数字能源系列报告（一）：中国虚拟电厂市场分析（摘要版）

研究报告| 2022/05 云游戏系列云避戏系列 研究报告1 2022/05 观点摘要观点摘要 电力系统往清洁化方向转型是实现碳中和、碳达峰的重要手段之一，随着以风能、光伏为代表的可电力系统往清洁化方向转型是实现碳中和、碳达峰的重要手段之一，随着以风能、光伏为代表的可 再生能源发电占比逐步提升，电力系统如何消纳大量高波动性、间歇性的电能成为不可忽视的难题。 再生能源发电占比逐步提升，电力系统如何消纳大量高波动性、间欧性的电能成为不可忽视的难题。 在用电侧，各领域电气化程度的提升，也加大了负荷用能预测的难度，电力系统维持供需实时平衡在用电侧，各领域电气化程度的提升，也加大了负荷用能预测的难度，电力系统维持供需实时平衡在用电侧，各领域电气化程度的提升，也加大了负荷用能预测的难度，电力系统维持供需实时平衡状态的难度加大。假设使用煤电机组来解决因新能源接入电网导致的系统不平衡问题，存在与能源状态的难度加大。假设使用煤电机组来解决因新能源接入电网导致的系统不平衡问题，存在与能源发展相悖且成本高企的缺点。而通过研发虚拟电厂技术，聚合大量分散式灵活资源，来解决电网平发展相传且成本高企的缺点，而通过研发虚拟电厂技术，聚合大量分散式灵活资源，来解决电网平衡问题，既能够充分利用大量分散式可再生电力资源，又能够以较低成本为电网提供平衡服务，是衡问题，既能够充分利用大量分散式可再生电力资源，又能够以较低成本为电网提供平衡服务，是未来新型电网发展的重要方向 未来新型电网发展的重要方向 ü√高比例新能源电力接入电网，催生需求侧调节响应需求高比例新能源电力接入电网，催生需求侧调节响应需求 为解决以风、光为代表的波动性较强的新能源电力大规模接入电网带来的问题，需要“源网荷”三为解决以风、光为代表的波动性较强的新能源电力大规模接入电网带来的问题，需要"源网荷"三 方共同调动自身的调峰调频能力。在电网侧，新能源电厂可配备一定比例的储能；在电网侧，可方共同调动自身的调峰调频能力，在电网例，新能源电厂可配备一定比例的储能；在电网侧，可 通过灵活性燃煤机组改造；在需求侧，通过负荷聚合商（即虚拟电厂）整合可调控负荷资源，响通过曼活性燃煤机组改造；在需求侧，通过负荷聚合商（即虚拟电厂）整合可调控负荷资源， 响 应电网的调度需求应电网的调度需求 ü虚拟电厂基于四大管理中心实现可控制电量的合理流动√虚拟电厂基于四大管理中心实现可控制电量的合理流动√虚拟电厂基于四大管理中心实现可控制电量的合理流动 虚拟电厂平台通过调控中心与电力交易中心的接口，接收电网调度控制的指令，然后控制部署在接收电网调度控制的指令，然后控制部署在接收电网调度控制的指令，然后控制部署在虚拟电厂平合通过调控中心与电力交易中心的接口，虚拟电厂平合通过调控中心与电力交易中心的接口， 不同空间的各类分布式电力资源和可控负荷的物联网智能终端接口，让可控电源与可控负荷对调不同空间的各类分布式电力资源和可控负荷的物联网智能终端接口，让可控电源与可控负荷对调 度指令作出响应度指令作出响皮 ewwakadoo.cm n中国虚拟电厂产生背景（1/2） 十四五可再生能源规划出台，确立了可再生能源发电地位。预计十四五可再生能源规划出台，确立了可再生能源发电地位。预计2025年可再2025年可再生能源发电量达33,231亿千瓦时，发电增量较“十三五”期间有较大提升 生能源发电达33.231亿千瓦时，发电球较十三五期间有较大提升 图表1：中国新能源发电占全社会用电比重，2010-2021 图表1：中国新能源发电占全社会用电比重，2010-2021 单位：% 完整版登录www.leadleo.com 电能目标：十四五期间，全国风力发电能目标：十四五期间，全国风力发电、光伏发电量实现翻倍 电、光伏发电量实现翻倍 2020 2025E 2020 2025E q中国新能源激励政策出合，促进可再生能源发电量持续提升：近十年中国可再生能源发展迅速中国新能源激励政策出台，促进可再生能源发电量持续提升：近十年中国可再生能源发展迅速，从装机规模看，可再生能源装机占全部电力装机比重从从装机规模看，可再生能源装机占全部电力装机比重从2010年仅为26.0%快速提升至2021年的2010年仅为26.0%快速提升至2021年的44.8%，升高18.8pct。从发电量看，可再生能源发电量从2010年的8,014亿千瓦时增长至2021年的24,364亿千瓦时，较初期翻了两倍。 44.8%，升高18.8pct。从发电量看，可再生能源发电量从2010年的8,014亿千瓦时增长至2021年的 24,364亿千瓦时，较初期翻了两倍。 q口“十四五规划明确可再生能源发展目标，可再生能源发电增长空间可期：十四五可再生能源规划“十四五规划”明确可再生能源发展目标，可再生能源发电增长空间可期：十四五可再生能源规划出台，确立了可再生能源发电地位。在电量方面，预计到2025年可再生能源较2020年末提升50%，按照2020年末数据测算，2025年可再生能源发电量需达33,231亿千瓦时，发电增量较“十三五”期间有较大提升，发电量增长空间扩大。 出台，确立了可再生能源发电地位。在电量方面，预计到2025年可再生能源较2020年末提升50%按照2020年末数据测算，2025年可再生能源发电量需达33,231亿千瓦时，发电增量较"十三五'期间有较大提升，发电量增长空间扩大。 ©2022 LeadLeo n中国虚拟电厂发展现状-虚拟电厂分类 按照聚合资源的不同，虚拟电厂可分为电源型、负荷型、储能型、混合型。 按照案合资源的不同，虚拟电厂可分为电源型、负荷型、储能型、混合型。 欧洲虚拟电厂主要以电源型与储能型为主体，美国则以可控负荷为主体欧洲虚报电厂主要以电源型与储能型为主体，美国则以可控负荷为主体 图表5：虚拟电厂分类图表5：虚拟电厂分类 ©2022 LeadLeo 搜索《数字能源系列报告（一）：中国虚拟电厂市场分析》 搜索《数字能源系列报告（一）：中国虚拟电厂市场分析 》 三大技术支撑三大技术支撑 ©2022 LeadLeo 单元1 分散式电源 单元2储能系统 单元3可控负荷 ©2022 LeadLeo 虚拟电厂盈利模式-中国虚拟电厂（3/3） 中国虚拟电厂的建设主要以示范工程为主，处于探索阶段。预计后期开展范围逐步从区域性试点往省市一级扩大，其聚合资源仍以可控负荷为主国逐步从区域性试点往省市一级扩大，其合资源仍以可控负荷为主 中国虚拟电厂的建设主要以示范工程为主，处于探察阶段。预计后期开展范 图表14：中国虚拟电厂示范工程及相关政策图表14：中国虚拟电厂示范工程及相关政策图表14：中国虚拟电厂示范工程及相关政策 中国VPP示范工程 虚拟电厂盈利模式-海外虚拟电厂（1/3） 欧洲虚拟电厂的盈利模式以聚合分散式电源，参与电量市场交易获利为主，欧洲虚拟电厂的盈利模式以豪合分散式电源，参与电量市场交易获利为主而美国虚拟电厂主要以聚合大量可控负荷参与电力辅助市场盈利而美国虚报电厂主要以合大可控负荷与电力辅助市场盈利 图表图表15：海外虚拟电厂发展模式15：海外虚拟电厂发展模式 海外虚拟电厂模式海外虚拟电厂模式 q欧洲各国虚拟电厂侧重于分布式电源与储能资源的聚合，而北美地区往需求响应发展演变：欧洲、北美地区的虚拟电厂发展时间较长，目前两地区都发展出契合自身市场需求且较为成熟的商业模式。欧洲地区的可再生能源起步较早，以风电、光伏为主体的分布式电力资源充裕，因此欧洲各式。欧洲地区的可再生能源起步较早，以风电、光伏为主体的分布式电力资源充裕，因此欧洲各 国的虚拟电厂优先考虑聚合大量的可再生分布式电源，进行统一协调管理，以整体形式参与区域国的虚拟电厂优先考虑聚合大量的可再生分布式电源，进行统一协调管理，以整体形式参与区域 电力市场交易，提升绿色电力的盈利空间。而北美市场是基于需求响应路线发展演变，充分利用电力市场交易，提升绿色电力的盈利空间。而北美市场是基于需求响应路线发展演变，充分利用 丰富的可中断负载资源，通过控制可控容量规模，响应电网系统的调峰、调频需求。目前，欧洲丰富的可中断负载资源，通过控制可控客量规模，响应电网系统的调峰、调频需求。目前，欧洲 市场最大的虚拟电厂服务商是NextKraftware，而美国市场则是Tesla，均有较为成熟的虚拟电厂实施方案与管理经验。 市场最大的虚拟电厂服务商是NextKraftware，而美国市场则是Tesla，均有较为成熟的虚拟电厂实施方案与管理经验。 海外VPP示范工程 国家 项目名称 起止时间 应用场景 灵活性资源 管控平台 英国 FENIX 2005-2009 区域级 风光水火储 VPP代理商 完整版登录www.leadleo.com 完整版登录www.leadleo.com 搜索搜索《数字能源系列报告（一）：中国虚拟电厂市场分析》《数字能源系列报告（一）：中国虚拟电厂市场分析》 Web2Energy 风光水火储 德国 区域级 2010-2015 VPP集控中心 10,000多个分布式光伏300多家 光储一体用户 加州 AutoGrid 2020-至今 光伏 Eneres 纽约 2016-至今 光伏/储能 Tesla (需求侧资源参与电力市场机制》、国家电网、头的研究院 来源： ©2022 LeadLeo STAGE3 兼顾现货的中长期交易 STAGE1 新能源与用户偏差替代新能源与用户偏差替代 需求响应需求响应 低谷弃电曲线追踪低谷弃电曲线追踪1 辅助服务辅助服务\ 欧关虚拟电厂 中国虚拟电厂 技术成熟度要求技术成熟度要求 q从德国虚拟电厂的发展路径可看出，虚拟电厂的成长需要依赖电力系统规则、政策制度及硬件设从德国虚拟电厂的发展路径可看出，虚拟电厂的成长需要依赖电力系统规则、政策制度及硬件设 备三大框架的支持：德国电力系统通过电力发、输、配、送环节的拆分，奠定了独立类负荷聚集备三大框架的支持：德国电力系统通过电力发、输、配、送环节的拆分，莫定了独立类负荷聚集 商（虚拟电厂）的市场地位，而后续电力市场规则更新，允许虚拟电厂参加各类交易市场获利，商（虚拟电厂）的市场地位，而后续电力市场规则更新，允许虚拟电厂参加各类交易市场获利 则为虚拟电厂扩大了盈利空间；而《EGG》的推出，则让虚拟电厂聚合分散资源难度下降；硬件则为虚拟电厂扩大了盈利空间：而《EGG》的推出，！ 则让虚拟电厂聚合分散资源难度下降；硬件 设施，则为虚拟电厂利用大数据技术统一管理协调可控负荷提供坚实的技术支撑。设施，则为虚拟电厂利用大数据技术统一管理协调可控负荷提供坚实的技术支撑，设施，则为虚拟电厂利用大数据技术统一管理协调可控负荷提供坚实的技术支撑，图表图表1：德国虑拟电厂发展支撑框架参考1：德国虚拟电厂发展支撑框架参考 电力系统支撑框架 硬件设备支撑 电力业务拆分 电力系统平衡 电力系统调度 智能电表 德国电力系统中发、输、配、售环节的高度分离是虚拟电厂发展的基础。大型能源公司依法将其电网运营业务从竞争性发电及供电业务剥离。小规模公司需为自身发、售电业务设立独立账户 虚拟电厂可通过提供电力系统平衡服务赚取利润。德国电力市场由多个电力平衡区构成，平衡区内的责任方，需确保发电量与外购电量等于总用电量。当出现偏完整版登求www.leadleo.com差时，虚拟电厂可提供服务获利 虚拟电厂整合大量分布式可再生能源，获得优先竞价上网资格。 智能电表是虚拟电厂挖掘聚合各类灵活性资源的关键基础设施。在德国，年用电量在6,000-10万kWh的终端用户需强制性安装智能电表，并且配套用电数据传输技术。 发电边际成本低的机组可获得优先顺序进入电力市场交易。风电、太阳能等可再生能源发电边际成本低的电力有较大优势 完整版登录www.leadleo.com