电力及公用事业行业深度分析：虚拟电厂行业系列报告（1）-助力新型电力系统调度用户侧灵活资源，虚拟电厂商业模式兑现在即

2023年08月04日 电力及公用事业 助力新型电力系统调度用户侧灵活资源，虚拟电厂商业模式兑现在即 ——虚拟电厂行业系列报告（1） 电力市场对可灵活调度电力资源需求增长，虚拟电厂作为重要的分布式资源聚合、调度手段，价值彰显。 （1）中长期看，国内新能源出力占比提升，负荷峰谷差持续扩大；短期看，厄尔尼诺带来的高温天气或将在未来两年推升国内用电负荷峰值，国内电力市场供需紧平衡。 （2）虚拟电厂是整合、调控分布式电力资源的重要载体，一方面聚合源荷储等多类资源，解决分布式电力资源因规模较小难以统一调度的资质问题，有效提升可灵活调度电力资源规模；另一方面可同时作为正、负电厂，参与需求侧响应、辅助服务、电力现货市场交易，推进国内多层级电力市场化建设。 （3）国内电力市场将持续处于供需紧平衡状态，可灵活调度的电力资源市场需求将迎高速发展窗口，虚拟电厂建设价值彰显。 虚拟电厂产业参与各方可通过输出系统化平台技术服务，参与需求侧响应、辅助服务、电力现货市场交易等商业模式获利。 （1）虚拟电厂产业链可大致拆解为上游电力资源、中游虚拟电厂系统化平台、下游电力调度需求方与响应方。 （2）商业模式方面，虚拟电厂搭建方通过销售系统化虚拟电厂技术服务创收，国内相关业务尚处于起步阶段；虚拟电厂运营方及其所聚合的电力资源，则主要通过响应电网侧调度中心的多品种响应需求，并与交易中心结算响应补偿，目前国内不同地区已就需求侧响应、辅助服务、电力现货市场交易等商业模式运行机制做出政策指引。 （3）市场规模预期方面，参考国家电网测算思路，以接入200万千瓦电力资源的虚拟电厂的建设投资与运营数据为例。假设2025年国内可灵活调度的电力资源建设目标如期完成，结合参考已有案例，推算虚拟电厂建设投资的单位成本以及运营中的单位收益，我们预期2025年国内虚拟电厂建设市场规模累 计约200亿元，全年运营市场规模约50亿元。 国内虚拟电厂行业仍处起步阶段，未来相关政策背书有望推动市场规模快速扩容。 （1）梳理国内已落地及规划中的虚拟电厂项目，存在层级差异显著、聚合资源类型单一、相关方背景多元等特征，行业发展仍处于起步阶段。 （2）一方面，虚拟电厂本身参与电网调度的资质认可是其长远发展的基本；另一方面，电力市场体系的完善，能够在助力虚拟电厂主要商业模式跑通。 行业深度分析 证券研究报告投资评级领先大市-A维持评级 首选股票目标价（元）评级 行业表现 电力及公用事业 沪深300 36% 26% 16% 6% -4% -14% 2022-082022-122023-042023-08 资料来源：Wind资讯 升幅%1M 相对收益-2.7 绝对收益0.1 3M 3.7 3.1 12M 4.7 3.2 温晨阳分析师 SAC执业证书编号：S1450523070006 wency@essence.com.cn 周喆分析师 SAC执业证书编号：S1450521060003 zhouzhe1@essence.com.cn 邵琳琳分析师 SAC执业证书编号：S1450513080002 shaoll@essence.com.cn 相关报告2023年上半年全国储能新 2023-08-02 增装机17.72GWh，装机规模持续快速增长2023上半年全国电力辅助 2023-08-02 服务市场规模增长，市场主体多元化发展 （3）未来国内政策层面对虚拟电厂合法参与电力资源调度资质的鼓励与认可、建设分级或全国统一电力市场体系的推进，构成催化国内虚拟电厂市场规模快速增长的关键动力。 投资建议：建议关注分布式资源运营经验丰富的【南网能源】、 【芯能科技】；建议关注虚拟电厂策略布局明确的【国能日新】； 建议关注电力计量表计领先企业，具备电力调度系统建设经验的 【东方电子】；建议关注具备国内领先虚拟电厂建设运营经验的 【恒实科技】；建议关注智能配网终端供应商【国电南瑞】、【威胜信息】、【炬华科技】、【众智科技】。 风险提示：政策进度不及预期的风险，虚拟电厂项目建设不及预期的风险，假设条件变化影响测算结果的风险。 内容目录 1.有效协调电网供需，虚拟电厂调控实力“不虚”5 1.1.虚拟电厂是整合、调控分布式电力资源的重要载体5 1.2.新能源出力占比提升，冲击电网有序供需格局是虚拟电厂发展的重要契机5 1.3.虚拟电厂聚合源荷储多类资源响应调度，调控实力“不虚”6 2.虚拟电厂产业链、内部结构与商业模式拆解7 2.1.虚拟电厂产业链可大致拆解为上游电力资源、中游虚拟电厂系统化平台、下游电力调度需求方与响应方7 2.2.虚拟电厂典型内部结构拆解——南方区域虚拟电厂为例8 2.3.虚拟电厂典型商业模式分析8 2.3.1.技术服务供应商对外输出系统化的虚拟电厂搭建技术服务9 2.3.2.运营方与用户参与电力市场交易获利：需求侧响应10 2.3.3.运营方与用户参与电力市场交易获利：辅助服务12 2.3.4.运营方与用户参与电力市场交易获利：电力现货市场13 2.4.预期2025年国内虚拟电厂建设市场规模累计约200亿元，全年运营市场规模约50亿元14 3.国内可灵活调度电力资源需求增长，虚拟电厂价值彰显16 3.1.虚拟电厂可作为正、负出力电厂，配合电力系统灵活调度指令16 3.2.以高效运营调控为目标，数字化技术为建设虚拟电厂的核心16 3.3.国内长期电力系统发展+短期高温催化，可灵活调度电力资源或迎高速发展窗口期，虚拟电厂价值凸显18 4.国内虚拟电厂行业仍处起步阶段，未来相关政策背书有望推动市场规模快速扩容20 5.相关标的22 5.1.东方电子22 5.2.恒实科技23 5.3.众智科技24 5.4.威胜信息25 5.5.炬华科技25 5.6.国能日新26 6.投资建议28 7.风险提示28 图表目录 图1.虚拟电厂结构参考图5 图2.欧美多国为增强电力系统灵活响应能力，推进虚拟电厂建设进程5 图3.虚拟电厂聚合多元电力资源构成动态可行域7 图4.虚拟电厂产业链拆解7 图5.虚拟电厂典型内部结构拆解——南方区域虚拟电厂为例8 图6.虚拟电厂向内承载搭建方、运营方，向外对接有序用电需求方9 图7.东方电子综合能源及虚拟电厂业务仍处于起步发展阶段9 图8.典型的需求侧响应机制运作模式：《2023年四川省电力需求侧市场化响应实施方案》 .............................................................................11 图9.虚拟电厂参与电力市场需求侧响应获利商业模式12 图10.虚拟电厂参与电力市场辅助服务获利商业模式13 图11.虚拟电厂参与电力市场现货交易获利商业模式14 图12.2025年国内最高用电负荷将达14-16亿千瓦左右15 图13.预期2025年国内虚拟电厂建设市场规模累计约200亿元，全年运营市场规模约50亿元16 图14.电力系统聚合及响应的时序要求多元17 图15.宁夏将数字化实力水平作为虚拟电厂运行技术规范的核心18 图16.山西将数字化实力水平作为虚拟电厂运行技术规范的核心18 图17.国内风电光伏发电量占比2025年预期达17%，相较2022年提升约6pct19 图18.2022年国内负荷峰谷差约3.33亿千瓦，相较2017年增长近50%19 图19.历史厄尔尼诺现象对全球气候的影响持续两年左右19 图20.东方电子2022年实现营业收入54.60亿元，同比增长约21.73%22 图21.东方电子虚拟电厂功能架构23 图22.恒实科技营业收入2017-2022年均复合增长率约为18.27%23 图23.恒实科技虚拟电厂架构案例24 图24.众智科技营业收入2019-2022年均复合增长率约为13.07%24 图25.威胜信息营业收入2017-2022年均复合增长率约为15.07%25 图26.炬华科技营业收入2017-2022年均复合增长率约为9.13%26 图27.国能日新营业收入2017-2022年均复合增长率约为21.37%26 图28.国能日新虚拟电厂智慧运营管理系统27 表1：虚拟电厂聚合源、荷、储侧电力资源，特性与关键衡量指标不同6 表2：接入规模达200万千瓦的虚拟电厂总投资额约5.56亿元14 表3：接入规模达200万千瓦的虚拟电厂年化收益约1.26亿元15 表4：虚拟电厂所聚合的不同资源具备不同的功能特质16 表5：虚拟电厂建设运营需要一系列数字化技术禀赋，实现可观、可测、可调控17 表6：国内部分虚拟电厂项目建设情况梳理20 表7：国内多省市发布出台相关政策，鼓励与认可虚拟电厂合法参与电力资源调度资质、建设分级或全国统一电力市场体系21 表8：国能日新定向增发募集资金使用规划27 1.有效协调电网供需，虚拟电厂调控实力“不虚” 1.1.虚拟电厂是整合、调控分布式电力资源的重要载体 虚拟电厂是整合、调控分布式电力资源的重要载体。虚拟电厂（VirtualPowerPlant,VPP）是一种先进的分布式电力资源管理方案，通过数据化、信息化等手段，将分散的电源（例如光伏、风电等）、可控负荷（例如商业楼宇、工厂、空调、充电桩等）、新型储能等资源统一 调度，形成一个高效、灵活、可控的电力系统。另一方面，虚拟电厂借助通信、算法等技术手段学习电力市场供需动态以及价格等电力市场信号，稳定电源出力、调节负荷峰谷、为相关主体盈利，控制、调度自身系统内部集合的可控电力资源。 图1.虚拟电厂结构参考图 资料来源：36氪研究院,安信证券研究中心 1.2.新能源出力占比提升，冲击电网有序供需格局是虚拟电厂发展的重要契机电力系统对可灵活电力资源需求增长推动虚拟电厂建设。伴随全球节能减排战略在各国陆续推进，大规模分布式风电、光伏为代表的新能源并网对全球电力系统的稳定带来挑战。随着新型能源结构对电力系统调度能力要求的提升，可灵活调度电力资源需求也快速增长。虚拟电厂的重要价值即为将分布式电源、负荷、新型储能等灵活性资源有效聚合，通过数字化手段实现智能调控，有机响应电网的调度需求。梳理德国、美国、澳大利亚等国家虚拟电厂的 发展历史，可见电力系统对可灵活调度电力资源需求增长，是推动虚拟电厂发展的重要动力。图2.欧美多国为增强电力系统灵活响应能力，推进虚拟电厂建设进程 资料来源：国家电网,安信证券研究中心 1.3.虚拟电厂聚合源荷储多类资源响应调度，调控实力“不虚” 虚拟电厂物理层面聚合源、荷、储侧多类电力资源。为灵活地满足电网的调度需求，虚拟电厂需要首先在物理层面上聚合一系列可调控的电力资源，此类资源类型可以是非常多元的。基于国内外已落地及规划中的虚拟电厂项目，可聚合的电力资源可大致分为源、荷、储三类，每一类资源的特性及衡量其灵活响应度的关键指标均不同。 （1）电源侧，虚拟电厂聚合的资源类型主要为分布式风光、分布式水电，风光发电设备出力间歇性较强，水电出力则具备较强连续性，衡量电源侧资源灵活响应度的关键指标包括：额定出力、出力曲线，最小开停机时间等。这些电力设施不直接提供大规模电力，但通过智能软件联合调度可提供匹配传统发电厂的响应能力。 （2）负荷侧，虚拟电厂聚合的资源包括工业园区、商业楼宇、居民负荷等，其中工业园区负荷可实现跨时段平移，商业楼宇和居民负荷则即可平移也可中断，衡量负荷侧资源灵活响应度的关键指标包括：可平移容量&时间、可中断容量&时间等。 （3）储能类，虚拟电厂聚合的资源包括分布式储能、新能源汽车等，基于储能设备的灵活充放电性能，其可平移属性显著，衡量储能类资源灵活响应度的关键指标包括：充放电状态&效率、可用容量、响应时间等。 资源类型 分布式资源 特性 关键指标 源 分布式风光分布式水电 间歇性连续性 额定出力、预测及历史出力曲线额定出力、爬坡上下限、最小开停机时间 荷 工业园区 商业楼宇、居民负荷 可平移可中断、可平移 可平移容量&时间、UPS水平及备用容量可平移容量&时间、可中断容量&时间 储 分布式储能 新