中国虚拟电厂行业简析
甲子光年智库报告产品体系 甲子光年智库报告产品共分为四个类级，第一类为微报告，聚焦一个问题，风格简洁明要 •研究风格简洁明快 •一个报告只解决一个关键问题，并提出一个核心观点 图：甲子光年智库四级报告产品体系甲子光年智库微报告产品介绍 1微报告 2深度报告 数字化概念层出不穷，细分赛道迭代速度加快，相关从业人员需要新鲜、专业的市场分析及洞察。 因此，甲子光年智库推出科技行业系列“微报告”，向市场分享最新的细分行业洞察。 报告特点： •以洞察趋势、实践研究为主 •具备核心观点、核心数据和典型案例 定制 3报告 •提供深度问题解决的咨询服务为主 •聚焦发现问题、分析问题、解决问题 •根据客户的定制化需求开展深度行业研究 •以深度研究、定义赛道为主 咨询 I. II.III. 简洁明快：内容较短，方便快速阅读与碎片化阅读；直击重点：聚焦一个关键问题进行展开分析； 分享观点：拒绝平铺直叙，亮出智库独有观点； 4报告 后续，将针对新能源领域持续开展深度研究分析，敬请关注甲子光年智库。 Part01碳中和战略推动新能源的广泛使用 目录Part02虚拟电厂相关概念解析 Part03虚拟电厂——完善电网的削峰填谷 Part04虚拟电厂行业发展现状 Part05虚拟电厂市场规模分析 Part06虚拟电厂产业链现状 Part07甲子光年智库介绍 技术固碳 碳汇 碳核算监测、碳交易、碳金融等 生产生活方式的绿色变革 电力 交通 建筑 工业 碳达峰碳中和 碳管理 碳移除 推动氢能“制储输用”全链条发展 合理利用生物质能 积极安全有序发展核能 因地制宜开发水能 1碳中和战略推动新能源的广泛使用 “双碳”目标对清洁能源的大力开发与广泛使用进一步提出要求 随着“双碳”目标的提出，电力作为清洁、高效的二次能源，将在支撑社会经济发展，服务民生用能需求，构建清洁低碳、安全高效能源体系中发挥更加重要的作用。推动电力的大规模应用构建清洁低碳安全高效能源体系。 构建清洁低碳安全高效能源体系 坚持集中式与分布式并举开发风能太阳能 能源消费 石油消费到“十五五”进入峰值平台期 能源供给 加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造 图：中国“双碳”目标实现路径 传统能源 加快推进煤炭清洁利用和转型替代 碳排放 清洁能源 加快推进页岩气、煤层气、致密油气资源的规模化开发 1碳中和战略推动新能源的广泛使用 电力市场化程度不断加深，多地试点推进建设电力现货市场 在近五年间，多地开始试点建设电力现货市场。中国电力市场交易电总量快速增加，2021年市场交易电量占全社会用电量已经来到45.5%，电力市场化程度进一步加深。 图1：电力现货市场建设稳步推进 图2：中国全社会用电量与市场交易电量对比（单位：%） 全社会用电量市场交易电量占全社会用电比重（%） 45.5 第一批试点：南方(以广东起步)、蒙西、浙江、山西、山东、福建、四川、甘肃 第二批试点：上海、江苏、安徽、辽宁、河南、湖北 25.9 30.2 38.9 42.1 20172018201920202021 2虚拟电厂相关概念解析 整合发电端和用电端，灵活调节负载端和运输端；参与电力市场运行全过程 图：虚拟电厂结构示意图能量流 虚拟电厂顾名思义就是虚拟化的电厂，是一种通过先 光伏发电 火力发电 风力发电电网 能量传输线 信息流 进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调协同优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。 电动 汽协调控制 车 信号收发 辅稳 助定 服电管理平台务网 虚拟电厂分为电源型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合型虚拟电厂等类型。 能量出售-参与市场 功率服调务节市 场 是 否 是 混合型虚拟电厂、储能型虚拟电厂 负荷型虚拟电厂 否 电源型虚拟电厂 表：虚拟电厂功能划分 多协同优化聚合路由 元储能 集控系统 需市 求场 响交 应易 - 市场出清 居民负荷 商业负荷工业负荷碳市场、电力市场 4虚拟电厂——完善电网的削峰填谷 风光电的波动性与随机性，始终追求提高电网稳定性 国家能源局在3月29日下发的《2022年能源工作指导意见》文件中指出，今年能源结构目标风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到12.2%左右；此前习近平总书记还提出2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右的总目标，届时将进一步对我国电网的稳定性形成挑战。 2021年我国风电、光伏发电量占全社会用电量的比重首次突破10%，到达11.7%，以对我国电网稳定性形成一定的挑战。 图：风电光伏发电量占全社会用电量比重（单位：%） 低于15% 对电网冲击较小，可直接并入 据国际能源署（IEA）的指导意见，间歇性能源（风光电）的发电占比低于15%的时候，对电网冲击较小； 15%-25% 对电网冲击较大，需接入储能设备 占比在15%-25%的时候，对电网冲击 较大，需通过引入储能电源来调峰调频； 25%以上 对电网冲击更大，需要更多储能设备 占比超过25%，为保证电网稳定性，所有电厂都必须配置储能系统。 3虚拟电厂——完善电网的削峰填谷 虚拟电厂更能适应发电、储能、可控负荷资源分散化布局 电力资源具有瞬时性，发电、供电、用电在同一时间内完成，而风电光伏的发电高峰与我们的用电高峰是不匹配的，而且我国风力、太阳能资源分布时间空间上不均匀，在风电光伏大发展的过程中，用电发电的供需矛盾、电网的调峰调频问题也会愈发严峻。通过先进信息通信技术和软件系统，虚拟电厂可以实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，从而实现削峰填谷、减轻电网负荷。 电网侧：为电网提供削峰填谷、减轻电网负荷。 碳中和的大背景下，随着风电和光伏的大量接入、电力电子装备增加、对电力系统的平衡调节造成了巨大压力，将需求侧分散资源聚沙成塔，发展虚拟电厂，与电网进行灵活、精准、智能化互动响应，有助于平抑电网峰谷差，提升电网安全保障水平。 发电侧：促进新能源消纳。 部分时段部分地区的弃风弃光现象仍比较严重，发展虚拟电厂，将大大提 升系统调节能力，降低“三弃”电量。 用户侧：降低用户侧用能成本。 从江苏等地试点看，参与虚拟电厂后用户用能效率大幅提升，在降低电费的同时，还可以获取需求响应收益。如江苏南京试点项目平均提升用户能效20%；无锡试点项目提高园区整体综合能源利用率约3个百分点，降低用能成本2%，年收益约300万元。 4虚拟电厂行业发展现状 同美国对比中国虚拟电厂建设起步时间较晚但是发展迅速 国家大力发展充电桩行业，提出非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上的目标。各类企业积极入局，后续将迎来爆发增长。目前我国正处于由政府邀约型阶段到市场化转变的重要阶段，是行业的发展关键期。 中 国研发探索期 研发探索期发展关键期成熟期 江苏最先出台相关政策支持虚拟电厂发展 十三五期间，我国江苏、上海、河北等地开展了电力需求响应和虚拟电厂的试点工作。 电力市场化 -选定八个省份和地区作为第一批试点 国家电网提出泛在电力物联网，并建成国内首个虚拟电厂国网冀北虚拟电厂 加速虚拟电厂相关建设; 第二批电力市场化试点省份 目标：非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上 美 2005 国 2006 2009 20102015 2016 2017 2019 2021 2030 颁布《能源政 《需求响应年 颁布《美国复苏与 《需求响应国家行动计 纽约州ConEdison 美国佛蒙特州GreenTesla与PE&G在加州 策法案》 度报告》， 再投资法案》，划 划》，对需求响应相关 公司启动CEVPP计 MountainPower公司，推出虚拟电厂的测试， 系统分析需求响应的实施背景和现状 拨45亿美金用于需求相应设备和实现智能电网技术 技术上升至国家层面。 划，首次探索虚拟电厂 搭建虚拟电厂平台并接入2000余家用户 探索新商业模式 4虚拟电厂行业发展现状 政府连续出台政策文件扶持虚拟电厂发展，新能源汽车是重要方向之一 从今年年初开始，政府共出台相关政策文件多达七分，多数文件主要聚焦发展虚拟电厂参与主体，促进负荷端、储能端、运营端协同参与，以及对涉及“源-网-荷-储-数”的综合性虚拟电厂进行探索型发展，其中新能源汽车与电网联动（V2G）的相关概念更是出现了不下4次。 时间 发文部门 政策名称 政策内容 2022.01 国家发展改革委国家能源局 《“十四五“现代能源体系规划》 开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资源聚合的虚拟电厂示范 2022.01 国家发展改革委国家能源局 《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》 拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市场交易和系统运行调节 2022.01 国家发展改革委国家能源局 《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》 引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。 2022.03 国家发展改革委、国家能源局等十部门 《关于进一步推进电能替代的指导意见》 鼓励电动汽车V2G、大数据中心、5G数据通讯基站等利用虚拟电厂参与系统互动。 2022.03 国家能源局 《2022年能源工作指导意见》 健全分时电价、峰谷电价，支持用户侧储能多元化发展，充分挖掘需求侧潜力，引导电力用户参与虚拟电厂、移峰填谷、需求响应。 2022.05 国家发展改革委国家能源局 《关于加快推进电力现货市场建设工作的通知》 加快推动各类型具备条件的电源参与现货市场。引导储能、分布式能源、新能源汽车、虚拟电厂、能源综合体等新型市场主体，以及增量配电网、微电网内的市场主体参与现货市场，充分激发和释放用户侧灵活调节能力。 2022.08 科技部、国家发展改革委等九部门 《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》 在先进低碳零碳技术示范工程部分提出：建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂。 5虚拟电厂市场规模分析 当前市场发展前景广大，预计2025年将会突破千亿元 根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。根据《“十四五”现代能源体系规划》提出在2025年电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的3%~5%的目标，预计2025年、2030年可调负荷资源库分别占最大用电负荷的5%、6%，对应资源库容量分别为7850、10,920万千瓦；参与平抑的用电量分别为745.8、1026.5亿千瓦时。 根据目前的补贴政策，削峰补贴5元/度、填谷补贴2元/度，按平均3.5计算得出2025年和2030年预计市场规模分别为：1305.2、1796.4亿元。 各项指标 2025E 2030E 参与平抑的用电量=最大负荷*峰值标准*峰值负荷时长（亿千瓦时） 745.8 1026.5 平抑尖峰负荷单位价值（元/千瓦时） 3.5 3.5 平抑尖峰负荷价值（亿元） 2,610.3 3,592.8 市场规模=平抑尖峰负荷价值*50% 1305.2 1796.4 图：用电数据预测 15700 18200 2025E2030E 10920 7850 745.8 1026.5 最大负荷量（十万千瓦）可调负荷资源库容量（万千瓦）预计参与平抑的用电量（亿千瓦时） 6虚拟电厂产业链现状 各类企业正在积极进行充电桩产业的相关布局
