhuǎn)型，意在提高能源安全和可持續(xù)性。2022年5月，歐盟通過(guò)了“REPowerEU”計(jì)劃，提出到2030年，可再生能源發(fā)電量從2021年規(guī)劃的40%提升到45%，帶動(dòng)可再生能源裝機(jī)容量目標(biāo)從1067G提升至1236GW。隨著可再生能源的不斷增長(zhǎng)，電力市場(chǎng)需適應(yīng)并更好地整合這些能源，吸引投資于無(wú)化石燃料的靈活技術(shù)，如需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能，以補(bǔ)充可變能源的產(chǎn)能。該舉措旨在確保電力市場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)清潔能源目標(biāo)提供支持。
2.2 歐洲虛擬電廠以聚合發(fā)電側(cè)資源為主
在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方面，主要可以劃分為輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（TSO）和配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（DSO）兩個(gè)層面。其中，TSO負(fù)責(zé)輸電網(wǎng)絡(luò)的控制和運(yùn)營(yíng)，由于通常只有一個(gè)全國(guó)性的TSO，因此是具有壟斷性質(zhì)的業(yè)務(wù)；而DSO則主要負(fù)責(zé)將電力分配給用戶(hù)，各DSO之間的電價(jià)差異很大，是競(jìng)爭(zhēng)性的業(yè)務(wù)。基于以上分工，在歐洲商業(yè)化的虛擬電廠領(lǐng)域，虛擬電廠通常由獨(dú)立第三方運(yùn)營(yíng)商、發(fā)電廠以及TSO合作運(yùn)營(yíng)，其首要任務(wù)是為發(fā)電單位服務(wù)，并設(shè)法降本增效。
歐洲虛擬電廠以聚合分布式發(fā)電資源為主要目標(biāo)。由于歐洲發(fā)電資源較為分散，虛擬電廠起步于電力供給側(cè)，聚合分布式發(fā)電資源，從而幫助可再生能源穩(wěn)定并網(wǎng)，并協(xié)調(diào)發(fā)電功率，以降低棄風(fēng)棄電、負(fù)電價(jià)損失為主要目標(biāo)。其價(jià)值主要源于兩個(gè)方面：1）第一是輔助服務(wù)市場(chǎng)，該市場(chǎng)直接與特定地區(qū)或國(guó)家的輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商合作，在一定時(shí)期內(nèi)有能力升高或降低電力產(chǎn)量的電力生產(chǎn)商可從此獲得補(bǔ)償。2）第二是日內(nèi)市場(chǎng)上的不平衡交易，由于無(wú)法百分百準(zhǔn)確預(yù)測(cè)所需能源量，因此必須實(shí)時(shí)進(jìn)行能源平衡以彌補(bǔ)預(yù)測(cè)的不足。
2.3 德國(guó)虛擬電廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化
以德國(guó)為例，虛擬電廠已完全商業(yè)化。由于《可再生能源法》規(guī)定了可再生能源發(fā)電直接銷(xiāo)售的要求，德國(guó)的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商可以在批發(fā)市場(chǎng)銷(xiāo)售100kW以上中型可再生能源電廠產(chǎn)出的電量，并在日前市場(chǎng)優(yōu)化其售電。此外，虛擬電廠還有利于靈活性較高的生物質(zhì)發(fā)電和水電機(jī)組從日間市場(chǎng)和平衡市場(chǎng)中獲利。除了可再生能源電廠外，燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)、電池儲(chǔ)能、應(yīng)急發(fā)電機(jī)和需求響應(yīng)等皆可作為虛擬電廠資源 。
目前，德國(guó)虛擬電廠主要有三類(lèi)運(yùn)營(yíng)商：1）獨(dú)立虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商。這類(lèi)運(yùn)營(yíng)商不隸屬于傳統(tǒng)客戶(hù)的電力供應(yīng)商。它們也可以作為電力供應(yīng)商（目前主要是裝機(jī)在100kW以上的大客戶(hù)）成為平衡責(zé)任方。2）大型電力公司（跨國(guó)、地區(qū)和市級(jí)企業(yè)）將自己的發(fā)電資源以及可能的負(fù)荷用戶(hù)和發(fā)電機(jī)組聚合到虛擬電廠當(dāng)中。作為電力公司，也是平衡責(zé)任方。3）新型市場(chǎng)參與者，特別是小規(guī)模分布式能源資源的制造商，它們主要將其用戶(hù)的資源聚合到虛擬電廠當(dāng)中。
2.4 Next Kraftwerke：虛擬電廠業(yè)務(wù)涉及“發(fā)輸用”環(huán)節(jié)
Next Kraftwerke 是歐洲最大的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商之一，提供虛擬電廠全套解決方案。Next Kraftwerke 成立于2009年，前身是德國(guó)清潔技術(shù)公司Next Kraftwerke GmbH。其虛擬電廠聚合的資源包括沼氣電廠、熱電聯(lián)產(chǎn)廠、水電、光伏、電池儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)負(fù)荷等。截至2022年底，Next Kraftwerke 共聚合15346臺(tái)機(jī)組，聯(lián)網(wǎng)容量12294MW。
具體案例看Next Kraftwerke 虛擬電廠如何實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)進(jìn)行交互 ？1）電力市場(chǎng)準(zhǔn)入及交易服務(wù)。Next Kraftwerke 為個(gè)人資產(chǎn)所有者以及 BRP 和投資組合經(jīng)理提供市場(chǎng)準(zhǔn)入。包括日前和盤(pán)中市場(chǎng)的短期交易，以及歐洲各個(gè)電力交易所的長(zhǎng)期和場(chǎng)外交易（EPEX Spot、EXAA 等）。2）參與電力調(diào)度。歐洲電力價(jià)格在日前市場(chǎng)每天變化 24 次，在 EPEX SPOT 日內(nèi)市場(chǎng)每天變化 96 次，價(jià)格差異可能很大。虛擬電廠可以通過(guò)計(jì)劃優(yōu)化來(lái)利用這種波動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)套利，例如在價(jià)格高的時(shí)候發(fā)電。3）優(yōu)化用戶(hù)用能行為。虛擬電廠將電價(jià)信息發(fā)送至用戶(hù)，調(diào)整用戶(hù)生產(chǎn)至低電價(jià)時(shí)段，降低用戶(hù)用電成本。以歐洲居民一天的市場(chǎng)電價(jià)情況為例，在優(yōu)化負(fù)荷之前，負(fù)荷集中的時(shí)間段在06：00-08：00之間，此時(shí)市場(chǎng)電價(jià)處于較高水平，而通過(guò)虛擬電廠靈活調(diào)節(jié)聚合資源后，優(yōu)化后的負(fù)荷可以集中在電價(jià)較低的時(shí)段，從而使用戶(hù)的用能成本降低。
3 美國(guó)：聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)
3.1 美國(guó)22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)9.4%
截至2022年，美國(guó)的可再生能源在電力結(jié)構(gòu)中的比例持續(xù)增長(zhǎng)，風(fēng)光發(fā)電比例已達(dá)9.4%。對(duì)比2010年的數(shù)據(jù)，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的比例分別從1.6%和0.0%增長(zhǎng)到了7.0%和2.4%，反映美國(guó)在過(guò)去十二年間在風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用方面的顯著進(jìn)步。當(dāng)前美國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中仍以天然氣和煤炭發(fā)電為主，分別占據(jù)27.3%和13.4%，但煤炭發(fā)電的比例不斷下降，可再生能源發(fā)電的比例不斷上升，顯示出美國(guó)在推動(dòng)可再生能源方面的積極態(tài)度。
美國(guó)可再生能源規(guī)劃幫助其實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)，到2050年達(dá)到零碳排放。根據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署（EIA）數(shù)據(jù)，得益于美國(guó)《通貨膨脹削減法案》（IRA）和全州范圍內(nèi)對(duì)可再生能源提案的推動(dòng)，2023年美國(guó)太陽(yáng)能市場(chǎng)將新增29.1GW公用事業(yè)規(guī)模光伏和9.4GW的儲(chǔ)能項(xiàng)目，在54.5GW的新增發(fā)電產(chǎn)能中占70%。如果按計(jì)劃并網(wǎng)，2023年將有望成為美國(guó)公用事業(yè)規(guī)模光伏新增容量最多的一年。
3.2 美國(guó)電網(wǎng)體系較為獨(dú)立，電力運(yùn)營(yíng)商高度分散
美國(guó)本土的48個(gè)州的電力系統(tǒng)由三個(gè)主要互連系統(tǒng)組成，基本彼此獨(dú)立運(yùn)行，且相互之間的電力傳輸有限。在三大電網(wǎng)下，還存在著CAISO、SPP、ERCOT、MISO、PJM等區(qū)域性電力調(diào)度中心，分別負(fù)責(zé)部分地區(qū)各自的電力調(diào)度，并對(duì)電價(jià)進(jìn)行管理。
由于各州電力市場(chǎng)化進(jìn)程不同，美國(guó)存在三種電力市場(chǎng)機(jī)制。1）沒(méi)有建立電力市場(chǎng)的地區(qū)。處于垂直一體化的傳統(tǒng)狀態(tài)，公用事業(yè)公司負(fù)責(zé)調(diào)度機(jī)組為其轄區(qū)內(nèi)的用戶(hù)供電。2）僅放開(kāi)電力批發(fā)市場(chǎng)的地區(qū)。發(fā)電企業(yè)全部競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，由市場(chǎng)形成批發(fā)電價(jià)，供電服務(wù)由區(qū)域的公用事業(yè)公司壟斷經(jīng)營(yíng)。3）批發(fā)、零售市場(chǎng)全面放開(kāi)的地區(qū)。電力用戶(hù)可以自主選擇不同售電商，售電商的購(gòu)電成本由電力市場(chǎng)批發(fā)電價(jià)、輸電價(jià)格、配電價(jià)格和政府性基金組成，售電商再加上一定利潤(rùn)后銷(xiāo)售給終端電力用戶(hù)。最典型的就是德州、加州。
美國(guó)電力市場(chǎng)既有批發(fā)也有零售。電力產(chǎn)業(yè)鏈分散為發(fā)電主體、輸配電主體和能源零售商三個(gè)環(huán)節(jié)，美國(guó)七大七大獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）負(fù)責(zé)調(diào)度、發(fā)電、輸電規(guī)劃以及系統(tǒng)的運(yùn)行安全和發(fā)電端-輸配電端（批發(fā)市場(chǎng)）、輸配電端-零售端（零售市場(chǎng)）市場(chǎng)運(yùn)行的管轄。
3.3 美國(guó)虛擬電廠：聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)
美國(guó)虛擬電廠通過(guò)控制電力價(jià)格和相關(guān)政策參與系統(tǒng)削峰填谷。該計(jì)劃主要由能源零售商推動(dòng)，以出售低價(jià)儲(chǔ)能電池?fù)Q取對(duì)部分電力的控制權(quán)，通過(guò)指導(dǎo)電力用戶(hù)暫時(shí)變更用電模式進(jìn)行削峰填谷。在用電高峰期，零售商以虛擬電廠方式聚合所控制的部分儲(chǔ)能，以確保電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供給需要的用戶(hù)，獲得輔助服務(wù)收益。虛擬電廠增強(qiáng)了電網(wǎng)的可靠性和彈性，據(jù)RMI預(yù)測(cè)，到2030年，虛擬發(fā)電廠預(yù)計(jì)將美國(guó)的能源需求峰值降低60GW，到2050年可以減少超過(guò)200GW。
美國(guó)的虛擬電廠以聚焦可控負(fù)荷的需求響應(yīng)為主，其原因主要有兩點(diǎn)：1）美國(guó)擁有眾多直接連接到用電側(cè)的分布式太陽(yáng)能資源。隨著《降低通貨膨脹法案(IRA)》的發(fā)布，美國(guó)政府為風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他化石燃料替代品提供了超過(guò)3000億美元的資金，給美國(guó)的可再生能源行業(yè)帶來(lái)極大的鼓勵(lì)和支持。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，2022年美國(guó)新增住宅光伏裝機(jī)容量達(dá)到5.9GW。同比增長(zhǎng)40%。2）美國(guó)存在眾多競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)。公共事業(yè)企業(yè)對(duì)發(fā)電-輸配電環(huán)節(jié)的壟斷被ISO打破后，電力批發(fā)與零售市場(chǎng)相較于歐洲更為活躍，與C端用戶(hù)聯(lián)系緊密。
3.4 特斯拉虛擬電廠計(jì)劃：通過(guò)Powerwall進(jìn)行用戶(hù)側(cè)余電調(diào)度
特斯拉通過(guò)電力零售計(jì)劃實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度。2022年12月，特斯拉推出電力零售計(jì)劃Tesla Electric，支持當(dāng)?shù)赜脩?hù)向美國(guó)德克薩斯州的能源供應(yīng)商出售Powerwall 中未使用的電力來(lái)賺取電費(fèi)。參與該計(jì)劃后，用戶(hù)的Powerwall電池會(huì)自動(dòng)決定何時(shí)充電以及何時(shí)向電網(wǎng)出售電力，即該系統(tǒng)可在低電價(jià)時(shí)為電動(dòng)汽車(chē)充電或存儲(chǔ)電力，在最有利的情況下將來(lái)自于業(yè)主儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力出售到電網(wǎng)。特斯拉還為能源供應(yīng)商提供了能源價(jià)格跟蹤和電力管理功能，幫助能源供應(yīng)商監(jiān)控 Powerwall 用戶(hù)的貢獻(xiàn)。
2022年，加州公共事業(yè)公司 PG&E 借助 Powerwall 向用戶(hù)直接購(gòu)買(mǎi)電力。該項(xiàng)目是特斯拉與 PG&E 合作的 “Emergency Load Reduction Program” 虛擬電廠項(xiàng)目的一部分，主要目的為解決加州夏季電力供應(yīng)緊張的情況。擁有 Powerwall 的 PG&E 客戶(hù)可以自愿選擇通過(guò)特斯拉的應(yīng)用程序注冊(cè)加入，而在電網(wǎng)用電緊急高峰期，所有參與計(jì)劃的 Powerwall 將被調(diào)度，每提供額外的1千瓦時(shí)電能，其所有者將獲得 2 美元的收益，遠(yuǎn)高于加州平均住宅電價(jià)25美分/千瓦時(shí)。聚合的廉價(jià)綠色能源可以有效替代原本使用的昂貴燃?xì)饣痣?，進(jìn)而為虛擬電廠賺取差價(jià)收益。
3.5 Sunverge 虛擬電廠平臺(tái)：主要基于需求側(cè)響應(yīng)計(jì)劃
Sunverge 能源平臺(tái)使分布式能源資源參與電力公司、輸配電電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)邊緣服務(wù)提供商、第三方聚合商的批發(fā)市場(chǎng)。主要提供三種業(yè)務(wù)：1）營(yíng)運(yùn)儲(chǔ)備：由于意外事件或緊急事件而調(diào)度分布式能源資源（DER）供電請(qǐng)求。2）頻率調(diào)節(jié)：通過(guò)聚合用戶(hù)側(cè)分布式資源實(shí)時(shí)響應(yīng)獨(dú)立能源運(yùn)營(yíng)商調(diào)節(jié)信號(hào)，即時(shí)響應(yīng)上下調(diào)節(jié)的請(qǐng)求，解決短期電網(wǎng)供需失衡和頻率波動(dòng)問(wèn)題，并跟蹤系統(tǒng)負(fù)載的亞分鐘波動(dòng)并糾正發(fā)電機(jī)輸出的意外變化。3）需求響應(yīng)：通過(guò)響應(yīng)系統(tǒng)操作員的信號(hào)來(lái)降低分布式能源組合的需求。
4 中國(guó)：邀約制下的需求側(cè)響應(yīng)
4.1 中國(guó)22年風(fēng)光發(fā)電占比達(dá)10.92%
中國(guó)風(fēng)光發(fā)電占比穩(wěn)步提升，2022年已達(dá)10.92%。 從2010年到2022年，中國(guó)的能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中風(fēng)電和太陽(yáng)能的比例顯著增長(zhǎng)，分別從1.06%和0%上升到8.19%和2.73%，過(guò)去十二年間中國(guó)在風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電部署領(lǐng)域取得的重大突破。
中國(guó)的可再生能源發(fā)展規(guī)劃旨在減少對(duì)傳統(tǒng)燃料（如煤炭）的依賴(lài)，改善環(huán)境質(zhì)量，并滿(mǎn)足其持續(xù)增長(zhǎng)的電力需求。根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)電目標(biāo)，2025年可再生能源年發(fā)電量將達(dá)到3.3萬(wàn)億千瓦時(shí)，“十四五”期間可再生能源發(fā)電量增量在全社會(huì)用電量增量中的占比超過(guò)50%，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電量實(shí)現(xiàn)翻番。根據(jù)中國(guó)對(duì)雙碳目標(biāo)的承諾， 計(jì)劃2030年中國(guó)非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到25%，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，可再生能源加快步入躍升發(fā)展新階段，將全面進(jìn)入無(wú)補(bǔ)貼平價(jià)甚至低價(jià)市場(chǎng)化發(fā)展新時(shí)期。
4.2 中國(guó)電力市場(chǎng)機(jī)制：統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理
國(guó)家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)是中國(guó)智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的雙寡頭。其中國(guó)家電網(wǎng)公司的經(jīng)營(yíng)區(qū)域覆蓋我國(guó)88%的國(guó)土面積，而南方電網(wǎng)的服務(wù)范圍包括廣東省、廣西省、云南省、貴州省和海南省五個(gè)省份及港澳地區(qū)。2022年，國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域市場(chǎng)交易電量達(dá)4.16萬(wàn)億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)42.7%；南方電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)域市場(chǎng)交易電量0.85萬(wàn)億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)27.4%。
中國(guó)2015年重啟電力體制改革，將電力市場(chǎng)置于中心位置。可再生能源發(fā)電的不確定性、波動(dòng)性和間歇性以及逆調(diào)峰等特性，使得傳統(tǒng)的計(jì)劃調(diào)度方式難以應(yīng)對(duì)可再生能源高滲透率新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的挑戰(zhàn)，以電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制替代傳統(tǒng)的日前發(fā)電調(diào)度計(jì)劃和近實(shí)時(shí)發(fā)電調(diào)度計(jì)劃方式勢(shì)在必行。
全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)的關(guān)鍵在于將跨區(qū)、跨省和省內(nèi)的發(fā)電計(jì)劃調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬哟螀f(xié)調(diào)統(tǒng)一的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)體系。從2017年開(kāi)始，國(guó)家電網(wǎng)在“兩級(jí)市場(chǎng)模式”下試行省間電力現(xiàn)貨交易，以促進(jìn)電力流通并減少?gòu)U棄風(fēng)電和光伏發(fā)電。該模式不僅可以與現(xiàn)有的省級(jí)市場(chǎng)協(xié)同運(yùn)行，還可以包含覆蓋整個(gè)南方電網(wǎng)區(qū)域的南方電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。2022年，全國(guó)市場(chǎng)交易電量達(dá)5.25萬(wàn)億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)39%，占全社會(huì)用電量的60.8%，同比增長(zhǎng)15.4%。其中，跨省跨區(qū)的市場(chǎng)交易電量超過(guò)1萬(wàn)億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)近50%。
4.3 中國(guó)虛擬電廠：邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡
虛擬電廠的發(fā)展可分為三個(gè)階段，分別為邀約型、市場(chǎng)型以及跨空間自主調(diào)度型。
我國(guó)虛擬電廠正處于邀約型向市場(chǎng)型過(guò)渡階段，項(xiàng)目以研究示范為主，普遍由政府主導(dǎo)、電網(wǎng)實(shí)施，尚未到商業(yè)化階段，呈現(xiàn)以下4個(gè)特點(diǎn)：1）相關(guān)政策框架仍需進(jìn)一步完善，亟需制定國(guó)家和省級(jí)專(zhuān)門(mén)政策；2）項(xiàng)目開(kāi)發(fā)總體上仍處于試點(diǎn)和示范階段，且在省級(jí)范圍內(nèi)缺乏統(tǒng)一的虛擬電廠平臺(tái)；3）大多數(shù)虛擬電廠試點(diǎn)已實(shí)現(xiàn)用戶(hù)用能監(jiān)測(cè)的初步目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)虛擬電廠的優(yōu)化調(diào)度和對(duì)分布式能源的閉環(huán)控制的項(xiàng)目仍然稀缺；4）商業(yè)盈利模式尚未明晰，仍在探索階段，目前主要通過(guò)價(jià)格補(bǔ)償和政策引導(dǎo)來(lái)參與市場(chǎng)。
全國(guó)虛擬電廠部署或?qū)⒁詷?gòu)建更多能聚集多種資源、實(shí)現(xiàn)多元盈利的綜合型虛擬電廠為目標(biāo)，從需求響應(yīng)和可控負(fù)荷聚合的雙重視角著手，最終實(shí)現(xiàn)電力供需的平衡優(yōu)化，提高整體的電網(wǎng)穩(wěn)定性和能源效率。
4.4 中國(guó)虛擬電廠：是否有成熟的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)是核心
虛擬電廠商業(yè)模式的貫通取決于是否有成熟的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。目前中國(guó)虛擬電廠商業(yè)模式主要以需求側(cè)響應(yīng)為主。歷史與現(xiàn)實(shí)條件、物理和社會(huì)環(huán)境決定各國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展路徑不唯一，中國(guó)的電力現(xiàn)貨有特殊性，需要積極探索建設(shè)具有中國(guó)特色的電力市場(chǎng)體系。
4.5 中國(guó)虛擬電廠：目前以電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)區(qū)域?yàn)橹?/strong>
目前實(shí)施的虛擬電廠項(xiàng)目與電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)區(qū)域在地理位置上基本一致。除冀北外，開(kāi)展虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目的所有地區(qū)都在電力交易試點(diǎn)的省份名單中。南網(wǎng)覆蓋的地區(qū)在推進(jìn)虛擬電廠項(xiàng)目的實(shí)施上走在前列，在電力現(xiàn)貨交易試點(diǎn)的推進(jìn)上也取得了較快進(jìn)展。
經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)虛擬電廠模式以可控負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)為主。廣東、江蘇、浙江和上海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)主要通過(guò)聚合充電樁、商業(yè)體等負(fù)荷端資源，積極參與需求側(cè)響應(yīng)。而在冀北等其他地區(qū)，主要的虛擬電廠模式則是聚合發(fā)電側(cè)、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷等多種資源的綜合型虛擬電廠。其原因在于基于城市功能區(qū)不同應(yīng)用場(chǎng)景，負(fù)荷類(lèi)型、通用能源需求、能源典型配置的對(duì)應(yīng)關(guān)系不同，虛擬電廠建設(shè)需因地制宜，基于現(xiàn)有電力市場(chǎng)與需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)開(kāi)展。
4.6 冀北虛擬電廠項(xiàng)目：首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠示范工程
國(guó)內(nèi)首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的虛擬電廠示范工程。國(guó)網(wǎng)冀北虛擬電廠是國(guó)內(nèi)首個(gè)虛擬電廠試點(diǎn)項(xiàng)目，于 2019 年 12 月建成投運(yùn)。該工程實(shí)時(shí)接入并控制了蓄熱式電采暖、可調(diào)節(jié)工商業(yè)、智能樓宇、智能家居、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)充電站、分布式光伏等資源。構(gòu)建了“1（虛擬電廠智能管控平臺(tái)）+n（運(yùn)營(yíng)商/聚合商）+x(用戶(hù))”體系架構(gòu)。目前，平臺(tái)上共3家運(yùn)營(yíng)商（冀北綜合能源、恒實(shí)科技、國(guó)電投中央研究院），聚合了35家用戶(hù)、156個(gè)可調(diào)節(jié)資源，總?cè)萘?5.8萬(wàn)千瓦，調(diào)節(jié)能力20.4萬(wàn)千瓦。
首次實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)資源納入調(diào)度閉環(huán)運(yùn)行。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，調(diào)頻、調(diào)峰、備用等系統(tǒng)的調(diào)節(jié)由電源側(cè)提供，即“源”隨“荷”動(dòng)。虛擬電廠等新興市場(chǎng)主體實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)側(cè)調(diào)節(jié)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式帶來(lái)革命性變化，推動(dòng)了“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”互動(dòng)的新模式。翼北虛擬電廠項(xiàng)目可以提供實(shí)時(shí)、柔性、連續(xù)的能量調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，參與調(diào)峰輔助服務(wù)有效促進(jìn)京津唐電網(wǎng)在低谷時(shí)段的新能源消納。?2019年起，冀北虛擬電廠全程參與華北(京津唐)調(diào)峰市場(chǎng)出清。已在線連續(xù)提供調(diào)峰服務(wù)超過(guò)5225小時(shí)，累計(jì)增發(fā)新能源電量3747萬(wàn)千瓦時(shí)。資源總?cè)萘?58MW，最大調(diào)節(jié)能力204MW， 2022年已響應(yīng)最大調(diào)節(jié)功率為154MW，最大調(diào)節(jié)速率15.7MW/min （占額定有功功率的4.4%） ，調(diào)節(jié)性能良好。
4.7 上海虛擬電廠項(xiàng)目：最先進(jìn)行虛擬電廠項(xiàng)目建設(shè)的城市之一
上海是全國(guó)最先進(jìn)行虛擬電廠項(xiàng)目建設(shè)的城市之一。在工商業(yè)用電比例極高的情況下，構(gòu)建了以商業(yè)樓宇為主的調(diào)度-交易-運(yùn)營(yíng)一體化虛擬電廠運(yùn)營(yíng)體系，實(shí)現(xiàn)了虛擬電廠直接參與電力市場(chǎng)交易和跳讀系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括商業(yè)樓宇能源管理、削峰填谷等。
截至2023年3月底，上海市級(jí)平臺(tái)已接入12家虛擬電廠，初步形成1000MW發(fā)電能力。所涵蓋資源類(lèi)型包括工商業(yè)樓宇、冷熱電三聯(lián)供能源站、電動(dòng)汽車(chē)充換電站、動(dòng)力照明、鐵塔基站分布式儲(chǔ)能等。試點(diǎn)項(xiàng)目包括黃浦區(qū)商業(yè)建筑需求側(cè)管理示范項(xiàng)目等，黃浦區(qū)約50%商業(yè)建筑接入虛擬電廠平臺(tái)，響應(yīng)資源約60MW。
上海虛擬電廠目標(biāo)消納能力將達(dá)到地區(qū)最高負(fù)荷的5%，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。目前上海虛擬電廠實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)荷資源的監(jiān)測(cè)，但尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷資源的在線自動(dòng)控制，且總體規(guī)模相對(duì)于電網(wǎng)負(fù)荷規(guī)模仍舊較小，還需通過(guò)不斷培育負(fù)荷聚合商、接入用戶(hù)可控資源，以擴(kuò)大虛擬電廠規(guī)模。
4.8 深圳虛擬電廠項(xiàng)目：國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心
深圳虛擬電廠管理中心于2022年8月26日成立，是國(guó)內(nèi)首家虛擬電廠管理中心。其平臺(tái)采用“互聯(lián)網(wǎng)+5G+智能網(wǎng)關(guān)”的先進(jìn)通信技術(shù)，打通了電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與聚合商平臺(tái)接口，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)與用戶(hù)側(cè)可調(diào)節(jié)資源的雙向通信，可滿(mǎn)足電網(wǎng)調(diào)度對(duì)聚合商平臺(tái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)指令、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控等技術(shù)要求，為用戶(hù)側(cè)可調(diào)節(jié)資源參與市場(chǎng)交易、負(fù)荷側(cè)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷提供堅(jiān)強(qiáng)技術(shù)保障。
目前，深圳區(qū)域的虛擬電廠已基本具備實(shí)體電廠功能，開(kāi)始常態(tài)化參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)，幫助電網(wǎng)在負(fù)荷尖峰時(shí)段減輕負(fù)擔(dān)，提升用戶(hù)用電可靠性、穩(wěn)定性。深圳虛擬電廠平臺(tái)已成功接入了14家聚合商，接入裝機(jī)容量約為87萬(wàn)千瓦（相當(dāng)于約9萬(wàn)戶(hù)家庭的用電報(bào)裝容量，接近一座大型煤電廠的裝機(jī)容量），其中分布式光伏容量為21萬(wàn)千瓦。預(yù)計(jì)到2025年，深圳將建成具備100萬(wàn)千瓦級(jí)可調(diào)節(jié)能力的虛擬電廠，逐步形成年度最大負(fù)荷5%左右的穩(wěn)定調(diào)節(jié)能力。
5 投資建議
短期來(lái)看，虛擬電廠能夠解決迎峰度夏引發(fā)的保供電需求，長(zhǎng)期來(lái)看，受益中國(guó)電力市場(chǎng)改革的穩(wěn)步推進(jìn)，建議關(guān)注兩條主線：
主線一：分布式能源實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)就地消納，建議關(guān)注：虛擬電廠【安科瑞】【東方電子】【恒實(shí)科技】【國(guó)網(wǎng)信通】；EPCO模式服務(wù)商【蘇文電能】【澤宇智能】；分布式能源運(yùn)營(yíng)商【芯能科技】【南網(wǎng)能源】；新能源微電網(wǎng)【金智科技】；功率及負(fù)荷預(yù)測(cè)【國(guó)能日新】。
主線二：配網(wǎng)智能化提升消納效率，建議關(guān)注：一、二次設(shè)備端【國(guó)電南瑞】【四方股份】【思源電氣】、智能終端【威勝信息】【鉅泉科技】；智能電表【炬華科技】【海興電力】【林洋能源】等。
6 風(fēng)險(xiǎn)提示
1）電網(wǎng)投資不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。電網(wǎng)計(jì)劃投資額和實(shí)際完成額之間可能存在差異，電網(wǎng)投資實(shí)際完成額不及預(yù)期可能影響相關(guān)公司的經(jīng)營(yíng)水平，對(duì)盈利能力造成不良影響。
2）原材料供貨緊張及價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。部分原材料面臨供給不足、價(jià)格上漲風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致相關(guān)公司營(yíng)業(yè)成本上漲或難以按時(shí)交付產(chǎn)品。
