虚拟电厂：虚拟电厂市场发展近况与盈利模式实践

虚拟电厂已得到越来越多的政府、投资主体和企业的关注和青睐，其产业属性及其上下游带动效应也开始显现。可再生能源投资和装机量的大幅增加、电力行业越来越多地采用了云平台和物联网应用等先进技术，都将有助于推动虚拟电厂市场的回温与增长。另一方面，全球虚拟电厂市场正在回温，投融资活动频次增长放缓但交易金额波动上涨。各国政府对可再生能源行业的支持举措及市场日益增加的虚拟电厂相关的投资并购加速并加剧了虚拟电厂的市场竞争。在过去一年里，我国超过300家虚拟电厂概念公司注册成立，相关概念公司的产业布局进一步加速。 对于虚拟电厂概念股中的市场参与企业，主要是以设备与技术的供应商身份参与到早期虚拟电厂的项目中。概念股中设备制造商占最高，约达到62%，特别是电网自动化设备、电工仪器仪表、电源设备、输变电设备等；其次是提供技术服务的信息传输、软件和技术服务公司，包括垂直应用软件、IT服务等。部分技术服务商正基于原有技术业务资源在向聚合商布局，例如聚合发电侧、负荷侧、储能等，其发展进程将受限于电力市场相关政策和准入要求以及未来市场聚合能力与市场拓展。 无论是软件技术服务商、传统售电公司还是硬件制造商，资源聚合商有望成为商业化虚拟电厂行业生态的重要参与者。国外企业的经营模式表明，市场政策、法律法规、软硬件技术以及盈利模式等都在不同层面为虚拟电厂的发展提供了良好的支撑，其经营的本质都是通过使用不同的技术与风险管理的手段聚合资源，来优化能源交易（如电力交易）与运营能力以提高公司的盈利能力。我国向聚合商方向发展的公司类型主要包括软件/技术服务商、电力营销/售电公司、硬件供应商等，可结合国内电力市场发展阶段与其原有技术与业务能力，借鉴国外盈利模式，探索可持续经营的商业模式。 虚拟电厂市场参与者的准入资格、成本疏导以及电网侧对虚拟电厂需求的评估等仍是当前阶段我国虚拟电厂及配套的电力市场需关注和解决的核心问题，需要主管部门和从业者们共同推进行业发展。 风险提示：行业政策不及预期；新能源建设不及预期；虚拟电厂行业发展低于预期；电价波动风险；恶劣天气带来的不确定性；电力市场交易规则变动；储能项目建设不及预期 风电、光伏在带来绿色低碳电力的同时，天然具有随机性、间歇性和波动性的特点，对电力系统的调节能力提出了很高要求，光伏出力随中午增加，净负荷降低，而在傍晚用电高峰，净负荷需求迅速攀升，这就要求电力系统具备午间降低出力、傍晚迅速提升出力的日内调节能力。构建可靠、高效、经济、多元的调节体系是应对电力系统源荷两端不确定性逐渐增加的重要手段，也是新型电力系统建设的重要内容。增加调节能力通常会优先采用电源灵活性改造、储能、需求响应等手段。但面对迅速增长的调节需求，这些手段也面临资源耗尽、成本上升等问题。虚拟电厂并不具备实体发电厂（如火力发电厂）本身，是通过先进的信息通信技术和智能聚合系统，能够将分布式电源、小微储能系统、可调节负荷、电动汽车等分散的“小微难控”资源进行聚合和协调优化，为电力系统调节提供一种经济且量大的调节资源，有效提升系统灵活性水平和电网调度机构对负荷侧资源的管理水平，同时作为一个特殊的电力单元，参与电力市场和电网运行的协调管理系统。因此，虚拟电厂已得到越来越多的政府、投资主体和企业的关注和青睐，其产业属性及其上下游带动效应也开始显现。 1.全球虚拟电厂市场发展近况 2020年，全球虚拟发电厂市场规模约为7.1亿美元，预计到2028年将增长到64.7亿美元，2021-2028年的复合年增长率为32.89%。在疫情期间，与2017-2019年的平均同比增长相比，2020年市场规模下降了17.2%，主要由于以下原因： 欧洲国家对IT基础设施的投资大幅下降，国际数据（IDC）显示，疫情期间欧洲在软件、硬件和IT服务方面的支出下降4.7%，达到4870亿美元，并将持续影响欧洲经济。 一些发展中国家和地区出于预算考量，重新考虑可再生能源的过渡时间，并相应地推迟了电力部门的改革。例如，越南推迟计划在2023年前引入电力批发市场；在泰国，政府在疫情后支持成立了垄断型的公用事业公司。 由于疫情导致的电力项目和工业投资的延迟，影响了虚拟电厂市场规模。 根据预期，疫情结束后虚拟电厂市场的复合年增长有望回升，达到疫情前的水平：随着可再生能源投资的大幅增加，电力行业越来越多地采用了云平台和物联网应用等先进技术，都将有助于推动虚拟电厂市场的回温与增长。例如，欧洲正在对可再生能源和储能系统进行大量投资，推动了对虚拟电厂的需求。中东和非洲地区的虚拟电厂也正在稳步增长。例如，2019年4月，迪拜水电局（DEWA）与加拿大智能电网解决方案公司Enbala合作，在该地区建造了第一个虚拟电厂，以支持《2050年迪拜清洁能源战略》——75%的能源来自清洁能源。 图表1：欧洲虚拟电厂规模预测（单位：USDBillion） 江海燕王林钰冯明辉，虚拟电厂产业生态发展要找准突破点，《中国能源报》（2023年08月07日第06版） F ortune Business Insights，Virtual Power Plant M arket S ize, Share & G rowth | Report [2028] (fortunebusinessinsights.com) 市场份额方面，2022年北美以超过40%的份额占据了市场主导地位，这归因于当地可再生能源装机量的增加和配备虚拟电厂专业支持技术的智能电网网络的扩展，以及商业、工业和住宅消费者对电网平衡解决方案的日益接受。预计亚太地区虚拟电厂市场在未来几年也将以显著的速度增长，这将是由包括中国、韩国和日本在内的地区国家在智慧能源管理方面的大量投资主导。具体到企业层面，全球市场中ABB、Autogrid、Next Kraftwerke和AGL Energy仍是市场的主要参与者。Limejump、Flexitricity和Kiwi Power等关键公司在全球市场占有少量市场份额。这些企业主要位于电力市场起步较早、发展较为充分的地区，已经不仅仅是软件技术服务商或是电力资产的所有者、运营商，同时也都是电力市场的参与者。 2.虚拟电厂企业的投融资情况 各国政府对可再生能源行业的支持举措以及市场日益增加的投资并购加速并加剧了虚拟电厂的市场竞争。全球市场中，虽然虚拟电厂总体投融资活动频次增长放缓，但投融资交易金额波动上涨，特别是中后期的IPO/SPAC、收并购和后期VC的交易金额上涨较多，其中IPO/SPAC的交易金额在过去十年中创历史新高。 图表2：虚拟电厂企业公开投融资交易额（单位：USDMillion） 我国虚拟电厂投融资活动的官方披露信息较少，比较知名的投融资事件如：兆瓦云，天使轮由险峰投资后迅速完成了数千万元Pre-A轮融资，由红杉中国、招商局创投联合投资，并在2023年由国家电投所属智慧能源公司完成对其51%的股权并购；浙达能源，2022年末完成A轮超亿元融资，由高瓴创投领投，源码资本和六脉资本跟投，并于2023年完成A+轮融资；原力能源，2021年成立，已于2023年完成数千万的A轮融资等。 56 78 这些公司官网信息显示了其具有一定的产品技术储备和项目落地的电力信息化项目基础。 另一方面，截至2023年8月29日，通过天眼查搜索“虚拟电厂”，共有超过300家与“虚拟电厂”概念相关的公司成立少于1年，其中有超过120家所属行业为电力、热力生产和供应业，55家所属行业为研究和试验发展，52家为软件和信息技术服务业、科技推广和应用服务业等。相关概念公司布局进一步加速。 二级市场方面，虚拟电厂成分股概念启用日期为22年07月11日，截至2023年8月29日，成分股公司共有61家，总市值6,461亿元。 图表3：虚拟电厂概念成分股表现 图表4：虚拟电厂概念成分股公司和行业占比 设备、智能电表、软件技术服务等）、电力运营商（如售电公司）、第三方外包商（如上述概念股企业在项目中的外包商）团队成员或是及其项目组成员等角色参与过虚拟电厂主要的示范项目。需要注意的是，如前述较多虚拟电厂概念的企业成立时间不久，相关技术的知识产权、核心团队可能并不属于该企业或无强约束关系，其在项目案例的参与程度/角色与真实性也需要进一步调研与核实。 根据虚拟电厂概念成分股行业分布和未上市企业近期融资情况，向聚合商方向发展的公司主要类型、有待解决和发展领域包括： 图表5：虚拟电厂相关公司特征与发展方向 图表6：NEMOCS模式及NEXT POOL模式 图表7：澳大利亚PowerWall储能集成系统商业模式 售电公司垂直一体化+聚合运营商 以澳大利亚为例，早期虚拟电厂的发展以电网公司为主导的实体参与，2020年左右开始，售电公司主导的参与比重显著提升，增速高于其他类型的参与主体，已成为虚拟电厂的主要参与者（如图表8所示）。例如，AGL公司的主业为批发与零售能源（电力、天然气）、能源风险管理等，同时，AGL也不断投资新能源基础设施和经营着多样化的发电资产，包括火电、天然气、储能以及包括水电、风电和太阳能在内的可再生能源。2023年报显示AGL的主要收入还是来自于其主营业务售电，与虚拟电厂服务相关的收入占比较小，这与前述Next Kraftwerke的业务模式非常类似，其本质都是通过使用不同的技术与风险管理的手段来优化能源交易（如电力交易）以提高公司的盈利能力。 技术服务商+聚合商 英国虚拟电厂市场的主要参与者包括以Centrica为代表的大型公用事业公司；但作为新兴的技术服务商Limejump，其在提供自有技术服务平台和接入物联网硬件的同时，也作为聚合商参与到市场交易。该平台集成并优化了从太阳能光伏到风能等各种规模的可再生能源资产，同时提供预测模型，以确保其客户生产的所有可再生能源能够以公平的市场价格集成到电网中；同时还能够与储能和参与调峰的电力资产集成，参与实时调度，协助英国国家电网维持平衡和弹性的能源系统。客户端方面，Limejump的微服务架构允许与外部服务集成，如CRM、计费、资产连接和其自身的持续算法开发。英国同类型的公司还有总部位于苏格兰的Flexitricity，目前管理着一座500MW的虚拟电厂。 此外，国外一些技术服务商仅提供软件技术服务或/和SaaS服务，不作为聚合商进行运营，也不作为市场参与者进行电力交易，如德国的energy & meteo，早期为风光出力预测的技术服务商，后逐步开发虚拟电厂平台应用技术，并提供给客户电力交易决策相关产品，从发电侧向全网侧服务能力迭代。 5.小结 上述分析，尤其是国外企业的经营模式表明，市场政策、法律法规、软硬件技术以及盈利模式等都在不同层面为虚拟电厂的发展提供了良好的支撑。我国虚拟电厂企业可结合国内电力市场发展阶段与其原有技术与业务能力，借鉴国外盈利模式，探索可持续经营的商业模式。例如，一些售电公司开始承担用户侧响应的主体职能，通过交易获取合理收益，并在探索用户内数字化基础上同时参与现货/辅助服务市场、碳交易市场、绿电市场等多类型交易；平台类技术服务商（如充电桩聚合平台），在平台聚合大量光储（充）资源的基础上，在多个省份开展售电业务，并作为负荷侧聚合商参与电网需求响应，辅以部分软件技术和信息服务等收入；一些储能系统制造商也加入到能源数字化运营商的研发当中，并积极参与当地园区和一些物业的源网荷储建设项目中以聚合不同类型的资源，同时也在筹备申请售电资质与接入虚拟电厂管理中心的准入资质等。因此，无论是上述的软件技术服务商、传统售电公司还是硬件制造商，资源聚合商有望成为商业化虚拟电厂行业生态的重要参与者。当前阶段我国虚拟电厂及配套的电力市场需关注和解决的核心问题如下图所示，需要主管部门和从业者们共同推进行业发展。 图表9：虚拟电厂行业当前关注和亟待解决的问题 风险提示 行业政策不及预期；新能源建设不及预期；虚拟电厂行业发展低于预期；电价波动风险； 恶劣天气带来的不确定性；电力市场交易规则变动；储能项目建设不及预期