虚拟电厂行业深度报告：乘“电改”东风，虚拟电厂迎发展机遇期

证券研究报告 乘“电改”东风，虚拟电厂迎发展机遇期 ——虚拟电厂行业深度报告 证券分析师：曾朵红、谢哲栋 执业证书编号：S0600516080001、S0600523060001 联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn联系电话：021-60199798 2023年8月 摘要 虚拟电厂：聚合优化“源网荷储”，商业模式因地制宜。虚拟电厂（VPP）是聚合优化“源网荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式，分为需求侧/供给侧/混合资源型三种，发展三阶段为邀约型/交易型/自治型。 海外VPP：辅助市场驱动盈利，可再生能源星辰大海。国外VPP起步较早，辅助市场发展成熟，电力以可再生能源为主。1）德国：电力市场竞争开放，VPP主体较多，NextKraftwerke为龙头，”发电侧+需求侧”双侧盈利；2）美国：碳交易市场成熟，峰谷调节需求广阔，呈现特斯拉为VPP龙头的一超三强格局，发电/政府/用户侧多点盈利；3）澳大利亚：电力市场高频定价，龙头EnergyLocals与特斯拉合作，RECs助力辅助市场盈利；4）英国：电力市场去中心化，VPP市场分散度较高，老牌厂商Centric业务增长较快，差额合约（政府补贴）保证盈利稳定。 国内VPP：“电力改革+新能源建设”加速发展，“政策加码+政府补贴+市场收益”协同激励。我国VPP应用目前处于试点阶段，项目集中在中东部地区且多为需求侧负荷型。电改助力市场机制和监管的完善，市场化交易占比持续提升，光、储、充的广泛接入推动能源结构转型，促进VPP发展。支持政策引导VPP参与现货市场、辅助服务和需求侧响应等多类市场，但商业模式尚未理顺，市场盈利难度尚存。行业持续边际向好，看好“电改”带动电力市场和VPP迎来发展的质变。 市场空间：预计到25年VPP中游设备端/下游运营端市场空间约为699/112亿元。设备端投资包括通讯网关、规约转换、计量终端和虚拟电厂运营平台系统等硬件和软件设备；下游运营主体以发电集团、电网公司、售电公司以及第三方运营服务商为主，我们测算25年中游/下游市场空间约为699/112亿元。 投资建议：系统解决方案方面，重点推荐：安科瑞、国能日新（计算机组覆盖）、南网科技、国电南瑞，建议关注：东方电子、恒实科技、朗新科技、国网信通等；下游运营服务商方面，重点推荐：南网能源（公用事业组覆盖），建议关注：苏文电能、涪陵电力、芯能科技、特锐德等。 风险提示：电力市场改革不及预期、新能源建设不及预期、政策支持不及预期等。 目录 1.什么是虚拟电厂？ 2.海外虚拟电厂和电力市场 3.我国的实践和存在的问题 4.市场空间测算 5.相关标的及投资建议 什么是虚拟电厂？根据IEC，虚拟电厂是聚合优化“源网荷储”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。其重点对分布式电源、储能、可调负荷等未纳入电网调度的各类资源进行聚合和控制，服务电网并实现盈利。 虚拟电厂主要分为三类，我国目前主要以需求侧资源型为主。虚拟电厂主要分为需求侧资源型、供给侧资源型和混合资源型三类，我国虚拟电厂起步较晚，试点项目主要以需求侧资源型为主。 图虚拟电厂的分类 图虚拟电厂运作模式 虚拟电厂是一种非实体的智能控制技术，在电力系统的定位是参与及聚合优化，只能运行于并网模式：虚拟电厂通过聚合和优化DER组合达到调节资源的目的，始终与公网相连，不能像微电网一样以离网模式独立存在。 图虚拟电厂与实体电厂的区别 图虚拟电厂与微电网的联系与区别 海外VPP发展较早且相对成熟，国内起步较晚。欧洲以聚合分布式电源为主，北美以聚合可控负荷为主，澳洲以聚合用户侧储能为主，日本以聚合用户侧储能和分布式电源为主。国内起步较晚，目前处于试点阶段，江苏、上海等地陆续开展需求侧管理，冀北、深圳、山西等地区VPP项目已投入电网调度运行和电力市场运营。 图虚拟电厂发展历程 1990S 虚拟电厂发展历程 1997年，虚拟电厂（VPP）概念首次提出 2001年起，欧洲多国日益兴起以中小型分布式发电为主要目标的VPP研究项目 2000~2006 2006至今，海外VPP项目布局：北美得州电动汽车型VPP+现货市场、北美加州聚合商EDRP-VPP、 欧洲德国Next-Kraftwerke、澳洲等 2016年，江苏开展全球规模最大的需求响应；2017，上海建成世界首个商业建筑VPP；2018至今国网冀北、南网深圳、丽水新能源等工程建成 2018年，IEC首批VPP国际标准立项； IECSC8BWG4 VPP工作组成立2022年11月，IEC首批VPP国际标准获批通过 2006至今2016至今2018至今 概念提出研究探索国外实践国内实践标准制定 虚拟电厂发展三阶段 需求侧 资源型 邀约型 VPP 江苏VPP上海VPP 需求响应 供给侧 资源型 交易型 VPP 冀北VPP芬兰VPP 提升系统 灵活调节能力 混合 资源型 自治型 VPP 美国德州、加州VPP英国PicloVPP 美国纽约EdisonVPP德国NextKraftwerke欧洲Energy2Market澳洲VPP 成熟市场环境下 长期商业运营 三阶段具体特点 虚拟电厂的发展分为邀约型、交易型、自治型三个阶段，我国正处于邀约型到交易型的转型升级阶段。邀约型VPP通过需求响应来削减峰荷，交易型VPP通过现货市场交易达到电力平衡，自治型VPP能实现能源改革，项目主体逐步从政府转变为运营商，市场主体活力提升。 虚拟电厂具有四大层面六个切入点的价值：虚拟电厂在电力生产的各个环节发挥重要作用，在电力系统层面对“源网荷”均有积极影响，在监管侧促进竞争降低成本，在运营商侧引入新的商业模式，从产业链来看创造综合收益、提供增值服务。 发电侧：促进新能源并网消纳 虚拟电厂的功能和价值 电力系统 缓解传统火电深调压力，提升火电的利用率（减少尖峰电源投资）； 为新能源提供新增调节能力，降低市场总成本费用； 提供清洁发展思路； 电网侧：服务电网稳定运行 提高可调资源的可控性和实时响应能力，提升系统调节能力； 提高设备使用效率，减少电网的投资与建设； 提供电网调频调峰和负荷备用服务，助力缓解电网阻塞； 用户侧：产销结合者，保证优质供电服务 拓宽资产的盈利方式； 发电企业、电网公司、电力用户 电力监管 监管机构 运营商 虚拟电厂运营商、负荷聚合 商、辅助服务提供商 提供移动APP、微信小程序等便捷互动渠道，提供用户节能、应急电源服务； 用户可以远程开展交易申报、用能监测、实时控制等业务； 监管侧：降低系统运行成本 促进市场多元竞争，保障系统价格稳定； 助力分布式能源监管； 运营商侧：引入新兴市场主体 确立虚拟电厂运营商（负荷聚合商）作为新兴市场主体； 新商业模式业务模式； 产业链 产业链：创造综合产业收益 创造全产业链效益； 提供衍生增值服务； 资产拥有者、技术提供商、设备提供商、服务购买商 虚拟电厂的技术中资源评估是前提，调度控制是核心，信息通信是基础，资源分配是关键。智能计量是直观获取用电数据的工具，其他技术包含市场运营、优化运行和物联网技术。通过加快虚拟电厂关键技术研发，实现调控模式从“源随荷动”向“源荷互动”转变。 虚拟电厂关键技术 资源评估 智能计量 调度控制 冬谷期间，储存充分电量以保障居民供暖用电；夏峰期间，预先安排需求侧响应资源参与量和预留量。人工智能、大数据等可提升决策精准度和实时性 加强储能、电源、可控负荷之间配合，实现满足系统高质量要求的电能输出，并提高发电经济性；包括集中、集中-分散及完全分散控制三类技术 预测电网不同运行场景下多种资源响应的可信容量；自动分解为每种资源的调控指令；建立负荷响应可信容量与调峰指令方案对应关系，自动形成出力调度指令 源网荷互动运行控制技术、分布式电源灵活并网装备及优化调度系统、需求侧可调负荷资源建模与互动技术、千万千瓦级风光电集群源网协调控制关键技术 自动测量和读取用户状态，远程测量实时用户信息，方便用户直观获取自身消费或生产的电能以及相应费用等信息；包括自动计量管理（AMM）和高级计量体系（AMI）等 基于低压智能开关的智慧物联计量箱技术、直流电能计量检测技术、数字化电能计量检测技术、新能源领域精密测量技术 信息通信 主要包括基于互联网协议的服务、虚拟专用网络、电力线路载波技术和无线技术、区块链、云计算、大数据、物联网、网络与信息安全等 其他技术 5G通信技术、高速载波通信技术、电力光纤专网、电力无线专网 资源分配 单体参与分配方案体现公平分摊原则，提高用户认可度和满意度，但结算较复杂；响应容量最多方案选取每个用户最大响应容量档位，影响用户舒适度，但结算较简单 虚拟电厂市场运营技术：虚拟电厂潜力评估技术、竞标决策 技术 虚拟电厂协调优化运行技术：虚拟电厂预测及风险管理技术 、资源聚合技术、多维效益评估技术、内部结算机制 虚拟电厂物联网技术：边缘计算、控制技术 不同地区虚拟电厂的商业模式有所差别：欧美等发达地区普遍采用基于社区（用户）的商业模式，欧洲还有以发电、售电、第三方运营商和电网公司为主体进行组合的多种商业模式，亚太地区则多采用交易或独立运营模式，具体模式因国家政策和电力系统运行特点而异。 虚拟电厂的商业模式 基于社区（用户）的商业模式售电企业运营的混合模式 代表地区：欧洲英国、法国、北美 盈利逻辑：1）居民用户：电网平衡服务收益 、降低电费开支；2）技术开发商：分享电网平衡服务收益；3）电力公司：获得政府资助 、实现技术积累 发电企业模式 代表地区：欧洲英国 盈利逻辑：1）发电企业：卖电+电网平衡服 务收益；2）平台运营商：技术服务费 发电商+售电商混合型 代表地区：欧洲法国 盈利逻辑：1）发电售电企业：卖电+电网平衡服务收益； 第三方运营的混合型模式 代表地区：欧洲德国 盈利逻辑：1）参与用户：售电+电网平衡服务收益；2）平台运营商：分享电网平衡服务收益+技术服务费 代表地区：欧洲德国 盈利逻辑：1）用户：降低用能成本； 2）公司：购售电+电网平衡服务收益 基于电网公司的平台模式（英国特有） 盈利逻辑：配网侧获得电网公司所支付 平衡费用的部分收益 电网发起采购的模式（法国特有） 盈利逻辑：电网公司实现技术积累、减少新增投资、降低平衡成本 交易型VPP模式 代表地区：日本 可再生能源集约化VPP 代表地区：日本 本地生产、本地消费型 代表地区：日本 独立运营模式 代表地区：澳大利亚 11 11 目录 1.什么是虚拟电厂？ 2.海外虚拟电厂和电力市场 3.我国的实践和存在的问题 4.市场空间测算 5.相关标的及投资建议 电力市场自由度高、竞争开放，存在平衡市场，利于VPP深度参与各大模块。1）发电和批发市场方面，德国采取拍卖竞争方式，电价由供求决定，自由度高，利于VPP平等竞争，并发挥自身灵活性优势对市场做出反应；2）输电和配电市场方面，德国存在平衡市场机制，输电系统运营商实时购买或销售电力以保持平衡，VPP可利用自身灵活性从此运营套利 高度注重可再生能源，契合VPP属性。1）零售市场上，德国消费者可自由选择供应商，VPP的可再生属性使其成为大量环保消费者首选；2）德国施行可再生能源法（EEG），可再生能源型电力生产者具有优先购电定价权，并将获得补贴，这既促进了VPP生产的电力整合入电网，又大幅提升了VPP的盈利能力。 表德国电力市场机制核心点概述 电力市场主要模块各模块核心内容对虚拟电厂利好点 发电和批发市场 发电公司利用煤炭、天然气、核能以及越来越多的可再生能源（如风能和太阳能）等多种能源生产电力。这些公司将他们的电力在批发市场上销售。该市场上的电力价格由供求关系决定，并通过拍卖在主要的电力交易所（主要是位于莱比锡的欧洲能源交易所，EEX）上确定 VPP可以通过聚合其控制